OSDN Git Service

Merge tag 'platform-drivers-x86-v5.9-3' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel...
[uclinux-h8/linux.git] / kernel / sched / fair.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
4  *
5  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
6  *
7  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
8  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
9  *
10  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
11  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
12  *
13  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
14  *  Copyright IBM Corporation, 2007
15  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
16  *
17  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
18  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
19  *
20  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
21  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra
22  */
23 #include "sched.h"
24
25 /*
26  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
27  *
28  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
29  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
30  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
31  * based scheduling concepts.
32  *
33  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
34  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
35  *
36  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
37  */
38 unsigned int sysctl_sched_latency                       = 6000000ULL;
39 static unsigned int normalized_sysctl_sched_latency     = 6000000ULL;
40
41 /*
42  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
43  *
44  * Options are:
45  *
46  *   SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
47  *   SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
48  *   SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
49  *
50  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
51  */
52 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
53
54 /*
55  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
56  *
57  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
58  */
59 unsigned int sysctl_sched_min_granularity                       = 750000ULL;
60 static unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity     = 750000ULL;
61
62 /*
63  * This value is kept at sysctl_sched_latency/sysctl_sched_min_granularity
64  */
65 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
66
67 /*
68  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
69  * parent will (try to) run first.
70  */
71 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
72
73 /*
74  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
75  *
76  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
77  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
78  * have immediate wakeup/sleep latencies.
79  *
80  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
81  */
82 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity                    = 1000000UL;
83 static unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity  = 1000000UL;
84
85 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost    = 500000UL;
86
87 int sched_thermal_decay_shift;
88 static int __init setup_sched_thermal_decay_shift(char *str)
89 {
90         int _shift = 0;
91
92         if (kstrtoint(str, 0, &_shift))
93                 pr_warn("Unable to set scheduler thermal pressure decay shift parameter\n");
94
95         sched_thermal_decay_shift = clamp(_shift, 0, 10);
96         return 1;
97 }
98 __setup("sched_thermal_decay_shift=", setup_sched_thermal_decay_shift);
99
100 #ifdef CONFIG_SMP
101 /*
102  * For asym packing, by default the lower numbered CPU has higher priority.
103  */
104 int __weak arch_asym_cpu_priority(int cpu)
105 {
106         return -cpu;
107 }
108
109 /*
110  * The margin used when comparing utilization with CPU capacity.
111  *
112  * (default: ~20%)
113  */
114 #define fits_capacity(cap, max) ((cap) * 1280 < (max) * 1024)
115
116 #endif
117
118 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
119 /*
120  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
121  * each time a cfs_rq requests quota.
122  *
123  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
124  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
125  * we will always only issue the remaining available time.
126  *
127  * (default: 5 msec, units: microseconds)
128  */
129 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice           = 5000UL;
130 #endif
131
132 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
133 {
134         lw->weight += inc;
135         lw->inv_weight = 0;
136 }
137
138 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
139 {
140         lw->weight -= dec;
141         lw->inv_weight = 0;
142 }
143
144 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
145 {
146         lw->weight = w;
147         lw->inv_weight = 0;
148 }
149
150 /*
151  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
152  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
153  * to users decreases. But the relationship is not linear,
154  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
155  * number of CPUs.
156  *
157  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
158  */
159 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
160 {
161         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
162         unsigned int factor;
163
164         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
165         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
166                 factor = 1;
167                 break;
168         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
169                 factor = cpus;
170                 break;
171         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
172         default:
173                 factor = 1 + ilog2(cpus);
174                 break;
175         }
176
177         return factor;
178 }
179
180 static void update_sysctl(void)
181 {
182         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
183
184 #define SET_SYSCTL(name) \
185         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
186         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
187         SET_SYSCTL(sched_latency);
188         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
189 #undef SET_SYSCTL
190 }
191
192 void __init sched_init_granularity(void)
193 {
194         update_sysctl();
195 }
196
197 #define WMULT_CONST     (~0U)
198 #define WMULT_SHIFT     32
199
200 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
201 {
202         unsigned long w;
203
204         if (likely(lw->inv_weight))
205                 return;
206
207         w = scale_load_down(lw->weight);
208
209         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
210                 lw->inv_weight = 1;
211         else if (unlikely(!w))
212                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
213         else
214                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
215 }
216
217 /*
218  * delta_exec * weight / lw.weight
219  *   OR
220  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
221  *
222  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e sched_prio_to_wmult[], in which case
223  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
224  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
225  *
226  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
227  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
228  */
229 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
230 {
231         u64 fact = scale_load_down(weight);
232         int shift = WMULT_SHIFT;
233
234         __update_inv_weight(lw);
235
236         if (unlikely(fact >> 32)) {
237                 while (fact >> 32) {
238                         fact >>= 1;
239                         shift--;
240                 }
241         }
242
243         fact = mul_u32_u32(fact, lw->inv_weight);
244
245         while (fact >> 32) {
246                 fact >>= 1;
247                 shift--;
248         }
249
250         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
251 }
252
253
254 const struct sched_class fair_sched_class;
255
256 /**************************************************************
257  * CFS operations on generic schedulable entities:
258  */
259
260 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
261 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
262 {
263         SCHED_WARN_ON(!entity_is_task(se));
264         return container_of(se, struct task_struct, se);
265 }
266
267 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
268 #define for_each_sched_entity(se) \
269                 for (; se; se = se->parent)
270
271 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
272 {
273         return p->se.cfs_rq;
274 }
275
276 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
277 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
278 {
279         return se->cfs_rq;
280 }
281
282 /* runqueue "owned" by this group */
283 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
284 {
285         return grp->my_q;
286 }
287
288 static inline void cfs_rq_tg_path(struct cfs_rq *cfs_rq, char *path, int len)
289 {
290         if (!path)
291                 return;
292
293         if (cfs_rq && task_group_is_autogroup(cfs_rq->tg))
294                 autogroup_path(cfs_rq->tg, path, len);
295         else if (cfs_rq && cfs_rq->tg->css.cgroup)
296                 cgroup_path(cfs_rq->tg->css.cgroup, path, len);
297         else
298                 strlcpy(path, "(null)", len);
299 }
300
301 static inline bool list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
302 {
303         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
304         int cpu = cpu_of(rq);
305
306         if (cfs_rq->on_list)
307                 return rq->tmp_alone_branch == &rq->leaf_cfs_rq_list;
308
309         cfs_rq->on_list = 1;
310
311         /*
312          * Ensure we either appear before our parent (if already
313          * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
314          * enqueued. The fact that we always enqueue bottom-up
315          * reduces this to two cases and a special case for the root
316          * cfs_rq. Furthermore, it also means that we will always reset
317          * tmp_alone_branch either when the branch is connected
318          * to a tree or when we reach the top of the tree
319          */
320         if (cfs_rq->tg->parent &&
321             cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->on_list) {
322                 /*
323                  * If parent is already on the list, we add the child
324                  * just before. Thanks to circular linked property of
325                  * the list, this means to put the child at the tail
326                  * of the list that starts by parent.
327                  */
328                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
329                         &(cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->leaf_cfs_rq_list));
330                 /*
331                  * The branch is now connected to its tree so we can
332                  * reset tmp_alone_branch to the beginning of the
333                  * list.
334                  */
335                 rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
336                 return true;
337         }
338
339         if (!cfs_rq->tg->parent) {
340                 /*
341                  * cfs rq without parent should be put
342                  * at the tail of the list.
343                  */
344                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
345                         &rq->leaf_cfs_rq_list);
346                 /*
347                  * We have reach the top of a tree so we can reset
348                  * tmp_alone_branch to the beginning of the list.
349                  */
350                 rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
351                 return true;
352         }
353
354         /*
355          * The parent has not already been added so we want to
356          * make sure that it will be put after us.
357          * tmp_alone_branch points to the begin of the branch
358          * where we will add parent.
359          */
360         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list, rq->tmp_alone_branch);
361         /*
362          * update tmp_alone_branch to points to the new begin
363          * of the branch
364          */
365         rq->tmp_alone_branch = &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list;
366         return false;
367 }
368
369 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
370 {
371         if (cfs_rq->on_list) {
372                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
373
374                 /*
375                  * With cfs_rq being unthrottled/throttled during an enqueue,
376                  * it can happen the tmp_alone_branch points the a leaf that
377                  * we finally want to del. In this case, tmp_alone_branch moves
378                  * to the prev element but it will point to rq->leaf_cfs_rq_list
379                  * at the end of the enqueue.
380                  */
381                 if (rq->tmp_alone_branch == &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list)
382                         rq->tmp_alone_branch = cfs_rq->leaf_cfs_rq_list.prev;
383
384                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
385                 cfs_rq->on_list = 0;
386         }
387 }
388
389 static inline void assert_list_leaf_cfs_rq(struct rq *rq)
390 {
391         SCHED_WARN_ON(rq->tmp_alone_branch != &rq->leaf_cfs_rq_list);
392 }
393
394 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
395 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)                      \
396         list_for_each_entry_safe(cfs_rq, pos, &rq->leaf_cfs_rq_list,    \
397                                  leaf_cfs_rq_list)
398
399 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
400 static inline struct cfs_rq *
401 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
402 {
403         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
404                 return se->cfs_rq;
405
406         return NULL;
407 }
408
409 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
410 {
411         return se->parent;
412 }
413
414 static void
415 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
416 {
417         int se_depth, pse_depth;
418
419         /*
420          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
421          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
422          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
423          * parent.
424          */
425
426         /* First walk up until both entities are at same depth */
427         se_depth = (*se)->depth;
428         pse_depth = (*pse)->depth;
429
430         while (se_depth > pse_depth) {
431                 se_depth--;
432                 *se = parent_entity(*se);
433         }
434
435         while (pse_depth > se_depth) {
436                 pse_depth--;
437                 *pse = parent_entity(*pse);
438         }
439
440         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
441                 *se = parent_entity(*se);
442                 *pse = parent_entity(*pse);
443         }
444 }
445
446 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
447
448 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
449 {
450         return container_of(se, struct task_struct, se);
451 }
452
453 #define for_each_sched_entity(se) \
454                 for (; se; se = NULL)
455
456 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
457 {
458         return &task_rq(p)->cfs;
459 }
460
461 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
462 {
463         struct task_struct *p = task_of(se);
464         struct rq *rq = task_rq(p);
465
466         return &rq->cfs;
467 }
468
469 /* runqueue "owned" by this group */
470 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
471 {
472         return NULL;
473 }
474
475 static inline void cfs_rq_tg_path(struct cfs_rq *cfs_rq, char *path, int len)
476 {
477         if (path)
478                 strlcpy(path, "(null)", len);
479 }
480
481 static inline bool list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
482 {
483         return true;
484 }
485
486 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
487 {
488 }
489
490 static inline void assert_list_leaf_cfs_rq(struct rq *rq)
491 {
492 }
493
494 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)      \
495                 for (cfs_rq = &rq->cfs, pos = NULL; cfs_rq; cfs_rq = pos)
496
497 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
498 {
499         return NULL;
500 }
501
502 static inline void
503 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
504 {
505 }
506
507 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
508
509 static __always_inline
510 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
511
512 /**************************************************************
513  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
514  */
515
516 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
517 {
518         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
519         if (delta > 0)
520                 max_vruntime = vruntime;
521
522         return max_vruntime;
523 }
524
525 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
526 {
527         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
528         if (delta < 0)
529                 min_vruntime = vruntime;
530
531         return min_vruntime;
532 }
533
534 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
535                                 struct sched_entity *b)
536 {
537         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
538 }
539
540 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
541 {
542         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
543         struct rb_node *leftmost = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
544
545         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
546
547         if (curr) {
548                 if (curr->on_rq)
549                         vruntime = curr->vruntime;
550                 else
551                         curr = NULL;
552         }
553
554         if (leftmost) { /* non-empty tree */
555                 struct sched_entity *se;
556                 se = rb_entry(leftmost, struct sched_entity, run_node);
557
558                 if (!curr)
559                         vruntime = se->vruntime;
560                 else
561                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
562         }
563
564         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
565         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
566 #ifndef CONFIG_64BIT
567         smp_wmb();
568         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
569 #endif
570 }
571
572 /*
573  * Enqueue an entity into the rb-tree:
574  */
575 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
576 {
577         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_root.rb_node;
578         struct rb_node *parent = NULL;
579         struct sched_entity *entry;
580         bool leftmost = true;
581
582         /*
583          * Find the right place in the rbtree:
584          */
585         while (*link) {
586                 parent = *link;
587                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
588                 /*
589                  * We dont care about collisions. Nodes with
590                  * the same key stay together.
591                  */
592                 if (entity_before(se, entry)) {
593                         link = &parent->rb_left;
594                 } else {
595                         link = &parent->rb_right;
596                         leftmost = false;
597                 }
598         }
599
600         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
601         rb_insert_color_cached(&se->run_node,
602                                &cfs_rq->tasks_timeline, leftmost);
603 }
604
605 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
606 {
607         rb_erase_cached(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
608 }
609
610 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
611 {
612         struct rb_node *left = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
613
614         if (!left)
615                 return NULL;
616
617         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
618 }
619
620 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
621 {
622         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
623
624         if (!next)
625                 return NULL;
626
627         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
628 }
629
630 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
631 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
632 {
633         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline.rb_root);
634
635         if (!last)
636                 return NULL;
637
638         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
639 }
640
641 /**************************************************************
642  * Scheduling class statistics methods:
643  */
644
645 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
646                 void *buffer, size_t *lenp, loff_t *ppos)
647 {
648         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
649         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
650
651         if (ret || !write)
652                 return ret;
653
654         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
655                                         sysctl_sched_min_granularity);
656
657 #define WRT_SYSCTL(name) \
658         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
659         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
660         WRT_SYSCTL(sched_latency);
661         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
662 #undef WRT_SYSCTL
663
664         return 0;
665 }
666 #endif
667
668 /*
669  * delta /= w
670  */
671 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
672 {
673         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
674                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
675
676         return delta;
677 }
678
679 /*
680  * The idea is to set a period in which each task runs once.
681  *
682  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
683  * this period because otherwise the slices get too small.
684  *
685  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
686  */
687 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
688 {
689         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
690                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
691         else
692                 return sysctl_sched_latency;
693 }
694
695 /*
696  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
697  * proportional to the weight.
698  *
699  * s = p*P[w/rw]
700  */
701 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
702 {
703         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
704
705         for_each_sched_entity(se) {
706                 struct load_weight *load;
707                 struct load_weight lw;
708
709                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
710                 load = &cfs_rq->load;
711
712                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
713                         lw = cfs_rq->load;
714
715                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
716                         load = &lw;
717                 }
718                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
719         }
720         return slice;
721 }
722
723 /*
724  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
725  *
726  * vs = s/w
727  */
728 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
729 {
730         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
731 }
732
733 #include "pelt.h"
734 #ifdef CONFIG_SMP
735
736 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev_cpu, int cpu);
737 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
738 static unsigned long capacity_of(int cpu);
739
740 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
741 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
742 {
743         struct sched_avg *sa = &se->avg;
744
745         memset(sa, 0, sizeof(*sa));
746
747         /*
748          * Tasks are initialized with full load to be seen as heavy tasks until
749          * they get a chance to stabilize to their real load level.
750          * Group entities are initialized with zero load to reflect the fact that
751          * nothing has been attached to the task group yet.
752          */
753         if (entity_is_task(se))
754                 sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
755
756         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
757 }
758
759 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
760
761 /*
762  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
763  * based on the cfs_rq's current util_avg:
764  *
765  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
766  *
767  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
768  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
769  * as when the series is a harmonic series.
770  *
771  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
772  * only 1/2 of the left utilization budget:
773  *
774  *   util_avg_cap = (cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
775  *
776  * where n denotes the nth task and cpu_scale the CPU capacity.
777  *
778  * For example, for a CPU with 1024 of capacity, a simplest series from
779  * the beginning would be like:
780  *
781  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
782  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
783  *
784  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
785  * if util_avg > util_avg_cap.
786  */
787 void post_init_entity_util_avg(struct task_struct *p)
788 {
789         struct sched_entity *se = &p->se;
790         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
791         struct sched_avg *sa = &se->avg;
792         long cpu_scale = arch_scale_cpu_capacity(cpu_of(rq_of(cfs_rq)));
793         long cap = (long)(cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
794
795         if (cap > 0) {
796                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
797                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
798                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
799
800                         if (sa->util_avg > cap)
801                                 sa->util_avg = cap;
802                 } else {
803                         sa->util_avg = cap;
804                 }
805         }
806
807         sa->runnable_avg = sa->util_avg;
808
809         if (p->sched_class != &fair_sched_class) {
810                 /*
811                  * For !fair tasks do:
812                  *
813                 update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
814                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
815                 switched_from_fair(rq, p);
816                  *
817                  * such that the next switched_to_fair() has the
818                  * expected state.
819                  */
820                 se->avg.last_update_time = cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
821                 return;
822         }
823
824         attach_entity_cfs_rq(se);
825 }
826
827 #else /* !CONFIG_SMP */
828 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
829 {
830 }
831 void post_init_entity_util_avg(struct task_struct *p)
832 {
833 }
834 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
835 {
836 }
837 #endif /* CONFIG_SMP */
838
839 /*
840  * Update the current task's runtime statistics.
841  */
842 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
843 {
844         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
845         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
846         u64 delta_exec;
847
848         if (unlikely(!curr))
849                 return;
850
851         delta_exec = now - curr->exec_start;
852         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
853                 return;
854
855         curr->exec_start = now;
856
857         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
858                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
859
860         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
861         schedstat_add(cfs_rq->exec_clock, delta_exec);
862
863         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
864         update_min_vruntime(cfs_rq);
865
866         if (entity_is_task(curr)) {
867                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
868
869                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
870                 cgroup_account_cputime(curtask, delta_exec);
871                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
872         }
873
874         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
875 }
876
877 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
878 {
879         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
880 }
881
882 static inline void
883 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
884 {
885         u64 wait_start, prev_wait_start;
886
887         if (!schedstat_enabled())
888                 return;
889
890         wait_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
891         prev_wait_start = schedstat_val(se->statistics.wait_start);
892
893         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)) &&
894             likely(wait_start > prev_wait_start))
895                 wait_start -= prev_wait_start;
896
897         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, wait_start);
898 }
899
900 static inline void
901 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
902 {
903         struct task_struct *p;
904         u64 delta;
905
906         if (!schedstat_enabled())
907                 return;
908
909         delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - schedstat_val(se->statistics.wait_start);
910
911         if (entity_is_task(se)) {
912                 p = task_of(se);
913                 if (task_on_rq_migrating(p)) {
914                         /*
915                          * Preserve migrating task's wait time so wait_start
916                          * time stamp can be adjusted to accumulate wait time
917                          * prior to migration.
918                          */
919                         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, delta);
920                         return;
921                 }
922                 trace_sched_stat_wait(p, delta);
923         }
924
925         __schedstat_set(se->statistics.wait_max,
926                       max(schedstat_val(se->statistics.wait_max), delta));
927         __schedstat_inc(se->statistics.wait_count);
928         __schedstat_add(se->statistics.wait_sum, delta);
929         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
930 }
931
932 static inline void
933 update_stats_enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
934 {
935         struct task_struct *tsk = NULL;
936         u64 sleep_start, block_start;
937
938         if (!schedstat_enabled())
939                 return;
940
941         sleep_start = schedstat_val(se->statistics.sleep_start);
942         block_start = schedstat_val(se->statistics.block_start);
943
944         if (entity_is_task(se))
945                 tsk = task_of(se);
946
947         if (sleep_start) {
948                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - sleep_start;
949
950                 if ((s64)delta < 0)
951                         delta = 0;
952
953                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.sleep_max)))
954                         __schedstat_set(se->statistics.sleep_max, delta);
955
956                 __schedstat_set(se->statistics.sleep_start, 0);
957                 __schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
958
959                 if (tsk) {
960                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
961                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
962                 }
963         }
964         if (block_start) {
965                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - block_start;
966
967                 if ((s64)delta < 0)
968                         delta = 0;
969
970                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.block_max)))
971                         __schedstat_set(se->statistics.block_max, delta);
972
973                 __schedstat_set(se->statistics.block_start, 0);
974                 __schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
975
976                 if (tsk) {
977                         if (tsk->in_iowait) {
978                                 __schedstat_add(se->statistics.iowait_sum, delta);
979                                 __schedstat_inc(se->statistics.iowait_count);
980                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
981                         }
982
983                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
984
985                         /*
986                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
987                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
988                          * amount of time that the task spent sleeping:
989                          */
990                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
991                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
992                                                 (void *)get_wchan(tsk),
993                                                 delta >> 20);
994                         }
995                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
996                 }
997         }
998 }
999
1000 /*
1001  * Task is being enqueued - update stats:
1002  */
1003 static inline void
1004 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
1005 {
1006         if (!schedstat_enabled())
1007                 return;
1008
1009         /*
1010          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
1011          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
1012          */
1013         if (se != cfs_rq->curr)
1014                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
1015
1016         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
1017                 update_stats_enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
1018 }
1019
1020 static inline void
1021 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
1022 {
1023
1024         if (!schedstat_enabled())
1025                 return;
1026
1027         /*
1028          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
1029          * waiting task:
1030          */
1031         if (se != cfs_rq->curr)
1032                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
1033
1034         if ((flags & DEQUEUE_SLEEP) && entity_is_task(se)) {
1035                 struct task_struct *tsk = task_of(se);
1036
1037                 if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
1038                         __schedstat_set(se->statistics.sleep_start,
1039                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1040                 if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
1041                         __schedstat_set(se->statistics.block_start,
1042                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1043         }
1044 }
1045
1046 /*
1047  * We are picking a new current task - update its stats:
1048  */
1049 static inline void
1050 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1051 {
1052         /*
1053          * We are starting a new run period:
1054          */
1055         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
1056 }
1057
1058 /**************************************************
1059  * Scheduling class queueing methods:
1060  */
1061
1062 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1063 /*
1064  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
1065  * calculated based on the tasks virtual memory size and
1066  * numa_balancing_scan_size.
1067  */
1068 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
1069 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
1070
1071 /* Portion of address space to scan in MB */
1072 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
1073
1074 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
1075 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
1076
1077 struct numa_group {
1078         refcount_t refcount;
1079
1080         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
1081         int nr_tasks;
1082         pid_t gid;
1083         int active_nodes;
1084
1085         struct rcu_head rcu;
1086         unsigned long total_faults;
1087         unsigned long max_faults_cpu;
1088         /*
1089          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
1090          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
1091          * more by CPU use than by memory faults.
1092          */
1093         unsigned long *faults_cpu;
1094         unsigned long faults[];
1095 };
1096
1097 /*
1098  * For functions that can be called in multiple contexts that permit reading
1099  * ->numa_group (see struct task_struct for locking rules).
1100  */
1101 static struct numa_group *deref_task_numa_group(struct task_struct *p)
1102 {
1103         return rcu_dereference_check(p->numa_group, p == current ||
1104                 (lockdep_is_held(&task_rq(p)->lock) && !READ_ONCE(p->on_cpu)));
1105 }
1106
1107 static struct numa_group *deref_curr_numa_group(struct task_struct *p)
1108 {
1109         return rcu_dereference_protected(p->numa_group, p == current);
1110 }
1111
1112 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng);
1113 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng);
1114
1115 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
1116 {
1117         unsigned long rss = 0;
1118         unsigned long nr_scan_pages;
1119
1120         /*
1121          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
1122          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
1123          * on resident pages
1124          */
1125         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
1126         rss = get_mm_rss(p->mm);
1127         if (!rss)
1128                 rss = nr_scan_pages;
1129
1130         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
1131         return rss / nr_scan_pages;
1132 }
1133
1134 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
1135 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
1136
1137 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
1138 {
1139         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
1140         unsigned int scan, floor;
1141         unsigned int windows = 1;
1142
1143         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
1144                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
1145         floor = 1000 / windows;
1146
1147         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
1148         return max_t(unsigned int, floor, scan);
1149 }
1150
1151 static unsigned int task_scan_start(struct task_struct *p)
1152 {
1153         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1154         unsigned long period = smin;
1155         struct numa_group *ng;
1156
1157         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1158         rcu_read_lock();
1159         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
1160         if (ng) {
1161                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1162                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1163
1164                 period *= refcount_read(&ng->refcount);
1165                 period *= shared + 1;
1166                 period /= private + shared + 1;
1167         }
1168         rcu_read_unlock();
1169
1170         return max(smin, period);
1171 }
1172
1173 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
1174 {
1175         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1176         unsigned long smax;
1177         struct numa_group *ng;
1178
1179         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
1180         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
1181
1182         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1183         ng = deref_curr_numa_group(p);
1184         if (ng) {
1185                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1186                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1187                 unsigned long period = smax;
1188
1189                 period *= refcount_read(&ng->refcount);
1190                 period *= shared + 1;
1191                 period /= private + shared + 1;
1192
1193                 smax = max(smax, period);
1194         }
1195
1196         return max(smin, smax);
1197 }
1198
1199 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1200 {
1201         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE);
1202         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1203 }
1204
1205 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1206 {
1207         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE);
1208         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1209 }
1210
1211 /* Shared or private faults. */
1212 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1213
1214 /* Memory and CPU locality */
1215 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1216
1217 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1218 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1219
1220 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1221 {
1222         struct numa_group *ng;
1223         pid_t gid = 0;
1224
1225         rcu_read_lock();
1226         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
1227         if (ng)
1228                 gid = ng->gid;
1229         rcu_read_unlock();
1230
1231         return gid;
1232 }
1233
1234 /*
1235  * The averaged statistics, shared & private, memory & CPU,
1236  * occupy the first half of the array. The second half of the
1237  * array is for current counters, which are averaged into the
1238  * first set by task_numa_placement.
1239  */
1240 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1241 {
1242         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1243 }
1244
1245 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1246 {
1247         if (!p->numa_faults)
1248                 return 0;
1249
1250         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1251                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1252 }
1253
1254 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1255 {
1256         struct numa_group *ng = deref_task_numa_group(p);
1257
1258         if (!ng)
1259                 return 0;
1260
1261         return ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1262                 ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1263 }
1264
1265 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1266 {
1267         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1268                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1269 }
1270
1271 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng)
1272 {
1273         unsigned long faults = 0;
1274         int node;
1275
1276         for_each_online_node(node) {
1277                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
1278         }
1279
1280         return faults;
1281 }
1282
1283 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng)
1284 {
1285         unsigned long faults = 0;
1286         int node;
1287
1288         for_each_online_node(node) {
1289                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
1290         }
1291
1292         return faults;
1293 }
1294
1295 /*
1296  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1297  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1298  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1299  */
1300 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1301
1302 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1303 {
1304         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1305 }
1306
1307 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1308 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1309                                         int maxdist, bool task)
1310 {
1311         unsigned long score = 0;
1312         int node;
1313
1314         /*
1315          * All nodes are directly connected, and the same distance
1316          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1317          */
1318         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1319                 return 0;
1320
1321         /*
1322          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1323          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1324          */
1325         for_each_online_node(node) {
1326                 unsigned long faults;
1327                 int dist = node_distance(nid, node);
1328
1329                 /*
1330                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1331                  * for placement; nid was already counted.
1332                  */
1333                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
1334                         continue;
1335
1336                 /*
1337                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1338                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1339                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1340                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1341                  * of each group. Skip other nodes.
1342                  */
1343                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1344                                         dist >= maxdist)
1345                         continue;
1346
1347                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1348                 if (task)
1349                         faults = task_faults(p, node);
1350                 else
1351                         faults = group_faults(p, node);
1352
1353                 /*
1354                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1355                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1356                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1357                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1358                  * The further away a node is, the less the faults count.
1359                  * This seems to result in good task placement.
1360                  */
1361                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1362                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1363                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1364                 }
1365
1366                 score += faults;
1367         }
1368
1369         return score;
1370 }
1371
1372 /*
1373  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1374  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1375  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1376  * evenly spread out between numa nodes.
1377  */
1378 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1379                                         int dist)
1380 {
1381         unsigned long faults, total_faults;
1382
1383         if (!p->numa_faults)
1384                 return 0;
1385
1386         total_faults = p->total_numa_faults;
1387
1388         if (!total_faults)
1389                 return 0;
1390
1391         faults = task_faults(p, nid);
1392         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1393
1394         return 1000 * faults / total_faults;
1395 }
1396
1397 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1398                                          int dist)
1399 {
1400         struct numa_group *ng = deref_task_numa_group(p);
1401         unsigned long faults, total_faults;
1402
1403         if (!ng)
1404                 return 0;
1405
1406         total_faults = ng->total_faults;
1407
1408         if (!total_faults)
1409                 return 0;
1410
1411         faults = group_faults(p, nid);
1412         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1413
1414         return 1000 * faults / total_faults;
1415 }
1416
1417 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1418                                 int src_nid, int dst_cpu)
1419 {
1420         struct numa_group *ng = deref_curr_numa_group(p);
1421         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1422         int last_cpupid, this_cpupid;
1423
1424         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1425         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1426
1427         /*
1428          * Allow first faults or private faults to migrate immediately early in
1429          * the lifetime of a task. The magic number 4 is based on waiting for
1430          * two full passes of the "multi-stage node selection" test that is
1431          * executed below.
1432          */
1433         if ((p->numa_preferred_nid == NUMA_NO_NODE || p->numa_scan_seq <= 4) &&
1434             (cpupid_pid_unset(last_cpupid) || cpupid_match_pid(p, last_cpupid)))
1435                 return true;
1436
1437         /*
1438          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1439          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1440          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1441          *
1442          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1443          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1444          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1445          *
1446          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1447          * same result twice in a row, given these samples are fully
1448          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1449          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1450          *
1451          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1452          * act on an unlikely task<->page relation.
1453          */
1454         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1455                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1456                 return false;
1457
1458         /* Always allow migrate on private faults */
1459         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1460                 return true;
1461
1462         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1463         if (!ng)
1464                 return true;
1465
1466         /*
1467          * Destination node is much more heavily used than the source
1468          * node? Allow migration.
1469          */
1470         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1471                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1472                 return true;
1473
1474         /*
1475          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1476          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1477          *
1478          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1479          * --------------- * - > ---------------
1480          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1481          */
1482         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1483                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1484 }
1485
1486 /*
1487  * 'numa_type' describes the node at the moment of load balancing.
1488  */
1489 enum numa_type {
1490         /* The node has spare capacity that can be used to run more tasks.  */
1491         node_has_spare = 0,
1492         /*
1493          * The node is fully used and the tasks don't compete for more CPU
1494          * cycles. Nevertheless, some tasks might wait before running.
1495          */
1496         node_fully_busy,
1497         /*
1498          * The node is overloaded and can't provide expected CPU cycles to all
1499          * tasks.
1500          */
1501         node_overloaded
1502 };
1503
1504 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1505 struct numa_stats {
1506         unsigned long load;
1507         unsigned long util;
1508         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1509         unsigned long compute_capacity;
1510         unsigned int nr_running;
1511         unsigned int weight;
1512         enum numa_type node_type;
1513         int idle_cpu;
1514 };
1515
1516 static inline bool is_core_idle(int cpu)
1517 {
1518 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
1519         int sibling;
1520
1521         for_each_cpu(sibling, cpu_smt_mask(cpu)) {
1522                 if (cpu == sibling)
1523                         continue;
1524
1525                 if (!idle_cpu(cpu))
1526                         return false;
1527         }
1528 #endif
1529
1530         return true;
1531 }
1532
1533 struct task_numa_env {
1534         struct task_struct *p;
1535
1536         int src_cpu, src_nid;
1537         int dst_cpu, dst_nid;
1538
1539         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1540
1541         int imbalance_pct;
1542         int dist;
1543
1544         struct task_struct *best_task;
1545         long best_imp;
1546         int best_cpu;
1547 };
1548
1549 static unsigned long cpu_load(struct rq *rq);
1550 static unsigned long cpu_util(int cpu);
1551 static inline long adjust_numa_imbalance(int imbalance, int src_nr_running);
1552
1553 static inline enum
1554 numa_type numa_classify(unsigned int imbalance_pct,
1555                          struct numa_stats *ns)
1556 {
1557         if ((ns->nr_running > ns->weight) &&
1558             ((ns->compute_capacity * 100) < (ns->util * imbalance_pct)))
1559                 return node_overloaded;
1560
1561         if ((ns->nr_running < ns->weight) ||
1562             ((ns->compute_capacity * 100) > (ns->util * imbalance_pct)))
1563                 return node_has_spare;
1564
1565         return node_fully_busy;
1566 }
1567
1568 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
1569 /* Forward declarations of select_idle_sibling helpers */
1570 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def);
1571 static inline int numa_idle_core(int idle_core, int cpu)
1572 {
1573         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present) ||
1574             idle_core >= 0 || !test_idle_cores(cpu, false))
1575                 return idle_core;
1576
1577         /*
1578          * Prefer cores instead of packing HT siblings
1579          * and triggering future load balancing.
1580          */
1581         if (is_core_idle(cpu))
1582                 idle_core = cpu;
1583
1584         return idle_core;
1585 }
1586 #else
1587 static inline int numa_idle_core(int idle_core, int cpu)
1588 {
1589         return idle_core;
1590 }
1591 #endif
1592
1593 /*
1594  * Gather all necessary information to make NUMA balancing placement
1595  * decisions that are compatible with standard load balancer. This
1596  * borrows code and logic from update_sg_lb_stats but sharing a
1597  * common implementation is impractical.
1598  */
1599 static void update_numa_stats(struct task_numa_env *env,
1600                               struct numa_stats *ns, int nid,
1601                               bool find_idle)
1602 {
1603         int cpu, idle_core = -1;
1604
1605         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1606         ns->idle_cpu = -1;
1607
1608         rcu_read_lock();
1609         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1610                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1611
1612                 ns->load += cpu_load(rq);
1613                 ns->util += cpu_util(cpu);
1614                 ns->nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
1615                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1616
1617                 if (find_idle && !rq->nr_running && idle_cpu(cpu)) {
1618                         if (READ_ONCE(rq->numa_migrate_on) ||
1619                             !cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr))
1620                                 continue;
1621
1622                         if (ns->idle_cpu == -1)
1623                                 ns->idle_cpu = cpu;
1624
1625                         idle_core = numa_idle_core(idle_core, cpu);
1626                 }
1627         }
1628         rcu_read_unlock();
1629
1630         ns->weight = cpumask_weight(cpumask_of_node(nid));
1631
1632         ns->node_type = numa_classify(env->imbalance_pct, ns);
1633
1634         if (idle_core >= 0)
1635                 ns->idle_cpu = idle_core;
1636 }
1637
1638 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1639                              struct task_struct *p, long imp)
1640 {
1641         struct rq *rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1642
1643         /* Check if run-queue part of active NUMA balance. */
1644         if (env->best_cpu != env->dst_cpu && xchg(&rq->numa_migrate_on, 1)) {
1645                 int cpu;
1646                 int start = env->dst_cpu;
1647
1648                 /* Find alternative idle CPU. */
1649                 for_each_cpu_wrap(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid), start) {
1650                         if (cpu == env->best_cpu || !idle_cpu(cpu) ||
1651                             !cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr)) {
1652                                 continue;
1653                         }
1654
1655                         env->dst_cpu = cpu;
1656                         rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1657                         if (!xchg(&rq->numa_migrate_on, 1))
1658                                 goto assign;
1659                 }
1660
1661                 /* Failed to find an alternative idle CPU */
1662                 return;
1663         }
1664
1665 assign:
1666         /*
1667          * Clear previous best_cpu/rq numa-migrate flag, since task now
1668          * found a better CPU to move/swap.
1669          */
1670         if (env->best_cpu != -1 && env->best_cpu != env->dst_cpu) {
1671                 rq = cpu_rq(env->best_cpu);
1672                 WRITE_ONCE(rq->numa_migrate_on, 0);
1673         }
1674
1675         if (env->best_task)
1676                 put_task_struct(env->best_task);
1677         if (p)
1678                 get_task_struct(p);
1679
1680         env->best_task = p;
1681         env->best_imp = imp;
1682         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1683 }
1684
1685 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1686                                 struct task_numa_env *env)
1687 {
1688         long imb, old_imb;
1689         long orig_src_load, orig_dst_load;
1690         long src_capacity, dst_capacity;
1691
1692         /*
1693          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1694          *
1695          * src_load        dst_load
1696          * ------------ vs ---------
1697          * src_capacity    dst_capacity
1698          */
1699         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1700         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1701
1702         imb = abs(dst_load * src_capacity - src_load * dst_capacity);
1703
1704         orig_src_load = env->src_stats.load;
1705         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1706
1707         old_imb = abs(orig_dst_load * src_capacity - orig_src_load * dst_capacity);
1708
1709         /* Would this change make things worse? */
1710         return (imb > old_imb);
1711 }
1712
1713 /*
1714  * Maximum NUMA importance can be 1998 (2*999);
1715  * SMALLIMP @ 30 would be close to 1998/64.
1716  * Used to deter task migration.
1717  */
1718 #define SMALLIMP        30
1719
1720 /*
1721  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1722  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1723  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1724  * be exchanged with the source task
1725  */
1726 static bool task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1727                               long taskimp, long groupimp, bool maymove)
1728 {
1729         struct numa_group *cur_ng, *p_ng = deref_curr_numa_group(env->p);
1730         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1731         long imp = p_ng ? groupimp : taskimp;
1732         struct task_struct *cur;
1733         long src_load, dst_load;
1734         int dist = env->dist;
1735         long moveimp = imp;
1736         long load;
1737         bool stopsearch = false;
1738
1739         if (READ_ONCE(dst_rq->numa_migrate_on))
1740                 return false;
1741
1742         rcu_read_lock();
1743         cur = rcu_dereference(dst_rq->curr);
1744         if (cur && ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur)))
1745                 cur = NULL;
1746
1747         /*
1748          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1749          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1750          */
1751         if (cur == env->p) {
1752                 stopsearch = true;
1753                 goto unlock;
1754         }
1755
1756         if (!cur) {
1757                 if (maymove && moveimp >= env->best_imp)
1758                         goto assign;
1759                 else
1760                         goto unlock;
1761         }
1762
1763         /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu. */
1764         if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, cur->cpus_ptr))
1765                 goto unlock;
1766
1767         /*
1768          * Skip this swap candidate if it is not moving to its preferred
1769          * node and the best task is.
1770          */
1771         if (env->best_task &&
1772             env->best_task->numa_preferred_nid == env->src_nid &&
1773             cur->numa_preferred_nid != env->src_nid) {
1774                 goto unlock;
1775         }
1776
1777         /*
1778          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1779          * source and destination node. Calculate the total differential for
1780          * the source task and potential destination task. The more negative
1781          * the value is, the more remote accesses that would be expected to
1782          * be incurred if the tasks were swapped.
1783          *
1784          * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1785          * in any group then look only at task weights.
1786          */
1787         cur_ng = rcu_dereference(cur->numa_group);
1788         if (cur_ng == p_ng) {
1789                 imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1790                       task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1791                 /*
1792                  * Add some hysteresis to prevent swapping the
1793                  * tasks within a group over tiny differences.
1794                  */
1795                 if (cur_ng)
1796                         imp -= imp / 16;
1797         } else {
1798                 /*
1799                  * Compare the group weights. If a task is all by itself
1800                  * (not part of a group), use the task weight instead.
1801                  */
1802                 if (cur_ng && p_ng)
1803                         imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1804                                group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1805                 else
1806                         imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1807                                task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1808         }
1809
1810         /* Discourage picking a task already on its preferred node */
1811         if (cur->numa_preferred_nid == env->dst_nid)
1812                 imp -= imp / 16;
1813
1814         /*
1815          * Encourage picking a task that moves to its preferred node.
1816          * This potentially makes imp larger than it's maximum of
1817          * 1998 (see SMALLIMP and task_weight for why) but in this
1818          * case, it does not matter.
1819          */
1820         if (cur->numa_preferred_nid == env->src_nid)
1821                 imp += imp / 8;
1822
1823         if (maymove && moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1824                 imp = moveimp;
1825                 cur = NULL;
1826                 goto assign;
1827         }
1828
1829         /*
1830          * Prefer swapping with a task moving to its preferred node over a
1831          * task that is not.
1832          */
1833         if (env->best_task && cur->numa_preferred_nid == env->src_nid &&
1834             env->best_task->numa_preferred_nid != env->src_nid) {
1835                 goto assign;
1836         }
1837
1838         /*
1839          * If the NUMA importance is less than SMALLIMP,
1840          * task migration might only result in ping pong
1841          * of tasks and also hurt performance due to cache
1842          * misses.
1843          */
1844         if (imp < SMALLIMP || imp <= env->best_imp + SMALLIMP / 2)
1845                 goto unlock;
1846
1847         /*
1848          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1849          */
1850         load = task_h_load(env->p) - task_h_load(cur);
1851         if (!load)
1852                 goto assign;
1853
1854         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1855         src_load = env->src_stats.load - load;
1856
1857         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1858                 goto unlock;
1859
1860 assign:
1861         /* Evaluate an idle CPU for a task numa move. */
1862         if (!cur) {
1863                 int cpu = env->dst_stats.idle_cpu;
1864
1865                 /* Nothing cached so current CPU went idle since the search. */
1866                 if (cpu < 0)
1867                         cpu = env->dst_cpu;
1868
1869                 /*
1870                  * If the CPU is no longer truly idle and the previous best CPU
1871                  * is, keep using it.
1872                  */
1873                 if (!idle_cpu(cpu) && env->best_cpu >= 0 &&
1874                     idle_cpu(env->best_cpu)) {
1875                         cpu = env->best_cpu;
1876                 }
1877
1878                 env->dst_cpu = cpu;
1879         }
1880
1881         task_numa_assign(env, cur, imp);
1882
1883         /*
1884          * If a move to idle is allowed because there is capacity or load
1885          * balance improves then stop the search. While a better swap
1886          * candidate may exist, a search is not free.
1887          */
1888         if (maymove && !cur && env->best_cpu >= 0 && idle_cpu(env->best_cpu))
1889                 stopsearch = true;
1890
1891         /*
1892          * If a swap candidate must be identified and the current best task
1893          * moves its preferred node then stop the search.
1894          */
1895         if (!maymove && env->best_task &&
1896             env->best_task->numa_preferred_nid == env->src_nid) {
1897                 stopsearch = true;
1898         }
1899 unlock:
1900         rcu_read_unlock();
1901
1902         return stopsearch;
1903 }
1904
1905 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1906                                 long taskimp, long groupimp)
1907 {
1908         bool maymove = false;
1909         int cpu;
1910
1911         /*
1912          * If dst node has spare capacity, then check if there is an
1913          * imbalance that would be overruled by the load balancer.
1914          */
1915         if (env->dst_stats.node_type == node_has_spare) {
1916                 unsigned int imbalance;
1917                 int src_running, dst_running;
1918
1919                 /*
1920                  * Would movement cause an imbalance? Note that if src has
1921                  * more running tasks that the imbalance is ignored as the
1922                  * move improves the imbalance from the perspective of the
1923                  * CPU load balancer.
1924                  * */
1925                 src_running = env->src_stats.nr_running - 1;
1926                 dst_running = env->dst_stats.nr_running + 1;
1927                 imbalance = max(0, dst_running - src_running);
1928                 imbalance = adjust_numa_imbalance(imbalance, src_running);
1929
1930                 /* Use idle CPU if there is no imbalance */
1931                 if (!imbalance) {
1932                         maymove = true;
1933                         if (env->dst_stats.idle_cpu >= 0) {
1934                                 env->dst_cpu = env->dst_stats.idle_cpu;
1935                                 task_numa_assign(env, NULL, 0);
1936                                 return;
1937                         }
1938                 }
1939         } else {
1940                 long src_load, dst_load, load;
1941                 /*
1942                  * If the improvement from just moving env->p direction is better
1943                  * than swapping tasks around, check if a move is possible.
1944                  */
1945                 load = task_h_load(env->p);
1946                 dst_load = env->dst_stats.load + load;
1947                 src_load = env->src_stats.load - load;
1948                 maymove = !load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env);
1949         }
1950
1951         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1952                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1953                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr))
1954                         continue;
1955
1956                 env->dst_cpu = cpu;
1957                 if (task_numa_compare(env, taskimp, groupimp, maymove))
1958                         break;
1959         }
1960 }
1961
1962 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1963 {
1964         struct task_numa_env env = {
1965                 .p = p,
1966
1967                 .src_cpu = task_cpu(p),
1968                 .src_nid = task_node(p),
1969
1970                 .imbalance_pct = 112,
1971
1972                 .best_task = NULL,
1973                 .best_imp = 0,
1974                 .best_cpu = -1,
1975         };
1976         unsigned long taskweight, groupweight;
1977         struct sched_domain *sd;
1978         long taskimp, groupimp;
1979         struct numa_group *ng;
1980         struct rq *best_rq;
1981         int nid, ret, dist;
1982
1983         /*
1984          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1985          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1986          *
1987          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1988          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1989          * to satisfy here.
1990          */
1991         rcu_read_lock();
1992         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1993         if (sd)
1994                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1995         rcu_read_unlock();
1996
1997         /*
1998          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1999          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
2000          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
2001          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
2002          */
2003         if (unlikely(!sd)) {
2004                 sched_setnuma(p, task_node(p));
2005                 return -EINVAL;
2006         }
2007
2008         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
2009         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
2010         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
2011         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
2012         update_numa_stats(&env, &env.src_stats, env.src_nid, false);
2013         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
2014         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
2015         update_numa_stats(&env, &env.dst_stats, env.dst_nid, true);
2016
2017         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
2018         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
2019
2020         /*
2021          * Look at other nodes in these cases:
2022          * - there is no space available on the preferred_nid
2023          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
2024          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
2025          *   we need to check other locations.
2026          */
2027         ng = deref_curr_numa_group(p);
2028         if (env.best_cpu == -1 || (ng && ng->active_nodes > 1)) {
2029                 for_each_online_node(nid) {
2030                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
2031                                 continue;
2032
2033                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
2034                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
2035                                                 dist != env.dist) {
2036                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
2037                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
2038                         }
2039
2040                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
2041                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
2042                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
2043                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
2044                                 continue;
2045
2046                         env.dist = dist;
2047                         env.dst_nid = nid;
2048                         update_numa_stats(&env, &env.dst_stats, env.dst_nid, true);
2049                         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
2050                 }
2051         }
2052
2053         /*
2054          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
2055          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
2056          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
2057          * settle down.
2058          * A task that migrated to a second choice node will be better off
2059          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
2060          */
2061         if (ng) {
2062                 if (env.best_cpu == -1)
2063                         nid = env.src_nid;
2064                 else
2065                         nid = cpu_to_node(env.best_cpu);
2066
2067                 if (nid != p->numa_preferred_nid)
2068                         sched_setnuma(p, nid);
2069         }
2070
2071         /* No better CPU than the current one was found. */
2072         if (env.best_cpu == -1) {
2073                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, NULL, -1);
2074                 return -EAGAIN;
2075         }
2076
2077         best_rq = cpu_rq(env.best_cpu);
2078         if (env.best_task == NULL) {
2079                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
2080                 WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
2081                 if (ret != 0)
2082                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, NULL, env.best_cpu);
2083                 return ret;
2084         }
2085
2086         ret = migrate_swap(p, env.best_task, env.best_cpu, env.src_cpu);
2087         WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
2088
2089         if (ret != 0)
2090                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_task, env.best_cpu);
2091         put_task_struct(env.best_task);
2092         return ret;
2093 }
2094
2095 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
2096 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
2097 {
2098         unsigned long interval = HZ;
2099
2100         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
2101         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == NUMA_NO_NODE || !p->numa_faults))
2102                 return;
2103
2104         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
2105         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
2106         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
2107
2108         /* Success if task is already running on preferred CPU */
2109         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
2110                 return;
2111
2112         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
2113         task_numa_migrate(p);
2114 }
2115
2116 /*
2117  * Find out how many nodes on the workload is actively running on. Do this by
2118  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
2119  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
2120  * located.
2121  */
2122 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
2123 {
2124         unsigned long faults, max_faults = 0;
2125         int nid, active_nodes = 0;
2126
2127         for_each_online_node(nid) {
2128                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
2129                 if (faults > max_faults)
2130                         max_faults = faults;
2131         }
2132
2133         for_each_online_node(nid) {
2134                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
2135                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
2136                         active_nodes++;
2137         }
2138
2139         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
2140         numa_group->active_nodes = active_nodes;
2141 }
2142
2143 /*
2144  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
2145  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
2146  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
2147  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
2148  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
2149  */
2150 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
2151 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
2152
2153 /*
2154  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
2155  * our memory is already on our local node, or if the majority of
2156  * the page accesses are shared with other processes.
2157  * Otherwise, decrease the scan period.
2158  */
2159 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
2160                         unsigned long shared, unsigned long private)
2161 {
2162         unsigned int period_slot;
2163         int lr_ratio, ps_ratio;
2164         int diff;
2165
2166         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
2167         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
2168
2169         /*
2170          * If there were no record hinting faults then either the task is
2171          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
2172          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
2173          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
2174          * node is overloaded. In either case, scan slower
2175          */
2176         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
2177                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
2178                         p->numa_scan_period << 1);
2179
2180                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
2181                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2182
2183                 return;
2184         }
2185
2186         /*
2187          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
2188          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
2189          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
2190          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
2191          */
2192         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
2193         lr_ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
2194         ps_ratio = (private * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (private + shared);
2195
2196         if (ps_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
2197                 /*
2198                  * Most memory accesses are local. There is no need to
2199                  * do fast NUMA scanning, since memory is already local.
2200                  */
2201                 int slot = ps_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
2202                 if (!slot)
2203                         slot = 1;
2204                 diff = slot * period_slot;
2205         } else if (lr_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
2206                 /*
2207                  * Most memory accesses are shared with other tasks.
2208                  * There is no point in continuing fast NUMA scanning,
2209                  * since other tasks may just move the memory elsewhere.
2210                  */
2211                 int slot = lr_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
2212                 if (!slot)
2213                         slot = 1;
2214                 diff = slot * period_slot;
2215         } else {
2216                 /*
2217                  * Private memory faults exceed (SLOTS-THRESHOLD)/SLOTS,
2218                  * yet they are not on the local NUMA node. Speed up
2219                  * NUMA scanning to get the memory moved over.
2220                  */
2221                 int ratio = max(lr_ratio, ps_ratio);
2222                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
2223         }
2224
2225         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
2226                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
2227         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2228 }
2229
2230 /*
2231  * Get the fraction of time the task has been running since the last
2232  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
2233  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
2234  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
2235  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
2236  */
2237 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
2238 {
2239         u64 runtime, delta, now;
2240         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
2241         now = p->se.exec_start;
2242         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2243
2244         if (p->last_task_numa_placement) {
2245                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
2246                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
2247
2248                 /* Avoid time going backwards, prevent potential divide error: */
2249                 if (unlikely((s64)*period < 0))
2250                         *period = 0;
2251         } else {
2252                 delta = p->se.avg.load_sum;
2253                 *period = LOAD_AVG_MAX;
2254         }
2255
2256         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
2257         p->last_task_numa_placement = now;
2258
2259         return delta;
2260 }
2261
2262 /*
2263  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
2264  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
2265  * otherwise workloads might not converge.
2266  */
2267 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
2268 {
2269         nodemask_t nodes;
2270         int dist;
2271
2272         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
2273         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
2274                 return nid;
2275
2276         /*
2277          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
2278          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
2279          * both the node itself, and on nearby nodes.
2280          */
2281         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
2282                 unsigned long score, max_score = 0;
2283                 int node, max_node = nid;
2284
2285                 dist = sched_max_numa_distance;
2286
2287                 for_each_online_node(node) {
2288                         score = group_weight(p, node, dist);
2289                         if (score > max_score) {
2290                                 max_score = score;
2291                                 max_node = node;
2292                         }
2293                 }
2294                 return max_node;
2295         }
2296
2297         /*
2298          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
2299          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
2300          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
2301          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
2302          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
2303          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
2304          * keep the complexity of the search down.
2305          */
2306         nodes = node_online_map;
2307         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
2308                 unsigned long max_faults = 0;
2309                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
2310                 int a, b;
2311
2312                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
2313                 if (!find_numa_distance(dist))
2314                         continue;
2315
2316                 for_each_node_mask(a, nodes) {
2317                         unsigned long faults = 0;
2318                         nodemask_t this_group;
2319                         nodes_clear(this_group);
2320
2321                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
2322                         for_each_node_mask(b, nodes) {
2323                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
2324                                         faults += group_faults(p, b);
2325                                         node_set(b, this_group);
2326                                         node_clear(b, nodes);
2327                                 }
2328                         }
2329
2330                         /* Remember the top group. */
2331                         if (faults > max_faults) {
2332                                 max_faults = faults;
2333                                 max_group = this_group;
2334                                 /*
2335                                  * subtle: at the smallest distance there is
2336                                  * just one node left in each "group", the
2337                                  * winner is the preferred nid.
2338                                  */
2339                                 nid = a;
2340                         }
2341                 }
2342                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
2343                 if (!max_faults)
2344                         break;
2345                 nodes = max_group;
2346         }
2347         return nid;
2348 }
2349
2350 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
2351 {
2352         int seq, nid, max_nid = NUMA_NO_NODE;
2353         unsigned long max_faults = 0;
2354         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
2355         unsigned long total_faults;
2356         u64 runtime, period;
2357         spinlock_t *group_lock = NULL;
2358         struct numa_group *ng;
2359
2360         /*
2361          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
2362          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
2363          * that the field is read in a single access:
2364          */
2365         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
2366         if (p->numa_scan_seq == seq)
2367                 return;
2368         p->numa_scan_seq = seq;
2369         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2370
2371         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
2372                        p->numa_faults_locality[1];
2373         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
2374
2375         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
2376         ng = deref_curr_numa_group(p);
2377         if (ng) {
2378                 group_lock = &ng->lock;
2379                 spin_lock_irq(group_lock);
2380         }
2381
2382         /* Find the node with the highest number of faults */
2383         for_each_online_node(nid) {
2384                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
2385                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
2386                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
2387                 int priv;
2388
2389                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
2390                         long diff, f_diff, f_weight;
2391
2392                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
2393                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
2394                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
2395                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
2396
2397                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
2398                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
2399                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
2400                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
2401
2402                         /*
2403                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
2404                          * count according to CPU use, instead of by the raw
2405                          * number of faults. Tasks with little runtime have
2406                          * little over-all impact on throughput, and thus their
2407                          * faults are less important.
2408                          */
2409                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
2410                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
2411                                    (total_faults + 1);
2412                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
2413                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
2414
2415                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
2416                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
2417                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
2418                         p->total_numa_faults += diff;
2419                         if (ng) {
2420                                 /*
2421                                  * safe because we can only change our own group
2422                                  *
2423                                  * mem_idx represents the offset for a given
2424                                  * nid and priv in a specific region because it
2425                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2426                                  */
2427                                 ng->faults[mem_idx] += diff;
2428                                 ng->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
2429                                 ng->total_faults += diff;
2430                                 group_faults += ng->faults[mem_idx];
2431                         }
2432                 }
2433
2434                 if (!ng) {
2435                         if (faults > max_faults) {
2436                                 max_faults = faults;
2437                                 max_nid = nid;
2438                         }
2439                 } else if (group_faults > max_faults) {
2440                         max_faults = group_faults;
2441                         max_nid = nid;
2442                 }
2443         }
2444
2445         if (ng) {
2446                 numa_group_count_active_nodes(ng);
2447                 spin_unlock_irq(group_lock);
2448                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_nid);
2449         }
2450
2451         if (max_faults) {
2452                 /* Set the new preferred node */
2453                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2454                         sched_setnuma(p, max_nid);
2455         }
2456
2457         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2458 }
2459
2460 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2461 {
2462         return refcount_inc_not_zero(&grp->refcount);
2463 }
2464
2465 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2466 {
2467         if (refcount_dec_and_test(&grp->refcount))
2468                 kfree_rcu(grp, rcu);
2469 }
2470
2471 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2472                         int *priv)
2473 {
2474         struct numa_group *grp, *my_grp;
2475         struct task_struct *tsk;
2476         bool join = false;
2477         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2478         int i;
2479
2480         if (unlikely(!deref_curr_numa_group(p))) {
2481                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2482                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
2483
2484                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2485                 if (!grp)
2486                         return;
2487
2488                 refcount_set(&grp->refcount, 1);
2489                 grp->active_nodes = 1;
2490                 grp->max_faults_cpu = 0;
2491                 spin_lock_init(&grp->lock);
2492                 grp->gid = p->pid;
2493                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
2494                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
2495                                                 nr_node_ids;
2496
2497                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2498                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2499
2500                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2501
2502                 grp->nr_tasks++;
2503                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2504         }
2505
2506         rcu_read_lock();
2507         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2508
2509         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2510                 goto no_join;
2511
2512         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2513         if (!grp)
2514                 goto no_join;
2515
2516         my_grp = deref_curr_numa_group(p);
2517         if (grp == my_grp)
2518                 goto no_join;
2519
2520         /*
2521          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2522          * the other task will join us.
2523          */
2524         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2525                 goto no_join;
2526
2527         /*
2528          * Tie-break on the grp address.
2529          */
2530         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2531                 goto no_join;
2532
2533         /* Always join threads in the same process. */
2534         if (tsk->mm == current->mm)
2535                 join = true;
2536
2537         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2538         if (flags & TNF_SHARED)
2539                 join = true;
2540
2541         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2542         *priv = !join;
2543
2544         if (join && !get_numa_group(grp))
2545                 goto no_join;
2546
2547         rcu_read_unlock();
2548
2549         if (!join)
2550                 return;
2551
2552         BUG_ON(irqs_disabled());
2553         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2554
2555         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2556                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2557                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2558         }
2559         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2560         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2561
2562         my_grp->nr_tasks--;
2563         grp->nr_tasks++;
2564
2565         spin_unlock(&my_grp->lock);
2566         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2567
2568         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2569
2570         put_numa_group(my_grp);
2571         return;
2572
2573 no_join:
2574         rcu_read_unlock();
2575         return;
2576 }
2577
2578 /*
2579  * Get rid of NUMA staticstics associated with a task (either current or dead).
2580  * If @final is set, the task is dead and has reached refcount zero, so we can
2581  * safely free all relevant data structures. Otherwise, there might be
2582  * concurrent reads from places like load balancing and procfs, and we should
2583  * reset the data back to default state without freeing ->numa_faults.
2584  */
2585 void task_numa_free(struct task_struct *p, bool final)
2586 {
2587         /* safe: p either is current or is being freed by current */
2588         struct numa_group *grp = rcu_dereference_raw(p->numa_group);
2589         unsigned long *numa_faults = p->numa_faults;
2590         unsigned long flags;
2591         int i;
2592
2593         if (!numa_faults)
2594                 return;
2595
2596         if (grp) {
2597                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2598                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2599                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2600                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2601
2602                 grp->nr_tasks--;
2603                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2604                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2605                 put_numa_group(grp);
2606         }
2607
2608         if (final) {
2609                 p->numa_faults = NULL;
2610                 kfree(numa_faults);
2611         } else {
2612                 p->total_numa_faults = 0;
2613                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2614                         numa_faults[i] = 0;
2615         }
2616 }
2617
2618 /*
2619  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2620  */
2621 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2622 {
2623         struct task_struct *p = current;
2624         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2625         int cpu_node = task_node(current);
2626         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2627         struct numa_group *ng;
2628         int priv;
2629
2630         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2631                 return;
2632
2633         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2634         if (!p->mm)
2635                 return;
2636
2637         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2638         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2639                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2640                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2641
2642                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2643                 if (!p->numa_faults)
2644                         return;
2645
2646                 p->total_numa_faults = 0;
2647                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2648         }
2649
2650         /*
2651          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2652          * to be private if the accessing pid has not changed
2653          */
2654         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2655                 priv = 1;
2656         } else {
2657                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2658                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2659                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2660         }
2661
2662         /*
2663          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2664          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2665          * actively using should be counted as local. This allows the
2666          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2667          */
2668         ng = deref_curr_numa_group(p);
2669         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
2670                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
2671                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
2672                 local = 1;
2673
2674         /*
2675          * Retry to migrate task to preferred node periodically, in case it
2676          * previously failed, or the scheduler moved us.
2677          */
2678         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry)) {
2679                 task_numa_placement(p);
2680                 numa_migrate_preferred(p);
2681         }
2682
2683         if (migrated)
2684                 p->numa_pages_migrated += pages;
2685         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2686                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2687
2688         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2689         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2690         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2691 }
2692
2693 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2694 {
2695         /*
2696          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2697          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2698          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2699          * much of an issue though, since this is just used for
2700          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2701          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2702          */
2703         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2704         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2705 }
2706
2707 /*
2708  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2709  * Triggered from task_tick_numa().
2710  */
2711 static void task_numa_work(struct callback_head *work)
2712 {
2713         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2714         struct task_struct *p = current;
2715         struct mm_struct *mm = p->mm;
2716         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2717         struct vm_area_struct *vma;
2718         unsigned long start, end;
2719         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2720         long pages, virtpages;
2721
2722         SCHED_WARN_ON(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2723
2724         work->next = work;
2725         /*
2726          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2727          *
2728          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2729          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2730          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2731          * work.
2732          */
2733         if (p->flags & PF_EXITING)
2734                 return;
2735
2736         if (!mm->numa_next_scan) {
2737                 mm->numa_next_scan = now +
2738                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2739         }
2740
2741         /*
2742          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2743          */
2744         migrate = mm->numa_next_scan;
2745         if (time_before(now, migrate))
2746                 return;
2747
2748         if (p->numa_scan_period == 0) {
2749                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2750                 p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
2751         }
2752
2753         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2754         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2755                 return;
2756
2757         /*
2758          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2759          * the next time around.
2760          */
2761         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2762
2763         start = mm->numa_scan_offset;
2764         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2765         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2766         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2767         if (!pages)
2768                 return;
2769
2770
2771         if (!mmap_read_trylock(mm))
2772                 return;
2773         vma = find_vma(mm, start);
2774         if (!vma) {
2775                 reset_ptenuma_scan(p);
2776                 start = 0;
2777                 vma = mm->mmap;
2778         }
2779         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2780                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2781                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2782                         continue;
2783                 }
2784
2785                 /*
2786                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2787                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2788                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2789                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2790                  */
2791                 if (!vma->vm_mm ||
2792                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2793                         continue;
2794
2795                 /*
2796                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2797                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2798                  */
2799                 if (!vma_is_accessible(vma))
2800                         continue;
2801
2802                 do {
2803                         start = max(start, vma->vm_start);
2804                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2805                         end = min(end, vma->vm_end);
2806                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2807
2808                         /*
2809                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2810                          * hpages that have at least one present PTE that
2811                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2812                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2813                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2814                          * areas faster.
2815                          */
2816                         if (nr_pte_updates)
2817                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2818                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2819
2820                         start = end;
2821                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2822                                 goto out;
2823
2824                         cond_resched();
2825                 } while (end != vma->vm_end);
2826         }
2827
2828 out:
2829         /*
2830          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2831          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2832          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2833          * scanner to the start so check it now.
2834          */
2835         if (vma)
2836                 mm->numa_scan_offset = start;
2837         else
2838                 reset_ptenuma_scan(p);
2839         mmap_read_unlock(mm);
2840
2841         /*
2842          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
2843          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
2844          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
2845          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
2846          */
2847         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
2848                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
2849                 p->node_stamp += 32 * diff;
2850         }
2851 }
2852
2853 void init_numa_balancing(unsigned long clone_flags, struct task_struct *p)
2854 {
2855         int mm_users = 0;
2856         struct mm_struct *mm = p->mm;
2857
2858         if (mm) {
2859                 mm_users = atomic_read(&mm->mm_users);
2860                 if (mm_users == 1) {
2861                         mm->numa_next_scan = jiffies + msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2862                         mm->numa_scan_seq = 0;
2863                 }
2864         }
2865         p->node_stamp                   = 0;
2866         p->numa_scan_seq                = mm ? mm->numa_scan_seq : 0;
2867         p->numa_scan_period             = sysctl_numa_balancing_scan_delay;
2868         /* Protect against double add, see task_tick_numa and task_numa_work */
2869         p->numa_work.next               = &p->numa_work;
2870         p->numa_faults                  = NULL;
2871         RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2872         p->last_task_numa_placement     = 0;
2873         p->last_sum_exec_runtime        = 0;
2874
2875         init_task_work(&p->numa_work, task_numa_work);
2876
2877         /* New address space, reset the preferred nid */
2878         if (!(clone_flags & CLONE_VM)) {
2879                 p->numa_preferred_nid = NUMA_NO_NODE;
2880                 return;
2881         }
2882
2883         /*
2884          * New thread, keep existing numa_preferred_nid which should be copied
2885          * already by arch_dup_task_struct but stagger when scans start.
2886          */
2887         if (mm) {
2888                 unsigned int delay;
2889
2890                 delay = min_t(unsigned int, task_scan_max(current),
2891                         current->numa_scan_period * mm_users * NSEC_PER_MSEC);
2892                 delay += 2 * TICK_NSEC;
2893                 p->node_stamp = delay;
2894         }
2895 }
2896
2897 /*
2898  * Drive the periodic memory faults..
2899  */
2900 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2901 {
2902         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2903         u64 period, now;
2904
2905         /*
2906          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2907          */
2908         if ((curr->flags & (PF_EXITING | PF_KTHREAD)) || work->next != work)
2909                 return;
2910
2911         /*
2912          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2913          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2914          * task needs to have done some actual work before we bother with
2915          * NUMA placement.
2916          */
2917         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2918         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2919
2920         if (now > curr->node_stamp + period) {
2921                 if (!curr->node_stamp)
2922                         curr->numa_scan_period = task_scan_start(curr);
2923                 curr->node_stamp += period;
2924
2925                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan))
2926                         task_work_add(curr, work, true);
2927         }
2928 }
2929
2930 static void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
2931 {
2932         int src_nid = cpu_to_node(task_cpu(p));
2933         int dst_nid = cpu_to_node(new_cpu);
2934
2935         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2936                 return;
2937
2938         if (!p->mm || !p->numa_faults || (p->flags & PF_EXITING))
2939                 return;
2940
2941         if (src_nid == dst_nid)
2942                 return;
2943
2944         /*
2945          * Allow resets if faults have been trapped before one scan
2946          * has completed. This is most likely due to a new task that
2947          * is pulled cross-node due to wakeups or load balancing.
2948          */
2949         if (p->numa_scan_seq) {
2950                 /*
2951                  * Avoid scan adjustments if moving to the preferred
2952                  * node or if the task was not previously running on
2953                  * the preferred node.
2954                  */
2955                 if (dst_nid == p->numa_preferred_nid ||
2956                     (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE &&
2957                         src_nid != p->numa_preferred_nid))
2958                         return;
2959         }
2960
2961         p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
2962 }
2963
2964 #else
2965 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2966 {
2967 }
2968
2969 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2970 {
2971 }
2972
2973 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2974 {
2975 }
2976
2977 static inline void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
2978 {
2979 }
2980
2981 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2982
2983 static void
2984 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2985 {
2986         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2987 #ifdef CONFIG_SMP
2988         if (entity_is_task(se)) {
2989                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2990
2991                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2992                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2993         }
2994 #endif
2995         cfs_rq->nr_running++;
2996 }
2997
2998 static void
2999 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3000 {
3001         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3002 #ifdef CONFIG_SMP
3003         if (entity_is_task(se)) {
3004                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
3005                 list_del_init(&se->group_node);
3006         }
3007 #endif
3008         cfs_rq->nr_running--;
3009 }
3010
3011 /*
3012  * Signed add and clamp on underflow.
3013  *
3014  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
3015  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
3016  * values.
3017  */
3018 #define add_positive(_ptr, _val) do {                           \
3019         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3020         typeof(_val) val = (_val);                              \
3021         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
3022                                                                 \
3023         res = var + val;                                        \
3024                                                                 \
3025         if (val < 0 && res > var)                               \
3026                 res = 0;                                        \
3027                                                                 \
3028         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
3029 } while (0)
3030
3031 /*
3032  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
3033  *
3034  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
3035  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
3036  * values.
3037  */
3038 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
3039         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3040         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
3041         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
3042         res = var - val;                                        \
3043         if (res > var)                                          \
3044                 res = 0;                                        \
3045         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
3046 } while (0)
3047
3048 /*
3049  * Remove and clamp on negative, from a local variable.
3050  *
3051  * A variant of sub_positive(), which does not use explicit load-store
3052  * and is thus optimized for local variable updates.
3053  */
3054 #define lsub_positive(_ptr, _val) do {                          \
3055         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3056         *ptr -= min_t(typeof(*ptr), *ptr, _val);                \
3057 } while (0)
3058
3059 #ifdef CONFIG_SMP
3060 static inline void
3061 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3062 {
3063         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
3064         cfs_rq->avg.load_sum += se_weight(se) * se->avg.load_sum;
3065 }
3066
3067 static inline void
3068 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3069 {
3070         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
3071         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se_weight(se) * se->avg.load_sum);
3072 }
3073 #else
3074 static inline void
3075 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
3076 static inline void
3077 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
3078 #endif
3079
3080 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
3081                             unsigned long weight)
3082 {
3083         if (se->on_rq) {
3084                 /* commit outstanding execution time */
3085                 if (cfs_rq->curr == se)
3086                         update_curr(cfs_rq);
3087                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3088         }
3089         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
3090
3091         update_load_set(&se->load, weight);
3092
3093 #ifdef CONFIG_SMP
3094         do {
3095                 u32 divider = get_pelt_divider(&se->avg);
3096
3097                 se->avg.load_avg = div_u64(se_weight(se) * se->avg.load_sum, divider);
3098         } while (0);
3099 #endif
3100
3101         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
3102         if (se->on_rq)
3103                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3104
3105 }
3106
3107 void reweight_task(struct task_struct *p, int prio)
3108 {
3109         struct sched_entity *se = &p->se;
3110         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3111         struct load_weight *load = &se->load;
3112         unsigned long weight = scale_load(sched_prio_to_weight[prio]);
3113
3114         reweight_entity(cfs_rq, se, weight);
3115         load->inv_weight = sched_prio_to_wmult[prio];
3116 }
3117
3118 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3119 #ifdef CONFIG_SMP
3120 /*
3121  * All this does is approximate the hierarchical proportion which includes that
3122  * global sum we all love to hate.
3123  *
3124  * That is, the weight of a group entity, is the proportional share of the
3125  * group weight based on the group runqueue weights. That is:
3126  *
3127  *                     tg->weight * grq->load.weight
3128  *   ge->load.weight = -----------------------------               (1)
3129  *                        \Sum grq->load.weight
3130  *
3131  * Now, because computing that sum is prohibitively expensive to compute (been
3132  * there, done that) we approximate it with this average stuff. The average
3133  * moves slower and therefore the approximation is cheaper and more stable.
3134  *
3135  * So instead of the above, we substitute:
3136  *
3137  *   grq->load.weight -> grq->avg.load_avg                         (2)
3138  *
3139  * which yields the following:
3140  *
3141  *                     tg->weight * grq->avg.load_avg
3142  *   ge->load.weight = ------------------------------              (3)
3143  *                              tg->load_avg
3144  *
3145  * Where: tg->load_avg ~= \Sum grq->avg.load_avg
3146  *
3147  * That is shares_avg, and it is right (given the approximation (2)).
3148  *
3149  * The problem with it is that because the average is slow -- it was designed
3150  * to be exactly that of course -- this leads to transients in boundary
3151  * conditions. In specific, the case where the group was idle and we start the
3152  * one task. It takes time for our CPU's grq->avg.load_avg to build up,
3153  * yielding bad latency etc..
3154  *
3155  * Now, in that special case (1) reduces to:
3156  *
3157  *                     tg->weight * grq->load.weight
3158  *   ge->load.weight = ----------------------------- = tg->weight   (4)
3159  *                          grp->load.weight
3160  *
3161  * That is, the sum collapses because all other CPUs are idle; the UP scenario.
3162  *
3163  * So what we do is modify our approximation (3) to approach (4) in the (near)
3164  * UP case, like:
3165  *
3166  *   ge->load.weight =
3167  *
3168  *              tg->weight * grq->load.weight
3169  *     ---------------------------------------------------         (5)
3170  *     tg->load_avg - grq->avg.load_avg + grq->load.weight
3171  *
3172  * But because grq->load.weight can drop to 0, resulting in a divide by zero,
3173  * we need to use grq->avg.load_avg as its lower bound, which then gives:
3174  *
3175  *
3176  *                     tg->weight * grq->load.weight
3177  *   ge->load.weight = -----------------------------               (6)
3178  *                              tg_load_avg'
3179  *
3180  * Where:
3181  *
3182  *   tg_load_avg' = tg->load_avg - grq->avg.load_avg +
3183  *                  max(grq->load.weight, grq->avg.load_avg)
3184  *
3185  * And that is shares_weight and is icky. In the (near) UP case it approaches
3186  * (4) while in the normal case it approaches (3). It consistently
3187  * overestimates the ge->load.weight and therefore:
3188  *
3189  *   \Sum ge->load.weight >= tg->weight
3190  *
3191  * hence icky!
3192  */
3193 static long calc_group_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
3194 {
3195         long tg_weight, tg_shares, load, shares;
3196         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3197
3198         tg_shares = READ_ONCE(tg->shares);
3199
3200         load = max(scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->avg.load_avg);
3201
3202         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
3203
3204         /* Ensure tg_weight >= load */
3205         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3206         tg_weight += load;
3207
3208         shares = (tg_shares * load);
3209         if (tg_weight)
3210                 shares /= tg_weight;
3211
3212         /*
3213          * MIN_SHARES has to be unscaled here to support per-CPU partitioning
3214          * of a group with small tg->shares value. It is a floor value which is
3215          * assigned as a minimum load.weight to the sched_entity representing
3216          * the group on a CPU.
3217          *
3218          * E.g. on 64-bit for a group with tg->shares of scale_load(15)=15*1024
3219          * on an 8-core system with 8 tasks each runnable on one CPU shares has
3220          * to be 15*1024*1/8=1920 instead of scale_load(MIN_SHARES)=2*1024. In
3221          * case no task is runnable on a CPU MIN_SHARES=2 should be returned
3222          * instead of 0.
3223          */
3224         return clamp_t(long, shares, MIN_SHARES, tg_shares);
3225 }
3226 #endif /* CONFIG_SMP */
3227
3228 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
3229
3230 /*
3231  * Recomputes the group entity based on the current state of its group
3232  * runqueue.
3233  */
3234 static void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3235 {
3236         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3237         long shares;
3238
3239         if (!gcfs_rq)
3240                 return;
3241
3242         if (throttled_hierarchy(gcfs_rq))
3243                 return;
3244
3245 #ifndef CONFIG_SMP
3246         shares = READ_ONCE(gcfs_rq->tg->shares);
3247
3248         if (likely(se->load.weight == shares))
3249                 return;
3250 #else
3251         shares   = calc_group_shares(gcfs_rq);
3252 #endif
3253
3254         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
3255 }
3256
3257 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3258 static inline void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3259 {
3260 }
3261 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3262
3263 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq, int flags)
3264 {
3265         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3266
3267         if (&rq->cfs == cfs_rq) {
3268                 /*
3269                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
3270                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
3271                  * a real problem.
3272                  *
3273                  * It will not get called when we go idle, because the idle
3274                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
3275                  * number include things like RT tasks.
3276                  *
3277                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
3278                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
3279                  *
3280                  * See cpu_util().
3281                  */
3282                 cpufreq_update_util(rq, flags);
3283         }
3284 }
3285
3286 #ifdef CONFIG_SMP
3287 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3288 /**
3289  * update_tg_load_avg - update the tg's load avg
3290  * @cfs_rq: the cfs_rq whose avg changed
3291  * @force: update regardless of how small the difference
3292  *
3293  * This function 'ensures': tg->load_avg := \Sum tg->cfs_rq[]->avg.load.
3294  * However, because tg->load_avg is a global value there are performance
3295  * considerations.
3296  *
3297  * In order to avoid having to look at the other cfs_rq's, we use a
3298  * differential update where we store the last value we propagated. This in
3299  * turn allows skipping updates if the differential is 'small'.
3300  *
3301  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share().
3302  */
3303 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
3304 {
3305         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3306
3307         /*
3308          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
3309          */
3310         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
3311                 return;
3312
3313         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
3314                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
3315                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
3316         }
3317 }
3318
3319 /*
3320  * Called within set_task_rq() right before setting a task's CPU. The
3321  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
3322  * including the state of rq->lock, should be made.
3323  */
3324 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
3325                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
3326 {
3327         u64 p_last_update_time;
3328         u64 n_last_update_time;
3329
3330         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
3331                 return;
3332
3333         /*
3334          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
3335          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
3336          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
3337          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
3338          * the wakee more load sounds not bad.
3339          */
3340         if (!(se->avg.last_update_time && prev))
3341                 return;
3342
3343 #ifndef CONFIG_64BIT
3344         {
3345                 u64 p_last_update_time_copy;
3346                 u64 n_last_update_time_copy;
3347
3348                 do {
3349                         p_last_update_time_copy = prev->load_last_update_time_copy;
3350                         n_last_update_time_copy = next->load_last_update_time_copy;
3351
3352                         smp_rmb();
3353
3354                         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3355                         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3356
3357                 } while (p_last_update_time != p_last_update_time_copy ||
3358                          n_last_update_time != n_last_update_time_copy);
3359         }
3360 #else
3361         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3362         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3363 #endif
3364         __update_load_avg_blocked_se(p_last_update_time, se);
3365         se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
3366 }
3367
3368
3369 /*
3370  * When on migration a sched_entity joins/leaves the PELT hierarchy, we need to
3371  * propagate its contribution. The key to this propagation is the invariant
3372  * that for each group:
3373  *
3374  *   ge->avg == grq->avg                                                (1)
3375  *
3376  * _IFF_ we look at the pure running and runnable sums. Because they
3377  * represent the very same entity, just at different points in the hierarchy.
3378  *
3379  * Per the above update_tg_cfs_util() and update_tg_cfs_runnable() are trivial
3380  * and simply copies the running/runnable sum over (but still wrong, because
3381  * the group entity and group rq do not have their PELT windows aligned).
3382  *
3383  * However, update_tg_cfs_load() is more complex. So we have:
3384  *
3385  *   ge->avg.load_avg = ge->load.weight * ge->avg.runnable_avg          (2)
3386  *
3387  * And since, like util, the runnable part should be directly transferable,
3388  * the following would _appear_ to be the straight forward approach:
3389  *
3390  *   grq->avg.load_avg = grq->load.weight * grq->avg.runnable_avg       (3)
3391  *
3392  * And per (1) we have:
3393  *
3394  *   ge->avg.runnable_avg == grq->avg.runnable_avg
3395  *
3396  * Which gives:
3397  *
3398  *                      ge->load.weight * grq->avg.load_avg
3399  *   ge->avg.load_avg = -----------------------------------             (4)
3400  *                               grq->load.weight
3401  *
3402  * Except that is wrong!
3403  *
3404  * Because while for entities historical weight is not important and we
3405  * really only care about our future and therefore can consider a pure
3406  * runnable sum, runqueues can NOT do this.
3407  *
3408  * We specifically want runqueues to have a load_avg that includes
3409  * historical weights. Those represent the blocked load, the load we expect
3410  * to (shortly) return to us. This only works by keeping the weights as
3411  * integral part of the sum. We therefore cannot decompose as per (3).
3412  *
3413  * Another reason this doesn't work is that runnable isn't a 0-sum entity.
3414  * Imagine a rq with 2 tasks that each are runnable 2/3 of the time. Then the
3415  * rq itself is runnable anywhere between 2/3 and 1 depending on how the
3416  * runnable section of these tasks overlap (or not). If they were to perfectly
3417  * align the rq as a whole would be runnable 2/3 of the time. If however we
3418  * always have at least 1 runnable task, the rq as a whole is always runnable.
3419  *
3420  * So we'll have to approximate.. :/
3421  *
3422  * Given the constraint:
3423  *
3424  *   ge->avg.running_sum <= ge->avg.runnable_sum <= LOAD_AVG_MAX
3425  *
3426  * We can construct a rule that adds runnable to a rq by assuming minimal
3427  * overlap.
3428  *
3429  * On removal, we'll assume each task is equally runnable; which yields:
3430  *
3431  *   grq->avg.runnable_sum = grq->avg.load_sum / grq->load.weight
3432  *
3433  * XXX: only do this for the part of runnable > running ?
3434  *
3435  */
3436
3437 static inline void
3438 update_tg_cfs_util(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3439 {
3440         long delta = gcfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg;
3441         u32 divider;
3442
3443         /* Nothing to update */
3444         if (!delta)
3445                 return;
3446
3447         /*
3448          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3449          * See ___update_load_avg() for details.
3450          */
3451         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3452
3453         /* Set new sched_entity's utilization */
3454         se->avg.util_avg = gcfs_rq->avg.util_avg;
3455         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * divider;
3456
3457         /* Update parent cfs_rq utilization */
3458         add_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, delta);
3459         cfs_rq->avg.util_sum = cfs_rq->avg.util_avg * divider;
3460 }
3461
3462 static inline void
3463 update_tg_cfs_runnable(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3464 {
3465         long delta = gcfs_rq->avg.runnable_avg - se->avg.runnable_avg;
3466         u32 divider;
3467
3468         /* Nothing to update */
3469         if (!delta)
3470                 return;
3471
3472         /*
3473          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3474          * See ___update_load_avg() for details.
3475          */
3476         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3477
3478         /* Set new sched_entity's runnable */
3479         se->avg.runnable_avg = gcfs_rq->avg.runnable_avg;
3480         se->avg.runnable_sum = se->avg.runnable_avg * divider;
3481
3482         /* Update parent cfs_rq runnable */
3483         add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_avg, delta);
3484         cfs_rq->avg.runnable_sum = cfs_rq->avg.runnable_avg * divider;
3485 }
3486
3487 static inline void
3488 update_tg_cfs_load(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3489 {
3490         long delta_avg, running_sum, runnable_sum = gcfs_rq->prop_runnable_sum;
3491         unsigned long load_avg;
3492         u64 load_sum = 0;
3493         s64 delta_sum;
3494         u32 divider;
3495
3496         if (!runnable_sum)
3497                 return;
3498
3499         gcfs_rq->prop_runnable_sum = 0;
3500
3501         /*
3502          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3503          * See ___update_load_avg() for details.
3504          */
3505         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3506
3507         if (runnable_sum >= 0) {
3508                 /*
3509                  * Add runnable; clip at LOAD_AVG_MAX. Reflects that until
3510                  * the CPU is saturated running == runnable.
3511                  */
3512                 runnable_sum += se->avg.load_sum;
3513                 runnable_sum = min_t(long, runnable_sum, divider);
3514         } else {
3515                 /*
3516                  * Estimate the new unweighted runnable_sum of the gcfs_rq by
3517                  * assuming all tasks are equally runnable.
3518                  */
3519                 if (scale_load_down(gcfs_rq->load.weight)) {
3520                         load_sum = div_s64(gcfs_rq->avg.load_sum,
3521                                 scale_load_down(gcfs_rq->load.weight));
3522                 }
3523
3524                 /* But make sure to not inflate se's runnable */
3525                 runnable_sum = min(se->avg.load_sum, load_sum);
3526         }
3527
3528         /*
3529          * runnable_sum can't be lower than running_sum
3530          * Rescale running sum to be in the same range as runnable sum
3531          * running_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX <<  SCHED_CAPACITY_SHIFT]
3532          * runnable_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX]
3533          */
3534         running_sum = se->avg.util_sum >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
3535         runnable_sum = max(runnable_sum, running_sum);
3536
3537         load_sum = (s64)se_weight(se) * runnable_sum;
3538         load_avg = div_s64(load_sum, divider);
3539
3540         delta_sum = load_sum - (s64)se_weight(se) * se->avg.load_sum;
3541         delta_avg = load_avg - se->avg.load_avg;
3542
3543         se->avg.load_sum = runnable_sum;
3544         se->avg.load_avg = load_avg;
3545         add_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, delta_avg);
3546         add_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, delta_sum);
3547 }
3548
3549 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum)
3550 {
3551         cfs_rq->propagate = 1;
3552         cfs_rq->prop_runnable_sum += runnable_sum;
3553 }
3554
3555 /* Update task and its cfs_rq load average */
3556 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3557 {
3558         struct cfs_rq *cfs_rq, *gcfs_rq;
3559
3560         if (entity_is_task(se))
3561                 return 0;
3562
3563         gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3564         if (!gcfs_rq->propagate)
3565                 return 0;
3566
3567         gcfs_rq->propagate = 0;
3568
3569         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3570
3571         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, gcfs_rq->prop_runnable_sum);
3572
3573         update_tg_cfs_util(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3574         update_tg_cfs_runnable(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3575         update_tg_cfs_load(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3576
3577         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
3578         trace_pelt_se_tp(se);
3579
3580         return 1;
3581 }
3582
3583 /*
3584  * Check if we need to update the load and the utilization of a blocked
3585  * group_entity:
3586  */
3587 static inline bool skip_blocked_update(struct sched_entity *se)
3588 {
3589         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3590
3591         /*
3592          * If sched_entity still have not zero load or utilization, we have to
3593          * decay it:
3594          */
3595         if (se->avg.load_avg || se->avg.util_avg)
3596                 return false;
3597
3598         /*
3599          * If there is a pending propagation, we have to update the load and
3600          * the utilization of the sched_entity:
3601          */
3602         if (gcfs_rq->propagate)
3603                 return false;
3604
3605         /*
3606          * Otherwise, the load and the utilization of the sched_entity is
3607          * already zero and there is no pending propagation, so it will be a
3608          * waste of time to try to decay it:
3609          */
3610         return true;
3611 }
3612
3613 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3614
3615 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
3616
3617 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3618 {
3619         return 0;
3620 }
3621
3622 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum) {}
3623
3624 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3625
3626 /**
3627  * update_cfs_rq_load_avg - update the cfs_rq's load/util averages
3628  * @now: current time, as per cfs_rq_clock_pelt()
3629  * @cfs_rq: cfs_rq to update
3630  *
3631  * The cfs_rq avg is the direct sum of all its entities (blocked and runnable)
3632  * avg. The immediate corollary is that all (fair) tasks must be attached, see
3633  * post_init_entity_util_avg().
3634  *
3635  * cfs_rq->avg is used for task_h_load() and update_cfs_share() for example.
3636  *
3637  * Returns true if the load decayed or we removed load.
3638  *
3639  * Since both these conditions indicate a changed cfs_rq->avg.load we should
3640  * call update_tg_load_avg() when this function returns true.
3641  */
3642 static inline int
3643 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
3644 {
3645         unsigned long removed_load = 0, removed_util = 0, removed_runnable = 0;
3646         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
3647         int decayed = 0;
3648
3649         if (cfs_rq->removed.nr) {
3650                 unsigned long r;
3651                 u32 divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3652
3653                 raw_spin_lock(&cfs_rq->removed.lock);
3654                 swap(cfs_rq->removed.util_avg, removed_util);
3655                 swap(cfs_rq->removed.load_avg, removed_load);
3656                 swap(cfs_rq->removed.runnable_avg, removed_runnable);
3657                 cfs_rq->removed.nr = 0;
3658                 raw_spin_unlock(&cfs_rq->removed.lock);
3659
3660                 r = removed_load;
3661                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
3662                 sub_positive(&sa->load_sum, r * divider);
3663
3664                 r = removed_util;
3665                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
3666                 sub_positive(&sa->util_sum, r * divider);
3667
3668                 r = removed_runnable;
3669                 sub_positive(&sa->runnable_avg, r);
3670                 sub_positive(&sa->runnable_sum, r * divider);
3671
3672                 /*
3673                  * removed_runnable is the unweighted version of removed_load so we
3674                  * can use it to estimate removed_load_sum.
3675                  */
3676                 add_tg_cfs_propagate(cfs_rq,
3677                         -(long)(removed_runnable * divider) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT);
3678
3679                 decayed = 1;
3680         }
3681
3682         decayed |= __update_load_avg_cfs_rq(now, cfs_rq);
3683
3684 #ifndef CONFIG_64BIT
3685         smp_wmb();
3686         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
3687 #endif
3688
3689         return decayed;
3690 }
3691
3692 /**
3693  * attach_entity_load_avg - attach this entity to its cfs_rq load avg
3694  * @cfs_rq: cfs_rq to attach to
3695  * @se: sched_entity to attach
3696  *
3697  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3698  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3699  */
3700 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3701 {
3702         /*
3703          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3704          * See ___update_load_avg() for details.
3705          */
3706         u32 divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3707
3708         /*
3709          * When we attach the @se to the @cfs_rq, we must align the decay
3710          * window because without that, really weird and wonderful things can
3711          * happen.
3712          *
3713          * XXX illustrate
3714          */
3715         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3716         se->avg.period_contrib = cfs_rq->avg.period_contrib;
3717
3718         /*
3719          * Hell(o) Nasty stuff.. we need to recompute _sum based on the new
3720          * period_contrib. This isn't strictly correct, but since we're
3721          * entirely outside of the PELT hierarchy, nobody cares if we truncate
3722          * _sum a little.
3723          */
3724         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * divider;
3725
3726         se->avg.runnable_sum = se->avg.runnable_avg * divider;
3727
3728         se->avg.load_sum = divider;
3729         if (se_weight(se)) {
3730                 se->avg.load_sum =
3731                         div_u64(se->avg.load_avg * se->avg.load_sum, se_weight(se));
3732         }
3733
3734         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
3735         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
3736         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
3737         cfs_rq->avg.runnable_avg += se->avg.runnable_avg;
3738         cfs_rq->avg.runnable_sum += se->avg.runnable_sum;
3739
3740         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, se->avg.load_sum);
3741
3742         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3743
3744         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
3745 }
3746
3747 /**
3748  * detach_entity_load_avg - detach this entity from its cfs_rq load avg
3749  * @cfs_rq: cfs_rq to detach from
3750  * @se: sched_entity to detach
3751  *
3752  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3753  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3754  */
3755 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3756 {
3757         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
3758         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
3759         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
3760         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_avg, se->avg.runnable_avg);
3761         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_sum, se->avg.runnable_sum);
3762
3763         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, -se->avg.load_sum);
3764
3765         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3766
3767         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
3768 }
3769
3770 /*
3771  * Optional action to be done while updating the load average
3772  */
3773 #define UPDATE_TG       0x1
3774 #define SKIP_AGE_LOAD   0x2
3775 #define DO_ATTACH       0x4
3776
3777 /* Update task and its cfs_rq load average */
3778 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3779 {
3780         u64 now = cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
3781         int decayed;
3782
3783         /*
3784          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
3785          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
3786          */
3787         if (se->avg.last_update_time && !(flags & SKIP_AGE_LOAD))
3788                 __update_load_avg_se(now, cfs_rq, se);
3789
3790         decayed  = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
3791         decayed |= propagate_entity_load_avg(se);
3792
3793         if (!se->avg.last_update_time && (flags & DO_ATTACH)) {
3794
3795                 /*
3796                  * DO_ATTACH means we're here from enqueue_entity().
3797                  * !last_update_time means we've passed through
3798                  * migrate_task_rq_fair() indicating we migrated.
3799                  *
3800                  * IOW we're enqueueing a task on a new CPU.
3801                  */
3802                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3803                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3804
3805         } else if (decayed) {
3806                 cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3807
3808                 if (flags & UPDATE_TG)
3809                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3810         }
3811 }
3812
3813 #ifndef CONFIG_64BIT
3814 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3815 {
3816         u64 last_update_time_copy;
3817         u64 last_update_time;
3818
3819         do {
3820                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
3821                 smp_rmb();
3822                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3823         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
3824
3825         return last_update_time;
3826 }
3827 #else
3828 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3829 {
3830         return cfs_rq->avg.last_update_time;
3831 }
3832 #endif
3833
3834 /*
3835  * Synchronize entity load avg of dequeued entity without locking
3836  * the previous rq.
3837  */
3838 static void sync_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3839 {
3840         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3841         u64 last_update_time;
3842
3843         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3844         __update_load_avg_blocked_se(last_update_time, se);
3845 }
3846
3847 /*
3848  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
3849  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
3850  */
3851 static void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3852 {
3853         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3854         unsigned long flags;
3855
3856         /*
3857          * tasks cannot exit without having gone through wake_up_new_task() ->
3858          * post_init_entity_util_avg() which will have added things to the
3859          * cfs_rq, so we can remove unconditionally.
3860          */
3861
3862         sync_entity_load_avg(se);
3863
3864         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3865         ++cfs_rq->removed.nr;
3866         cfs_rq->removed.util_avg        += se->avg.util_avg;
3867         cfs_rq->removed.load_avg        += se->avg.load_avg;
3868         cfs_rq->removed.runnable_avg    += se->avg.runnable_avg;
3869         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3870 }
3871
3872 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3873 {
3874         return cfs_rq->avg.runnable_avg;
3875 }
3876
3877 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3878 {
3879         return cfs_rq->avg.load_avg;
3880 }
3881
3882 static int newidle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf);
3883
3884 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
3885 {
3886         return READ_ONCE(p->se.avg.util_avg);
3887 }
3888
3889 static inline unsigned long _task_util_est(struct task_struct *p)
3890 {
3891         struct util_est ue = READ_ONCE(p->se.avg.util_est);
3892
3893         return (max(ue.ewma, ue.enqueued) | UTIL_AVG_UNCHANGED);
3894 }
3895
3896 static inline unsigned long task_util_est(struct task_struct *p)
3897 {
3898         return max(task_util(p), _task_util_est(p));
3899 }
3900
3901 #ifdef CONFIG_UCLAMP_TASK
3902 static inline unsigned long uclamp_task_util(struct task_struct *p)
3903 {
3904         return clamp(task_util_est(p),
3905                      uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MIN),
3906                      uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MAX));
3907 }
3908 #else
3909 static inline unsigned long uclamp_task_util(struct task_struct *p)
3910 {
3911         return task_util_est(p);
3912 }
3913 #endif
3914
3915 static inline void util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq,
3916                                     struct task_struct *p)
3917 {
3918         unsigned int enqueued;
3919
3920         if (!sched_feat(UTIL_EST))
3921                 return;
3922
3923         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
3924         enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
3925         enqueued += _task_util_est(p);
3926         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, enqueued);
3927
3928         trace_sched_util_est_cfs_tp(cfs_rq);
3929 }
3930
3931 /*
3932  * Check if a (signed) value is within a specified (unsigned) margin,
3933  * based on the observation that:
3934  *
3935  *     abs(x) < y := (unsigned)(x + y - 1) < (2 * y - 1)
3936  *
3937  * NOTE: this only works when value + maring < INT_MAX.
3938  */
3939 static inline bool within_margin(int value, int margin)
3940 {
3941         return ((unsigned int)(value + margin - 1) < (2 * margin - 1));
3942 }
3943
3944 static void
3945 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p, bool task_sleep)
3946 {
3947         long last_ewma_diff;
3948         struct util_est ue;
3949         int cpu;
3950
3951         if (!sched_feat(UTIL_EST))
3952                 return;
3953
3954         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
3955         ue.enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
3956         ue.enqueued -= min_t(unsigned int, ue.enqueued, _task_util_est(p));
3957         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, ue.enqueued);
3958
3959         trace_sched_util_est_cfs_tp(cfs_rq);
3960
3961         /*
3962          * Skip update of task's estimated utilization when the task has not
3963          * yet completed an activation, e.g. being migrated.
3964          */
3965         if (!task_sleep)
3966                 return;
3967
3968         /*
3969          * If the PELT values haven't changed since enqueue time,
3970          * skip the util_est update.
3971          */
3972         ue = p->se.avg.util_est;
3973         if (ue.enqueued & UTIL_AVG_UNCHANGED)
3974                 return;
3975
3976         /*
3977          * Reset EWMA on utilization increases, the moving average is used only
3978          * to smooth utilization decreases.
3979          */
3980         ue.enqueued = (task_util(p) | UTIL_AVG_UNCHANGED);
3981         if (sched_feat(UTIL_EST_FASTUP)) {
3982                 if (ue.ewma < ue.enqueued) {
3983                         ue.ewma = ue.enqueued;
3984                         goto done;
3985                 }
3986         }
3987
3988         /*
3989          * Skip update of task's estimated utilization when its EWMA is
3990          * already ~1% close to its last activation value.
3991          */
3992         last_ewma_diff = ue.enqueued - ue.ewma;
3993         if (within_margin(last_ewma_diff, (SCHED_CAPACITY_SCALE / 100)))
3994                 return;
3995
3996         /*
3997          * To avoid overestimation of actual task utilization, skip updates if
3998          * we cannot grant there is idle time in this CPU.
3999          */
4000         cpu = cpu_of(rq_of(cfs_rq));
4001         if (task_util(p) > capacity_orig_of(cpu))
4002                 return;
4003
4004         /*
4005          * Update Task's estimated utilization
4006          *
4007          * When *p completes an activation we can consolidate another sample
4008          * of the task size. This is done by storing the current PELT value
4009          * as ue.enqueued and by using this value to update the Exponential
4010          * Weighted Moving Average (EWMA):
4011          *
4012          *  ewma(t) = w *  task_util(p) + (1-w) * ewma(t-1)
4013          *          = w *  task_util(p) +         ewma(t-1)  - w * ewma(t-1)
4014          *          = w * (task_util(p) -         ewma(t-1)) +     ewma(t-1)
4015          *          = w * (      last_ewma_diff            ) +     ewma(t-1)
4016          *          = w * (last_ewma_diff  +  ewma(t-1) / w)
4017          *
4018          * Where 'w' is the weight of new samples, which is configured to be
4019          * 0.25, thus making w=1/4 ( >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT)
4020          */
4021         ue.ewma <<= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
4022         ue.ewma  += last_ewma_diff;
4023         ue.ewma >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
4024 done:
4025         WRITE_ONCE(p->se.avg.util_est, ue);
4026
4027         trace_sched_util_est_se_tp(&p->se);
4028 }
4029
4030 static inline int task_fits_capacity(struct task_struct *p, long capacity)
4031 {
4032         return fits_capacity(uclamp_task_util(p), capacity);
4033 }
4034
4035 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq)
4036 {
4037         if (!static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity))
4038                 return;
4039
4040         if (!p) {
4041                 rq->misfit_task_load = 0;
4042                 return;
4043         }
4044
4045         if (task_fits_capacity(p, capacity_of(cpu_of(rq)))) {
4046                 rq->misfit_task_load = 0;
4047                 return;
4048         }
4049
4050         /*
4051          * Make sure that misfit_task_load will not be null even if
4052          * task_h_load() returns 0.
4053          */
4054         rq->misfit_task_load = max_t(unsigned long, task_h_load(p), 1);
4055 }
4056
4057 #else /* CONFIG_SMP */
4058
4059 #define UPDATE_TG       0x0
4060 #define SKIP_AGE_LOAD   0x0
4061 #define DO_ATTACH       0x0
4062
4063 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int not_used1)
4064 {
4065         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
4066 }
4067
4068 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
4069
4070 static inline void
4071 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
4072 static inline void
4073 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
4074
4075 static inline int newidle_balance(struct rq *rq, struct rq_flags *rf)
4076 {
4077         return 0;
4078 }
4079
4080 static inline void
4081 util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
4082
4083 static inline void
4084 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p,
4085                  bool task_sleep) {}
4086 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq) {}
4087
4088 #endif /* CONFIG_SMP */
4089
4090 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4091 {
4092 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
4093         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
4094
4095         if (d < 0)
4096                 d = -d;
4097
4098         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
4099                 schedstat_inc(cfs_rq->nr_spread_over);
4100 #endif
4101 }
4102
4103 static void
4104 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
4105 {
4106         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4107
4108         /*
4109          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
4110          * however the extra weight of the new task will slow them down a
4111          * little, place the new task so that it fits in the slot that
4112          * stays open at the end.
4113          */
4114         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
4115                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
4116
4117         /* sleeps up to a single latency don't count. */
4118         if (!initial) {
4119                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
4120
4121                 /*
4122                  * Halve their sleep time's effect, to allow
4123                  * for a gentler effect of sleepers:
4124                  */
4125                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
4126                         thresh >>= 1;
4127
4128                 vruntime -= thresh;
4129         }
4130
4131         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
4132         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
4133 }
4134
4135 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
4136
4137 static inline void check_schedstat_required(void)
4138 {
4139 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
4140         if (schedstat_enabled())
4141                 return;
4142
4143         /* Force schedstat enabled if a dependent tracepoint is active */
4144         if (trace_sched_stat_wait_enabled()    ||
4145                         trace_sched_stat_sleep_enabled()   ||
4146                         trace_sched_stat_iowait_enabled()  ||
4147                         trace_sched_stat_blocked_enabled() ||
4148                         trace_sched_stat_runtime_enabled())  {
4149                 printk_deferred_once("Scheduler tracepoints stat_sleep, stat_iowait, "
4150                              "stat_blocked and stat_runtime require the "
4151                              "kernel parameter schedstats=enable or "
4152                              "kernel.sched_schedstats=1\n");
4153         }
4154 #endif
4155 }
4156
4157 static inline bool cfs_bandwidth_used(void);
4158
4159 /*
4160  * MIGRATION
4161  *
4162  *      dequeue
4163  *        update_curr()
4164  *          update_min_vruntime()
4165  *        vruntime -= min_vruntime
4166  *
4167  *      enqueue
4168  *        update_curr()
4169  *          update_min_vruntime()
4170  *        vruntime += min_vruntime
4171  *
4172  * this way the vruntime transition between RQs is done when both
4173  * min_vruntime are up-to-date.
4174  *
4175  * WAKEUP (remote)
4176  *
4177  *      ->migrate_task_rq_fair() (p->state == TASK_WAKING)
4178  *        vruntime -= min_vruntime
4179  *
4180  *      enqueue
4181  *        update_curr()
4182  *          update_min_vruntime()
4183  *        vruntime += min_vruntime
4184  *
4185  * this way we don't have the most up-to-date min_vruntime on the originating
4186  * CPU and an up-to-date min_vruntime on the destination CPU.
4187  */
4188
4189 static void
4190 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4191 {
4192         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_MIGRATED);
4193         bool curr = cfs_rq->curr == se;
4194
4195         /*
4196          * If we're the current task, we must renormalise before calling
4197          * update_curr().
4198          */
4199         if (renorm && curr)
4200                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
4201
4202         update_curr(cfs_rq);
4203
4204         /*
4205          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
4206          * moment in time, instead of some random moment in the past. Being
4207          * placed in the past could significantly boost this task to the
4208          * fairness detriment of existing tasks.
4209          */
4210         if (renorm && !curr)
4211                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
4212
4213         /*
4214          * When enqueuing a sched_entity, we must:
4215          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
4216          *   - Add its load to cfs_rq->runnable_avg
4217          *   - For group_entity, update its weight to reflect the new share of
4218          *     its group cfs_rq
4219          *   - Add its new weight to cfs_rq->load.weight
4220          */
4221         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG | DO_ATTACH);
4222         se_update_runnable(se);
4223         update_cfs_group(se);
4224         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
4225
4226         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
4227                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
4228
4229         check_schedstat_required();
4230         update_stats_enqueue(cfs_rq, se, flags);
4231         check_spread(cfs_rq, se);
4232         if (!curr)
4233                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
4234         se->on_rq = 1;
4235
4236         /*
4237          * When bandwidth control is enabled, cfs might have been removed
4238          * because of a parent been throttled but cfs->nr_running > 1. Try to
4239          * add it unconditionnally.
4240          */
4241         if (cfs_rq->nr_running == 1 || cfs_bandwidth_used())
4242                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4243
4244         if (cfs_rq->nr_running == 1)
4245                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
4246 }
4247
4248 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
4249 {
4250         for_each_sched_entity(se) {
4251                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4252                 if (cfs_rq->last != se)
4253                         break;
4254
4255                 cfs_rq->last = NULL;
4256         }
4257 }
4258
4259 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
4260 {
4261         for_each_sched_entity(se) {
4262                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4263                 if (cfs_rq->next != se)
4264                         break;
4265
4266                 cfs_rq->next = NULL;
4267         }
4268 }
4269
4270 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
4271 {
4272         for_each_sched_entity(se) {
4273                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4274                 if (cfs_rq->skip != se)
4275                         break;
4276
4277                 cfs_rq->skip = NULL;
4278         }
4279 }
4280
4281 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4282 {
4283         if (cfs_rq->last == se)
4284                 __clear_buddies_last(se);
4285
4286         if (cfs_rq->next == se)
4287                 __clear_buddies_next(se);
4288
4289         if (cfs_rq->skip == se)
4290                 __clear_buddies_skip(se);
4291 }
4292
4293 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4294
4295 static void
4296 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4297 {
4298         /*
4299          * Update run-time statistics of the 'current'.
4300          */
4301         update_curr(cfs_rq);
4302
4303         /*
4304          * When dequeuing a sched_entity, we must:
4305          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
4306          *   - Subtract its load from the cfs_rq->runnable_avg.
4307          *   - Subtract its previous weight from cfs_rq->load.weight.
4308          *   - For group entity, update its weight to reflect the new share
4309          *     of its group cfs_rq.
4310          */
4311         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4312         se_update_runnable(se);
4313
4314         update_stats_dequeue(cfs_rq, se, flags);
4315
4316         clear_buddies(cfs_rq, se);
4317
4318         if (se != cfs_rq->curr)
4319                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4320         se->on_rq = 0;
4321         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
4322
4323         /*
4324          * Normalize after update_curr(); which will also have moved
4325          * min_vruntime if @se is the one holding it back. But before doing
4326          * update_min_vruntime() again, which will discount @se's position and
4327          * can move min_vruntime forward still more.
4328          */
4329         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
4330                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
4331
4332         /* return excess runtime on last dequeue */
4333         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4334
4335         update_cfs_group(se);
4336
4337         /*
4338          * Now advance min_vruntime if @se was the entity holding it back,
4339          * except when: DEQUEUE_SAVE && !DEQUEUE_MOVE, in this case we'll be
4340          * put back on, and if we advance min_vruntime, we'll be placed back
4341          * further than we started -- ie. we'll be penalized.
4342          */
4343         if ((flags & (DEQUEUE_SAVE | DEQUEUE_MOVE)) != DEQUEUE_SAVE)
4344                 update_min_vruntime(cfs_rq);
4345 }
4346
4347 /*
4348  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
4349  */
4350 static void
4351 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4352 {
4353         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
4354         struct sched_entity *se;
4355         s64 delta;
4356
4357         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
4358         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
4359         if (delta_exec > ideal_runtime) {
4360                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4361                 /*
4362                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
4363                  * re-elected due to buddy favours.
4364                  */
4365                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
4366                 return;
4367         }
4368
4369         /*
4370          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
4371          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
4372          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
4373          */
4374         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
4375                 return;
4376
4377         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
4378         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
4379
4380         if (delta < 0)
4381                 return;
4382
4383         if (delta > ideal_runtime)
4384                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4385 }
4386
4387 static void
4388 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4389 {
4390         /* 'current' is not kept within the tree. */
4391         if (se->on_rq) {
4392                 /*
4393                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
4394                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
4395                  * runqueue.
4396                  */
4397                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
4398                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4399                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4400         }
4401
4402         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
4403         cfs_rq->curr = se;
4404
4405         /*
4406          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
4407          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
4408          * when there are only lesser-weight tasks around):
4409          */
4410         if (schedstat_enabled() &&
4411             rq_of(cfs_rq)->cfs.load.weight >= 2*se->load.weight) {
4412                 schedstat_set(se->statistics.slice_max,
4413                         max((u64)schedstat_val(se->statistics.slice_max),
4414                             se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime));
4415         }
4416
4417         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
4418 }
4419
4420 static int
4421 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
4422
4423 /*
4424  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
4425  * 1) keep things fair between processes/task groups
4426  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
4427  * 3) pick the "last" process, for cache locality
4428  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
4429  */
4430 static struct sched_entity *
4431 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4432 {
4433         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
4434         struct sched_entity *se;
4435
4436         /*
4437          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
4438          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
4439          */
4440         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
4441                 left = curr;
4442
4443         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
4444
4445         /*
4446          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
4447          * be done without getting too unfair.
4448          */
4449         if (cfs_rq->skip == se) {
4450                 struct sched_entity *second;
4451
4452                 if (se == curr) {
4453                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
4454                 } else {
4455                         second = __pick_next_entity(se);
4456                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
4457                                 second = curr;
4458                 }
4459
4460                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
4461                         se = second;
4462         }
4463
4464         /*
4465          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
4466          */
4467         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
4468                 se = cfs_rq->last;
4469
4470         /*
4471          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
4472          */
4473         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
4474                 se = cfs_rq->next;
4475
4476         clear_buddies(cfs_rq, se);
4477
4478         return se;
4479 }
4480
4481 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4482
4483 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
4484 {
4485         /*
4486          * If still on the runqueue then deactivate_task()
4487          * was not called and update_curr() has to be done:
4488          */
4489         if (prev->on_rq)
4490                 update_curr(cfs_rq);
4491
4492         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
4493         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4494
4495         check_spread(cfs_rq, prev);
4496
4497         if (prev->on_rq) {
4498                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
4499                 /* Put 'current' back into the tree. */
4500                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
4501                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
4502                 update_load_avg(cfs_rq, prev, 0);
4503         }
4504         cfs_rq->curr = NULL;
4505 }
4506
4507 static void
4508 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
4509 {
4510         /*
4511          * Update run-time statistics of the 'current'.
4512          */
4513         update_curr(cfs_rq);
4514
4515         /*
4516          * Ensure that runnable average is periodically updated.
4517          */
4518         update_load_avg(cfs_rq, curr, UPDATE_TG);
4519         update_cfs_group(curr);
4520
4521 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4522         /*
4523          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
4524          * validating it and just reschedule.
4525          */
4526         if (queued) {
4527                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4528                 return;
4529         }
4530         /*
4531          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
4532          */
4533         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
4534                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
4535                 return;
4536 #endif
4537
4538         if (cfs_rq->nr_running > 1)
4539                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
4540 }
4541
4542
4543 /**************************************************
4544  * CFS bandwidth control machinery
4545  */
4546
4547 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
4548
4549 #ifdef CONFIG_JUMP_LABEL
4550 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
4551
4552 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
4553 {
4554         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
4555 }
4556
4557 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
4558 {
4559         static_key_slow_inc_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4560 }
4561
4562 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
4563 {
4564         static_key_slow_dec_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4565 }
4566 #else /* CONFIG_JUMP_LABEL */
4567 static bool cfs_bandwidth_used(void)
4568 {
4569         return true;
4570 }
4571
4572 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
4573 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
4574 #endif /* CONFIG_JUMP_LABEL */
4575
4576 /*
4577  * default period for cfs group bandwidth.
4578  * default: 0.1s, units: nanoseconds
4579  */
4580 static inline u64 default_cfs_period(void)
4581 {
4582         return 100000000ULL;
4583 }
4584
4585 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
4586 {
4587         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
4588 }
4589
4590 /*
4591  * Replenish runtime according to assigned quota. We use sched_clock_cpu
4592  * directly instead of rq->clock to avoid adding additional synchronization
4593  * around rq->lock.
4594  *
4595  * requires cfs_b->lock
4596  */
4597 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4598 {
4599         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF)
4600                 cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
4601 }
4602
4603 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4604 {
4605         return &tg->cfs_bandwidth;
4606 }
4607
4608 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
4609 static int __assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
4610                                    struct cfs_rq *cfs_rq, u64 target_runtime)
4611 {
4612         u64 min_amount, amount = 0;
4613
4614         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4615
4616         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
4617         min_amount = target_runtime - cfs_rq->runtime_remaining;
4618
4619         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4620                 amount = min_amount;
4621         else {
4622                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4623
4624                 if (cfs_b->runtime > 0) {
4625                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
4626                         cfs_b->runtime -= amount;
4627                         cfs_b->idle = 0;
4628                 }
4629         }
4630
4631         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
4632
4633         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
4634 }
4635
4636 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
4637 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4638 {
4639         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4640         int ret;
4641
4642         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4643         ret = __assign_cfs_rq_runtime(cfs_b, cfs_rq, sched_cfs_bandwidth_slice());
4644         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4645
4646         return ret;
4647 }
4648
4649 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4650 {
4651         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
4652         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
4653
4654         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4655                 return;
4656
4657         if (cfs_rq->throttled)
4658                 return;
4659         /*
4660          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
4661          * hierarchy can be throttled
4662          */
4663         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
4664                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4665 }
4666
4667 static __always_inline
4668 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4669 {
4670         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
4671                 return;
4672
4673         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
4674 }
4675
4676 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4677 {
4678         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
4679 }
4680
4681 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
4682 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4683 {
4684         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
4685 }
4686
4687 /*
4688  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
4689  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
4690  * load-balance operations.
4691  */
4692 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4693                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4694 {
4695         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
4696
4697         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
4698         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
4699
4700         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
4701                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
4702 }
4703
4704 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
4705 {
4706         struct rq *rq = data;
4707         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4708
4709         cfs_rq->throttle_count--;
4710         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4711                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
4712                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
4713
4714                 /* Add cfs_rq with already running entity in the list */
4715                 if (cfs_rq->nr_running >= 1)
4716                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4717         }
4718
4719         return 0;
4720 }
4721
4722 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
4723 {
4724         struct rq *rq = data;
4725         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4726
4727         /* group is entering throttled state, stop time */
4728         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4729                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
4730                 list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4731         }
4732         cfs_rq->throttle_count++;
4733
4734         return 0;
4735 }
4736
4737 static bool throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4738 {
4739         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4740         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4741         struct sched_entity *se;
4742         long task_delta, idle_task_delta, dequeue = 1;
4743
4744         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4745         /* This will start the period timer if necessary */
4746         if (__assign_cfs_rq_runtime(cfs_b, cfs_rq, 1)) {
4747                 /*
4748                  * We have raced with bandwidth becoming available, and if we
4749                  * actually throttled the timer might not unthrottle us for an
4750                  * entire period. We additionally needed to make sure that any
4751                  * subsequent check_cfs_rq_runtime calls agree not to throttle
4752                  * us, as we may commit to do cfs put_prev+pick_next, so we ask
4753                  * for 1ns of runtime rather than just check cfs_b.
4754                  */
4755                 dequeue = 0;
4756         } else {
4757                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->throttled_list,
4758                                   &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4759         }
4760         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4761
4762         if (!dequeue)
4763                 return false;  /* Throttle no longer required. */
4764
4765         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
4766
4767         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
4768         rcu_read_lock();
4769         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
4770         rcu_read_unlock();
4771
4772         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4773         idle_task_delta = cfs_rq->idle_h_nr_running;
4774         for_each_sched_entity(se) {
4775                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4776                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
4777                 if (!se->on_rq)
4778                         break;
4779
4780                 if (dequeue) {
4781                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
4782                 } else {
4783                         update_load_avg(qcfs_rq, se, 0);
4784                         se_update_runnable(se);
4785                 }
4786
4787                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
4788                 qcfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_task_delta;
4789
4790                 if (qcfs_rq->load.weight)
4791                         dequeue = 0;
4792         }
4793
4794         if (!se)
4795                 sub_nr_running(rq, task_delta);
4796
4797         /*
4798          * Note: distribution will already see us throttled via the
4799          * throttled-list.  rq->lock protects completion.
4800          */
4801         cfs_rq->throttled = 1;
4802         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
4803         return true;
4804 }
4805
4806 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4807 {
4808         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4809         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4810         struct sched_entity *se;
4811         long task_delta, idle_task_delta;
4812
4813         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
4814
4815         cfs_rq->throttled = 0;
4816
4817         update_rq_clock(rq);
4818
4819         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4820         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
4821         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
4822         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4823
4824         /* update hierarchical throttle state */
4825         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
4826
4827         if (!cfs_rq->load.weight)
4828                 return;
4829
4830         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4831         idle_task_delta = cfs_rq->idle_h_nr_running;
4832         for_each_sched_entity(se) {
4833                 if (se->on_rq)
4834                         break;
4835                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4836                 enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
4837
4838                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
4839                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
4840
4841                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
4842                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4843                         goto unthrottle_throttle;
4844         }
4845
4846         for_each_sched_entity(se) {
4847                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4848
4849                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4850                 se_update_runnable(se);
4851
4852                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
4853                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
4854
4855
4856                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
4857                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4858                         goto unthrottle_throttle;
4859
4860                 /*
4861                  * One parent has been throttled and cfs_rq removed from the
4862                  * list. Add it back to not break the leaf list.
4863                  */
4864                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
4865                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4866         }
4867
4868         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
4869         add_nr_running(rq, task_delta);
4870
4871 unthrottle_throttle:
4872         /*
4873          * The cfs_rq_throttled() breaks in the above iteration can result in
4874          * incomplete leaf list maintenance, resulting in triggering the
4875          * assertion below.
4876          */
4877         for_each_sched_entity(se) {
4878                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4879
4880                 if (list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq))
4881                         break;
4882         }
4883
4884         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
4885
4886         /* Determine whether we need to wake up potentially idle CPU: */
4887         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
4888                 resched_curr(rq);
4889 }
4890
4891 static void distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4892 {
4893         struct cfs_rq *cfs_rq;
4894         u64 runtime, remaining = 1;
4895
4896         rcu_read_lock();
4897         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
4898                                 throttled_list) {
4899                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4900                 struct rq_flags rf;
4901
4902                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
4903                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4904                         goto next;
4905
4906                 /* By the above check, this should never be true */
4907                 SCHED_WARN_ON(cfs_rq->runtime_remaining > 0);
4908
4909                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4910                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
4911                 if (runtime > cfs_b->runtime)
4912                         runtime = cfs_b->runtime;
4913                 cfs_b->runtime -= runtime;
4914                 remaining = cfs_b->runtime;
4915                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4916
4917                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
4918
4919                 /* we check whether we're throttled above */
4920                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
4921                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4922
4923 next:
4924                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
4925
4926                 if (!remaining)
4927                         break;
4928         }
4929         rcu_read_unlock();
4930 }
4931
4932 /*
4933  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
4934  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
4935  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
4936  * used to track this state.
4937  */
4938 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun, unsigned long flags)
4939 {
4940         int throttled;
4941
4942         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
4943         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4944                 goto out_deactivate;
4945
4946         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4947         cfs_b->nr_periods += overrun;
4948
4949         /*
4950          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
4951          * we're going inactive then everything else can be deferred
4952          */
4953         if (cfs_b->idle && !throttled)
4954                 goto out_deactivate;
4955
4956         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
4957
4958         if (!throttled) {
4959                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
4960                 cfs_b->idle = 1;
4961                 return 0;
4962         }
4963
4964         /* account preceding periods in which throttling occurred */
4965         cfs_b->nr_throttled += overrun;
4966
4967         /*
4968          * This check is repeated as we release cfs_b->lock while we unthrottle.
4969          */
4970         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
4971                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
4972                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
4973                 distribute_cfs_runtime(cfs_b);
4974                 raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
4975
4976                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4977         }
4978
4979         /*
4980          * While we are ensured activity in the period following an
4981          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
4982          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
4983          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
4984          */
4985         cfs_b->idle = 0;
4986
4987         return 0;
4988
4989 out_deactivate:
4990         return 1;
4991 }
4992
4993 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
4994 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
4995 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
4996 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
4997 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
4998 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
4999
5000 /*
5001  * Are we near the end of the current quota period?
5002  *
5003  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
5004  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
5005  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
5006  */
5007 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
5008 {
5009         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
5010         u64 remaining;
5011
5012         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
5013         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
5014                 return 1;
5015
5016         /* is a quota refresh about to occur? */
5017         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
5018         if (remaining < min_expire)
5019                 return 1;
5020
5021         return 0;
5022 }
5023
5024 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5025 {
5026         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
5027
5028         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
5029         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
5030                 return;
5031
5032         /* don't push forwards an existing deferred unthrottle */
5033         if (cfs_b->slack_started)
5034                 return;
5035         cfs_b->slack_started = true;
5036
5037         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
5038                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
5039                         HRTIMER_MODE_REL);
5040 }
5041
5042 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
5043 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5044 {
5045         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
5046         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
5047
5048         if (slack_runtime <= 0)
5049                 return;
5050
5051         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5052         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF) {
5053                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
5054
5055                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
5056                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
5057                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
5058                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
5059         }
5060         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5061
5062         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
5063         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
5064 }
5065
5066 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5067 {
5068         if (!cfs_bandwidth_used())
5069                 return;
5070
5071         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
5072                 return;
5073
5074         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
5075 }
5076
5077 /*
5078  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
5079  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
5080  */
5081 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5082 {
5083         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
5084         unsigned long flags;
5085
5086         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
5087         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
5088         cfs_b->slack_started = false;
5089
5090         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
5091                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5092                 return;
5093         }
5094
5095         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
5096                 runtime = cfs_b->runtime;
5097
5098         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5099
5100         if (!runtime)
5101                 return;
5102
5103         distribute_cfs_runtime(cfs_b);
5104
5105         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
5106         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5107 }
5108
5109 /*
5110  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
5111  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
5112  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
5113  */
5114 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
5115 {
5116         if (!cfs_bandwidth_used())
5117                 return;
5118
5119         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
5120         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
5121                 return;
5122
5123         /* ensure the group is not already throttled */
5124         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5125                 return;
5126
5127         /* update runtime allocation */
5128         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
5129         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
5130                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
5131 }
5132
5133 static void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu)
5134 {
5135         struct cfs_rq *pcfs_rq, *cfs_rq;
5136
5137         if (!cfs_bandwidth_used())
5138                 return;
5139
5140         if (!tg->parent)
5141                 return;
5142
5143         cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
5144         pcfs_rq = tg->parent->cfs_rq[cpu];
5145
5146         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
5147         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(cpu_rq(cpu));
5148 }
5149
5150 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
5151 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5152 {
5153         if (!cfs_bandwidth_used())
5154                 return false;
5155
5156         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
5157                 return false;
5158
5159         /*
5160          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
5161          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
5162          */
5163         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5164                 return true;
5165
5166         return throttle_cfs_rq(cfs_rq);
5167 }
5168
5169 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
5170 {
5171         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
5172                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
5173
5174         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
5175
5176         return HRTIMER_NORESTART;
5177 }
5178
5179 extern const u64 max_cfs_quota_period;
5180
5181 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
5182 {
5183         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
5184                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
5185         unsigned long flags;
5186         int overrun;
5187         int idle = 0;
5188         int count = 0;
5189
5190         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
5191         for (;;) {
5192                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
5193                 if (!overrun)
5194                         break;
5195
5196                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun, flags);
5197
5198                 if (++count > 3) {
5199                         u64 new, old = ktime_to_ns(cfs_b->period);
5200
5201                         /*
5202                          * Grow period by a factor of 2 to avoid losing precision.
5203                          * Precision loss in the quota/period ratio can cause __cfs_schedulable
5204                          * to fail.
5205                          */
5206                         new = old * 2;
5207                         if (new < max_cfs_quota_period) {
5208                                 cfs_b->period = ns_to_ktime(new);
5209                                 cfs_b->quota *= 2;
5210
5211                                 pr_warn_ratelimited(
5212         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, scaling up (new cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
5213                                         smp_processor_id(),
5214                                         div_u64(new, NSEC_PER_USEC),
5215                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
5216                         } else {
5217                                 pr_warn_ratelimited(
5218         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, but cannot scale up without losing precision (cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
5219                                         smp_processor_id(),
5220                                         div_u64(old, NSEC_PER_USEC),
5221                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
5222                         }
5223
5224                         /* reset count so we don't come right back in here */
5225                         count = 0;
5226                 }
5227         }
5228         if (idle)
5229                 cfs_b->period_active = 0;
5230         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5231
5232         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
5233 }
5234
5235 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5236 {
5237         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
5238         cfs_b->runtime = 0;
5239         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
5240         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
5241
5242         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
5243         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
5244         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
5245         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
5246         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
5247         cfs_b->slack_started = false;
5248 }
5249
5250 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5251 {
5252         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
5253         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
5254 }
5255
5256 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5257 {
5258         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
5259
5260         if (cfs_b->period_active)
5261                 return;
5262
5263         cfs_b->period_active = 1;
5264         hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
5265         hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
5266 }
5267
5268 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5269 {
5270         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
5271         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
5272                 return;
5273
5274         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
5275         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
5276 }
5277
5278 /*
5279  * Both these CPU hotplug callbacks race against unregister_fair_sched_group()
5280  *
5281  * The race is harmless, since modifying bandwidth settings of unhooked group
5282  * bits doesn't do much.
5283  */
5284
5285 /* cpu online calback */
5286 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
5287 {
5288         struct task_group *tg;
5289
5290         lockdep_assert_held(&rq->lock);
5291
5292         rcu_read_lock();
5293         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5294                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &tg->cfs_bandwidth;
5295                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5296
5297                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5298                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
5299                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5300         }
5301         rcu_read_unlock();
5302 }
5303
5304 /* cpu offline callback */
5305 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
5306 {
5307         struct task_group *tg;
5308
5309         lockdep_assert_held(&rq->lock);
5310
5311         rcu_read_lock();
5312         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5313                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5314
5315                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
5316                         continue;
5317
5318                 /*
5319                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
5320                  * there's some valid quota amount
5321                  */
5322                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
5323                 /*
5324                  * Offline rq is schedulable till CPU is completely disabled
5325                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
5326                  */
5327                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
5328
5329                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5330                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
5331         }
5332         rcu_read_unlock();
5333 }
5334
5335 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5336
5337 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
5338 {
5339         return false;
5340 }
5341
5342 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
5343 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
5344 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5345 static inline void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu) {}
5346 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5347
5348 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
5349 {
5350         return 0;
5351 }
5352
5353 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
5354 {
5355         return 0;
5356 }
5357
5358 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
5359                                     int src_cpu, int dest_cpu)
5360 {
5361         return 0;
5362 }
5363
5364 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5365
5366 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5367 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5368 #endif
5369
5370 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
5371 {
5372         return NULL;
5373 }
5374 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5375 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
5376 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
5377
5378 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5379
5380 /**************************************************
5381  * CFS operations on tasks:
5382  */
5383
5384 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
5385 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5386 {
5387         struct sched_entity *se = &p->se;
5388         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5389
5390         SCHED_WARN_ON(task_rq(p) != rq);
5391
5392         if (rq->cfs.h_nr_running > 1) {
5393                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
5394                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
5395                 s64 delta = slice - ran;
5396
5397                 if (delta < 0) {
5398                         if (rq->curr == p)
5399                                 resched_curr(rq);
5400                         return;
5401                 }
5402                 hrtick_start(rq, delta);
5403         }
5404 }
5405
5406 /*
5407  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
5408  * current task is from our class and nr_running is low enough
5409  * to matter.
5410  */
5411 static void hrtick_update(struct rq *rq)
5412 {
5413         struct task_struct *curr = rq->curr;
5414
5415         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
5416                 return;
5417
5418         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
5419                 hrtick_start_fair(rq, curr);
5420 }
5421 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
5422 static inline void
5423 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5424 {
5425 }
5426
5427 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
5428 {
5429 }
5430 #endif
5431
5432 #ifdef CONFIG_SMP
5433 static inline unsigned long cpu_util(int cpu);
5434
5435 static inline bool cpu_overutilized(int cpu)
5436 {
5437         return !fits_capacity(cpu_util(cpu), capacity_of(cpu));
5438 }
5439
5440 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq)
5441 {
5442         if (!READ_ONCE(rq->rd->overutilized) && cpu_overutilized(rq->cpu)) {
5443                 WRITE_ONCE(rq->rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
5444                 trace_sched_overutilized_tp(rq->rd, SG_OVERUTILIZED);
5445         }
5446 }
5447 #else
5448 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq) { }
5449 #endif
5450
5451 /* Runqueue only has SCHED_IDLE tasks enqueued */
5452 static int sched_idle_rq(struct rq *rq)
5453 {
5454         return unlikely(rq->nr_running == rq->cfs.idle_h_nr_running &&
5455                         rq->nr_running);
5456 }
5457
5458 #ifdef CONFIG_SMP
5459 static int sched_idle_cpu(int cpu)
5460 {
5461         return sched_idle_rq(cpu_rq(cpu));
5462 }
5463 #endif
5464
5465 /*
5466  * The enqueue_task method is called before nr_running is
5467  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
5468  * then put the task into the rbtree:
5469  */
5470 static void
5471 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5472 {
5473         struct cfs_rq *cfs_rq;
5474         struct sched_entity *se = &p->se;
5475         int idle_h_nr_running = task_has_idle_policy(p);
5476
5477         /*
5478          * The code below (indirectly) updates schedutil which looks at
5479          * the cfs_rq utilization to select a frequency.
5480          * Let's add the task's estimated utilization to the cfs_rq's
5481          * estimated utilization, before we update schedutil.
5482          */
5483         util_est_enqueue(&rq->cfs, p);
5484
5485         /*
5486          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
5487          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
5488          * passed.
5489          */
5490         if (p->in_iowait)
5491                 cpufreq_update_util(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
5492
5493         for_each_sched_entity(se) {
5494                 if (se->on_rq)
5495                         break;
5496                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5497                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
5498
5499                 cfs_rq->h_nr_running++;
5500                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_h_nr_running;
5501
5502                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5503                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5504                         goto enqueue_throttle;
5505
5506                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
5507         }
5508
5509         for_each_sched_entity(se) {
5510                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5511
5512                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5513                 se_update_runnable(se);
5514                 update_cfs_group(se);
5515
5516                 cfs_rq->h_nr_running++;
5517                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_h_nr_running;
5518
5519                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5520                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5521                         goto enqueue_throttle;
5522
5523                /*
5524                 * One parent has been throttled and cfs_rq removed from the
5525                 * list. Add it back to not break the leaf list.
5526                 */
5527                if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
5528                        list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
5529         }
5530
5531         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
5532         add_nr_running(rq, 1);
5533
5534         /*
5535          * Since new tasks are assigned an initial util_avg equal to
5536          * half of the spare capacity of their CPU, tiny tasks have the
5537          * ability to cross the overutilized threshold, which will
5538          * result in the load balancer ruining all the task placement
5539          * done by EAS. As a way to mitigate that effect, do not account
5540          * for the first enqueue operation of new tasks during the
5541          * overutilized flag detection.
5542          *
5543          * A better way of solving this problem would be to wait for
5544          * the PELT signals of tasks to converge before taking them
5545          * into account, but that is not straightforward to implement,
5546          * and the following generally works well enough in practice.
5547          */
5548         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
5549                 update_overutilized_status(rq);
5550
5551 enqueue_throttle:
5552         if (cfs_bandwidth_used()) {
5553                 /*
5554                  * When bandwidth control is enabled; the cfs_rq_throttled()
5555                  * breaks in the above iteration can result in incomplete
5556                  * leaf list maintenance, resulting in triggering the assertion
5557                  * below.
5558                  */
5559                 for_each_sched_entity(se) {
5560                         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5561
5562                         if (list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq))
5563                                 break;
5564                 }
5565         }
5566
5567         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
5568
5569         hrtick_update(rq);
5570 }
5571
5572 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
5573
5574 /*
5575  * The dequeue_task method is called before nr_running is
5576  * decreased. We remove the task from the rbtree and
5577  * update the fair scheduling stats:
5578  */
5579 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5580 {
5581         struct cfs_rq *cfs_rq;
5582         struct sched_entity *se = &p->se;
5583         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
5584         int idle_h_nr_running = task_has_idle_policy(p);
5585         bool was_sched_idle = sched_idle_rq(rq);
5586
5587         for_each_sched_entity(se) {
5588                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5589                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
5590
5591                 cfs_rq->h_nr_running--;
5592                 cfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_h_nr_running;
5593
5594                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5595                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5596                         goto dequeue_throttle;
5597
5598                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
5599                 if (cfs_rq->load.weight) {
5600                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
5601                         se = parent_entity(se);
5602                         /*
5603                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
5604                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
5605                          */
5606                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
5607                                 set_next_buddy(se);
5608                         break;
5609                 }
5610                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
5611         }
5612
5613         for_each_sched_entity(se) {
5614                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5615
5616                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5617                 se_update_runnable(se);
5618                 update_cfs_group(se);
5619
5620                 cfs_rq->h_nr_running--;
5621                 cfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_h_nr_running;
5622
5623                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5624                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5625                         goto dequeue_throttle;
5626
5627         }
5628
5629         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
5630         sub_nr_running(rq, 1);
5631
5632         /* balance early to pull high priority tasks */
5633         if (unlikely(!was_sched_idle && sched_idle_rq(rq)))
5634                 rq->next_balance = jiffies;
5635
5636 dequeue_throttle:
5637         util_est_dequeue(&rq->cfs, p, task_sleep);
5638         hrtick_update(rq);
5639 }
5640
5641 #ifdef CONFIG_SMP
5642
5643 /* Working cpumask for: load_balance, load_balance_newidle. */
5644 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
5645 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, select_idle_mask);
5646
5647 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5648
5649 static struct {
5650         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
5651         atomic_t nr_cpus;
5652         int has_blocked;                /* Idle CPUS has blocked load */
5653         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
5654         unsigned long next_blocked;     /* Next update of blocked load in jiffies */
5655 } nohz ____cacheline_aligned;
5656
5657 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5658
5659 static unsigned long cpu_load(struct rq *rq)
5660 {
5661         return cfs_rq_load_avg(&rq->cfs);
5662 }
5663
5664 /*
5665  * cpu_load_without - compute CPU load without any contributions from *p
5666  * @cpu: the CPU which load is requested
5667  * @p: the task which load should be discounted
5668  *
5669  * The load of a CPU is defined by the load of tasks currently enqueued on that
5670  * CPU as well as tasks which are currently sleeping after an execution on that
5671  * CPU.
5672  *
5673  * This method returns the load of the specified CPU by discounting the load of
5674  * the specified task, whenever the task is currently contributing to the CPU
5675  * load.
5676  */
5677 static unsigned long cpu_load_without(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5678 {
5679         struct cfs_rq *cfs_rq;
5680         unsigned int load;
5681
5682         /* Task has no contribution or is new */
5683         if (cpu_of(rq) != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
5684                 return cpu_load(rq);
5685
5686         cfs_rq = &rq->cfs;
5687         load = READ_ONCE(cfs_rq->avg.load_avg);
5688
5689         /* Discount task's util from CPU's util */
5690         lsub_positive(&load, task_h_load(p));
5691
5692         return load;
5693 }
5694
5695 static unsigned long cpu_runnable(struct rq *rq)
5696 {
5697         return cfs_rq_runnable_avg(&rq->cfs);
5698 }
5699
5700 static unsigned long cpu_runnable_without(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5701 {
5702         struct cfs_rq *cfs_rq;
5703         unsigned int runnable;
5704
5705         /* Task has no contribution or is new */
5706         if (cpu_of(rq) != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
5707                 return cpu_runnable(rq);
5708
5709         cfs_rq = &rq->cfs;
5710         runnable = READ_ONCE(cfs_rq->avg.runnable_avg);
5711
5712         /* Discount task's runnable from CPU's runnable */
5713         lsub_positive(&runnable, p->se.avg.runnable_avg);
5714
5715         return runnable;
5716 }
5717
5718 static unsigned long capacity_of(int cpu)
5719 {
5720         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
5721 }
5722
5723 static void record_wakee(struct task_struct *p)
5724 {
5725         /*
5726          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
5727          * jiffy will not have built up many flips.
5728          */
5729         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
5730                 current->wakee_flips >>= 1;
5731                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
5732         }
5733
5734         if (current->last_wakee != p) {
5735                 current->last_wakee = p;
5736                 current->wakee_flips++;
5737         }
5738 }
5739
5740 /*
5741  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5742  *
5743  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5744  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
5745  *
5746  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
5747  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5748  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
5749  *
5750  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5751  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
5752  *
5753  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
5754  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
5755  * socket size.
5756  */
5757 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5758 {
5759         unsigned int master = current->wakee_flips;
5760         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5761         int factor = __this_cpu_read(sd_llc_size);
5762
5763         if (master < slave)
5764                 swap(master, slave);
5765         if (slave < factor || master < slave * factor)
5766                 return 0;
5767         return 1;
5768 }
5769
5770 /*
5771  * The purpose of wake_affine() is to quickly determine on which CPU we can run
5772  * soonest. For the purpose of speed we only consider the waking and previous
5773  * CPU.
5774  *
5775  * wake_affine_idle() - only considers 'now', it check if the waking CPU is
5776  *                      cache-affine and is (or will be) idle.
5777  *
5778  * wake_affine_weight() - considers the weight to reflect the average
5779  *                        scheduling latency of the CPUs. This seems to work
5780  *                        for the overloaded case.
5781  */
5782 static int
5783 wake_affine_idle(int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5784 {
5785         /*
5786          * If this_cpu is idle, it implies the wakeup is from interrupt
5787          * context. Only allow the move if cache is shared. Otherwise an
5788          * interrupt intensive workload could force all tasks onto one
5789          * node depending on the IO topology or IRQ affinity settings.
5790          *
5791          * If the prev_cpu is idle and cache affine then avoid a migration.
5792          * There is no guarantee that the cache hot data from an interrupt
5793          * is more important than cache hot data on the prev_cpu and from
5794          * a cpufreq perspective, it's better to have higher utilisation
5795          * on one CPU.
5796          */
5797         if (available_idle_cpu(this_cpu) && cpus_share_cache(this_cpu, prev_cpu))
5798                 return available_idle_cpu(prev_cpu) ? prev_cpu : this_cpu;
5799
5800         if (sync && cpu_rq(this_cpu)->nr_running == 1)
5801                 return this_cpu;
5802
5803         return nr_cpumask_bits;
5804 }
5805
5806 static int
5807 wake_affine_weight(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5808                    int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5809 {
5810         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5811         unsigned long task_load;
5812
5813         this_eff_load = cpu_load(cpu_rq(this_cpu));
5814
5815         if (sync) {
5816                 unsigned long current_load = task_h_load(current);
5817
5818                 if (current_load > this_eff_load)
5819                         return this_cpu;
5820
5821                 this_eff_load -= current_load;
5822         }
5823
5824         task_load = task_h_load(p);
5825
5826         this_eff_load += task_load;
5827         if (sched_feat(WA_BIAS))
5828                 this_eff_load *= 100;
5829         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5830
5831         prev_eff_load = cpu_load(cpu_rq(prev_cpu));
5832         prev_eff_load -= task_load;
5833         if (sched_feat(WA_BIAS))
5834                 prev_eff_load *= 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5835         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5836
5837         /*
5838          * If sync, adjust the weight of prev_eff_load such that if
5839          * prev_eff == this_eff that select_idle_sibling() will consider
5840          * stacking the wakee on top of the waker if no other CPU is
5841          * idle.
5842          */
5843         if (sync)
5844                 prev_eff_load += 1;
5845
5846         return this_eff_load < prev_eff_load ? this_cpu : nr_cpumask_bits;
5847 }
5848
5849 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5850                        int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5851 {
5852         int target = nr_cpumask_bits;
5853
5854         if (sched_feat(WA_IDLE))
5855                 target = wake_affine_idle(this_cpu, prev_cpu, sync);
5856
5857         if (sched_feat(WA_WEIGHT) && target == nr_cpumask_bits)
5858                 target = wake_affine_weight(sd, p, this_cpu, prev_cpu, sync);
5859
5860         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5861         if (target == nr_cpumask_bits)
5862                 return prev_cpu;
5863
5864         schedstat_inc(sd->ttwu_move_affine);
5865         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine);
5866         return target;
5867 }
5868
5869 static struct sched_group *
5870 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int this_cpu);
5871
5872 /*
5873  * find_idlest_group_cpu - find the idlest CPU among the CPUs in the group.
5874  */
5875 static int
5876 find_idlest_group_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5877 {
5878         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5879         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5880         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5881         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5882         int shallowest_idle_cpu = -1;
5883         int i;
5884
5885         /* Check if we have any choice: */
5886         if (group->group_weight == 1)
5887                 return cpumask_first(sched_group_span(group));
5888
5889         /* Traverse only the allowed CPUs */
5890         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), p->cpus_ptr) {
5891                 if (sched_idle_cpu(i))
5892                         return i;
5893
5894                 if (available_idle_cpu(i)) {
5895                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5896                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5897                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5898                                 /*
5899                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5900                                  * has the smallest exit latency irrespective
5901                                  * of any idle timestamp.
5902                                  */
5903                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5904                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5905                                 shallowest_idle_cpu = i;
5906                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5907                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5908                                 /*
5909                                  * If equal or no active idle state, then
5910                                  * the most recently idled CPU might have
5911                                  * a warmer cache.
5912                                  */
5913                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5914                                 shallowest_idle_cpu = i;
5915                         }
5916                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5917                         load = cpu_load(cpu_rq(i));
5918                         if (load < min_load) {
5919                                 min_load = load;
5920                                 least_loaded_cpu = i;
5921                         }
5922                 }
5923         }
5924
5925         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5926 }
5927
5928 static inline int find_idlest_cpu(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5929                                   int cpu, int prev_cpu, int sd_flag)
5930 {
5931         int new_cpu = cpu;
5932
5933         if (!cpumask_intersects(sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr))
5934                 return prev_cpu;
5935
5936         /*
5937          * We need task's util for cpu_util_without, sync it up to
5938          * prev_cpu's last_update_time.
5939          */
5940         if (!(sd_flag & SD_BALANCE_FORK))
5941                 sync_entity_load_avg(&p->se);
5942
5943         while (sd) {
5944                 struct sched_group *group;
5945                 struct sched_domain *tmp;
5946                 int weight;
5947
5948                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
5949                         sd = sd->child;
5950                         continue;
5951                 }
5952
5953                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu);
5954                 if (!group) {
5955                         sd = sd->child;
5956                         continue;
5957                 }
5958
5959                 new_cpu = find_idlest_group_cpu(group, p, cpu);
5960                 if (new_cpu == cpu) {
5961                         /* Now try balancing at a lower domain level of 'cpu': */
5962                         sd = sd->child;
5963                         continue;
5964                 }
5965
5966                 /* Now try balancing at a lower domain level of 'new_cpu': */
5967                 cpu = new_cpu;
5968                 weight = sd->span_weight;
5969                 sd = NULL;
5970                 for_each_domain(cpu, tmp) {
5971                         if (weight <= tmp->span_weight)
5972                                 break;
5973                         if (tmp->flags & sd_flag)
5974                                 sd = tmp;
5975                 }
5976         }
5977
5978         return new_cpu;
5979 }
5980
5981 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
5982 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(sched_smt_present);
5983 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_smt_present);
5984
5985 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
5986 {
5987         struct sched_domain_shared *sds;
5988
5989         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
5990         if (sds)
5991                 WRITE_ONCE(sds->has_idle_cores, val);
5992 }
5993
5994 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def)
5995 {
5996         struct sched_domain_shared *sds;
5997
5998         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
5999         if (sds)
6000                 return READ_ONCE(sds->has_idle_cores);
6001
6002         return def;
6003 }
6004
6005 /*
6006  * Scans the local SMT mask to see if the entire core is idle, and records this
6007  * information in sd_llc_shared->has_idle_cores.
6008  *
6009  * Since SMT siblings share all cache levels, inspecting this limited remote
6010  * state should be fairly cheap.
6011  */
6012 void __update_idle_core(struct rq *rq)
6013 {
6014         int core = cpu_of(rq);
6015         int cpu;
6016
6017         rcu_read_lock();
6018         if (test_idle_cores(core, true))
6019                 goto unlock;
6020
6021         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
6022                 if (cpu == core)
6023                         continue;
6024
6025                 if (!available_idle_cpu(cpu))
6026                         goto unlock;
6027         }
6028
6029         set_idle_cores(core, 1);
6030 unlock:
6031         rcu_read_unlock();
6032 }
6033
6034 /*
6035  * Scan the entire LLC domain for idle cores; this dynamically switches off if
6036  * there are no idle cores left in the system; tracked through
6037  * sd_llc->shared->has_idle_cores and enabled through update_idle_core() above.
6038  */
6039 static int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6040 {
6041         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
6042         int core, cpu;
6043
6044         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
6045                 return -1;
6046
6047         if (!test_idle_cores(target, false))
6048                 return -1;
6049
6050         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr);
6051
6052         for_each_cpu_wrap(core, cpus, target) {
6053                 bool idle = true;
6054
6055                 for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
6056                         if (!available_idle_cpu(cpu)) {
6057                                 idle = false;
6058                                 break;
6059                         }
6060                 }
6061                 cpumask_andnot(cpus, cpus, cpu_smt_mask(core));
6062
6063                 if (idle)
6064                         return core;
6065         }
6066
6067         /*
6068          * Failed to find an idle core; stop looking for one.
6069          */
6070         set_idle_cores(target, 0);
6071
6072         return -1;
6073 }
6074
6075 /*
6076  * Scan the local SMT mask for idle CPUs.
6077  */
6078 static int select_idle_smt(struct task_struct *p, int target)
6079 {
6080         int cpu;
6081
6082         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
6083                 return -1;
6084
6085         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(target)) {
6086                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
6087                         continue;
6088                 if (available_idle_cpu(cpu) || sched_idle_cpu(cpu))
6089                         return cpu;
6090         }
6091
6092         return -1;
6093 }
6094
6095 #else /* CONFIG_SCHED_SMT */
6096
6097 static inline int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6098 {
6099         return -1;
6100 }
6101
6102 static inline int select_idle_smt(struct task_struct *p, int target)
6103 {
6104         return -1;
6105 }
6106
6107 #endif /* CONFIG_SCHED_SMT */
6108
6109 /*
6110  * Scan the LLC domain for idle CPUs; this is dynamically regulated by
6111  * comparing the average scan cost (tracked in sd->avg_scan_cost) against the
6112  * average idle time for this rq (as found in rq->avg_idle).
6113  */
6114 static int select_idle_cpu(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6115 {
6116         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
6117         struct sched_domain *this_sd;
6118         u64 avg_cost, avg_idle;
6119         u64 time;
6120         int this = smp_processor_id();
6121         int cpu, nr = INT_MAX;
6122
6123         this_sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_llc));
6124         if (!this_sd)
6125                 return -1;
6126
6127         /*
6128          * Due to large variance we need a large fuzz factor; hackbench in
6129          * particularly is sensitive here.
6130          */
6131         avg_idle = this_rq()->avg_idle / 512;
6132         avg_cost = this_sd->avg_scan_cost + 1;
6133
6134         if (sched_feat(SIS_AVG_CPU) && avg_idle < avg_cost)
6135                 return -1;
6136
6137         if (sched_feat(SIS_PROP)) {
6138                 u64 span_avg = sd->span_weight * avg_idle;
6139                 if (span_avg > 4*avg_cost)
6140                         nr = div_u64(span_avg, avg_cost);
6141                 else
6142                         nr = 4;
6143         }
6144
6145         time = cpu_clock(this);
6146
6147         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr);
6148
6149         for_each_cpu_wrap(cpu, cpus, target) {
6150                 if (!--nr)
6151                         return -1;
6152                 if (available_idle_cpu(cpu) || sched_idle_cpu(cpu))
6153                         break;
6154         }
6155
6156         time = cpu_clock(this) - time;
6157         update_avg(&this_sd->avg_scan_cost, time);
6158
6159         return cpu;
6160 }
6161
6162 /*
6163  * Scan the asym_capacity domain for idle CPUs; pick the first idle one on which
6164  * the task fits. If no CPU is big enough, but there are idle ones, try to
6165  * maximize capacity.
6166  */
6167 static int
6168 select_idle_capacity(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6169 {
6170         unsigned long best_cap = 0;
6171         int cpu, best_cpu = -1;
6172         struct cpumask *cpus;
6173
6174         sync_entity_load_avg(&p->se);
6175
6176         cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
6177         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr);
6178
6179         for_each_cpu_wrap(cpu, cpus, target) {
6180                 unsigned long cpu_cap = capacity_of(cpu);
6181
6182                 if (!available_idle_cpu(cpu) && !sched_idle_cpu(cpu))
6183                         continue;
6184                 if (task_fits_capacity(p, cpu_cap))
6185                         return cpu;
6186
6187                 if (cpu_cap > best_cap) {
6188                         best_cap = cpu_cap;
6189                         best_cpu = cpu;
6190                 }
6191         }
6192
6193         return best_cpu;
6194 }
6195
6196 /*
6197  * Try and locate an idle core/thread in the LLC cache domain.
6198  */
6199 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
6200 {
6201         struct sched_domain *sd;
6202         int i, recent_used_cpu;
6203
6204         /*
6205          * For asymmetric CPU capacity systems, our domain of interest is
6206          * sd_asym_cpucapacity rather than sd_llc.
6207          */
6208         if (static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity)) {
6209                 sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_cpucapacity, target));
6210                 /*
6211                  * On an asymmetric CPU capacity system where an exclusive
6212                  * cpuset defines a symmetric island (i.e. one unique
6213                  * capacity_orig value through the cpuset), the key will be set
6214                  * but the CPUs within that cpuset will not have a domain with
6215                  * SD_ASYM_CPUCAPACITY. These should follow the usual symmetric
6216                  * capacity path.
6217                  */
6218                 if (!sd)
6219                         goto symmetric;
6220
6221                 i = select_idle_capacity(p, sd, target);
6222                 return ((unsigned)i < nr_cpumask_bits) ? i : target;
6223         }
6224
6225 symmetric:
6226         if (available_idle_cpu(target) || sched_idle_cpu(target))
6227                 return target;
6228
6229         /*
6230          * If the previous CPU is cache affine and idle, don't be stupid:
6231          */
6232         if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) &&
6233             (available_idle_cpu(prev) || sched_idle_cpu(prev)))
6234                 return prev;
6235
6236         /*
6237          * Allow a per-cpu kthread to stack with the wakee if the
6238          * kworker thread and the tasks previous CPUs are the same.
6239          * The assumption is that the wakee queued work for the
6240          * per-cpu kthread that is now complete and the wakeup is
6241          * essentially a sync wakeup. An obvious example of this
6242          * pattern is IO completions.
6243          */
6244         if (is_per_cpu_kthread(current) &&
6245             prev == smp_processor_id() &&
6246             this_rq()->nr_running <= 1) {
6247                 return prev;
6248         }
6249
6250         /* Check a recently used CPU as a potential idle candidate: */
6251         recent_used_cpu = p->recent_used_cpu;
6252         if (recent_used_cpu != prev &&
6253             recent_used_cpu != target &&
6254             cpus_share_cache(recent_used_cpu, target) &&
6255             (available_idle_cpu(recent_used_cpu) || sched_idle_cpu(recent_used_cpu)) &&
6256             cpumask_test_cpu(p->recent_used_cpu, p->cpus_ptr)) {
6257                 /*
6258                  * Replace recent_used_cpu with prev as it is a potential
6259                  * candidate for the next wake:
6260                  */
6261                 p->recent_used_cpu = prev;
6262                 return recent_used_cpu;
6263         }
6264
6265         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
6266         if (!sd)
6267                 return target;
6268
6269         i = select_idle_core(p, sd, target);
6270         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6271                 return i;
6272
6273         i = select_idle_cpu(p, sd, target);
6274         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6275                 return i;
6276
6277         i = select_idle_smt(p, target);
6278         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6279                 return i;
6280
6281         return target;
6282 }
6283
6284 /**
6285  * Amount of capacity of a CPU that is (estimated to be) used by CFS tasks
6286  * @cpu: the CPU to get the utilization of
6287  *
6288  * The unit of the return value must be the one of capacity so we can compare
6289  * the utilization with the capacity of the CPU that is available for CFS task
6290  * (ie cpu_capacity).
6291  *
6292  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
6293  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
6294  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
6295  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
6296  * (arch_scale_freq_capacity()).
6297  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
6298  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
6299  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
6300  *
6301  * The estimated utilization of a CPU is defined to be the maximum between its
6302  * cfs_rq.avg.util_avg and the sum of the estimated utilization of the tasks
6303  * currently RUNNABLE on that CPU.
6304  * This allows to properly represent the expected utilization of a CPU which
6305  * has just got a big task running since a long sleep period. At the same time
6306  * however it preserves the benefits of the "blocked utilization" in
6307  * describing the potential for other tasks waking up on the same CPU.
6308  *
6309  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
6310  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
6311  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
6312  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
6313  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
6314  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
6315  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
6316  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
6317  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
6318  * migrations (scheduler-driven DVFS).
6319  *
6320  * Return: the (estimated) utilization for the specified CPU
6321  */
6322 static inline unsigned long cpu_util(int cpu)
6323 {
6324         struct cfs_rq *cfs_rq;
6325         unsigned int util;
6326
6327         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6328         util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6329
6330         if (sched_feat(UTIL_EST))
6331                 util = max(util, READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued));
6332
6333         return min_t(unsigned long, util, capacity_orig_of(cpu));
6334 }
6335
6336 /*
6337  * cpu_util_without: compute cpu utilization without any contributions from *p
6338  * @cpu: the CPU which utilization is requested
6339  * @p: the task which utilization should be discounted
6340  *
6341  * The utilization of a CPU is defined by the utilization of tasks currently
6342  * enqueued on that CPU as well as tasks which are currently sleeping after an
6343  * execution on that CPU.
6344  *
6345  * This method returns the utilization of the specified CPU by discounting the
6346  * utilization of the specified task, whenever the task is currently
6347  * contributing to the CPU utilization.
6348  */
6349 static unsigned long cpu_util_without(int cpu, struct task_struct *p)
6350 {
6351         struct cfs_rq *cfs_rq;
6352         unsigned int util;
6353
6354         /* Task has no contribution or is new */
6355         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
6356                 return cpu_util(cpu);
6357
6358         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6359         util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6360
6361         /* Discount task's util from CPU's util */
6362         lsub_positive(&util, task_util(p));
6363
6364         /*
6365          * Covered cases:
6366          *
6367          * a) if *p is the only task sleeping on this CPU, then:
6368          *      cpu_util (== task_util) > util_est (== 0)
6369          *    and thus we return:
6370          *      cpu_util_without = (cpu_util - task_util) = 0
6371          *
6372          * b) if other tasks are SLEEPING on this CPU, which is now exiting
6373          *    IDLE, then:
6374          *      cpu_util >= task_util
6375          *      cpu_util > util_est (== 0)
6376          *    and thus we discount *p's blocked utilization to return:
6377          *      cpu_util_without = (cpu_util - task_util) >= 0
6378          *
6379          * c) if other tasks are RUNNABLE on that CPU and
6380          *      util_est > cpu_util
6381          *    then we use util_est since it returns a more restrictive
6382          *    estimation of the spare capacity on that CPU, by just
6383          *    considering the expected utilization of tasks already
6384          *    runnable on that CPU.
6385          *
6386          * Cases a) and b) are covered by the above code, while case c) is
6387          * covered by the following code when estimated utilization is
6388          * enabled.
6389          */
6390         if (sched_feat(UTIL_EST)) {
6391                 unsigned int estimated =
6392                         READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued);
6393
6394                 /*
6395                  * Despite the following checks we still have a small window
6396                  * for a possible race, when an execl's select_task_rq_fair()
6397                  * races with LB's detach_task():
6398                  *
6399                  *   detach_task()
6400                  *     p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6401                  *     ---------------------------------- A
6402                  *     deactivate_task()                   \
6403                  *       dequeue_task()                     + RaceTime
6404                  *         util_est_dequeue()              /
6405                  *     ---------------------------------- B
6406                  *
6407                  * The additional check on "current == p" it's required to
6408                  * properly fix the execl regression and it helps in further
6409                  * reducing the chances for the above race.
6410                  */
6411                 if (unlikely(task_on_rq_queued(p) || current == p))
6412                         lsub_positive(&estimated, _task_util_est(p));
6413
6414                 util = max(util, estimated);
6415         }
6416
6417         /*
6418          * Utilization (estimated) can exceed the CPU capacity, thus let's
6419          * clamp to the maximum CPU capacity to ensure consistency with
6420          * the cpu_util call.
6421          */
6422         return min_t(unsigned long, util, capacity_orig_of(cpu));
6423 }
6424
6425 /*
6426  * Predicts what cpu_util(@cpu) would return if @p was migrated (and enqueued)
6427  * to @dst_cpu.
6428  */
6429 static unsigned long cpu_util_next(int cpu, struct task_struct *p, int dst_cpu)
6430 {
6431         struct cfs_rq *cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6432         unsigned long util_est, util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6433
6434         /*
6435          * If @p migrates from @cpu to another, remove its contribution. Or,
6436          * if @p migrates from another CPU to @cpu, add its contribution. In
6437          * the other cases, @cpu is not impacted by the migration, so the
6438          * util_avg should already be correct.
6439          */
6440         if (task_cpu(p) == cpu && dst_cpu != cpu)
6441                 sub_positive(&util, task_util(p));
6442         else if (task_cpu(p) != cpu && dst_cpu == cpu)
6443                 util += task_util(p);
6444
6445         if (sched_feat(UTIL_EST)) {
6446                 util_est = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued);
6447
6448                 /*
6449                  * During wake-up, the task isn't enqueued yet and doesn't
6450                  * appear in the cfs_rq->avg.util_est.enqueued of any rq,
6451                  * so just add it (if needed) to "simulate" what will be
6452                  * cpu_util() after the task has been enqueued.
6453                  */
6454                 if (dst_cpu == cpu)
6455                         util_est += _task_util_est(p);
6456
6457                 util = max(util, util_est);
6458         }
6459
6460         return min(util, capacity_orig_of(cpu));
6461 }
6462
6463 /*
6464  * compute_energy(): Estimates the energy that @pd would consume if @p was
6465  * migrated to @dst_cpu. compute_energy() predicts what will be the utilization
6466  * landscape of @pd's CPUs after the task migration, and uses the Energy Model
6467  * to compute what would be the energy if we decided to actually migrate that
6468  * task.
6469  */
6470 static long
6471 compute_energy(struct task_struct *p, int dst_cpu, struct perf_domain *pd)
6472 {
6473         struct cpumask *pd_mask = perf_domain_span(pd);
6474         unsigned long cpu_cap = arch_scale_cpu_capacity(cpumask_first(pd_mask));
6475         unsigned long max_util = 0, sum_util = 0;
6476         int cpu;
6477
6478         /*
6479          * The capacity state of CPUs of the current rd can be driven by CPUs
6480          * of another rd if they belong to the same pd. So, account for the
6481          * utilization of these CPUs too by masking pd with cpu_online_mask
6482          * instead of the rd span.
6483          *
6484          * If an entire pd is outside of the current rd, it will not appear in
6485          * its pd list and will not be accounted by compute_energy().
6486          */
6487         for_each_cpu_and(cpu, pd_mask, cpu_online_mask) {
6488                 unsigned long cpu_util, util_cfs = cpu_util_next(cpu, p, dst_cpu);
6489                 struct task_struct *tsk = cpu == dst_cpu ? p : NULL;
6490
6491                 /*
6492                  * Busy time computation: utilization clamping is not
6493                  * required since the ratio (sum_util / cpu_capacity)
6494                  * is already enough to scale the EM reported power
6495                  * consumption at the (eventually clamped) cpu_capacity.
6496                  */
6497                 sum_util += schedutil_cpu_util(cpu, util_cfs, cpu_cap,
6498                                                ENERGY_UTIL, NULL);
6499
6500                 /*
6501                  * Performance domain frequency: utilization clamping
6502                  * must be considered since it affects the selection
6503                  * of the performance domain frequency.
6504                  * NOTE: in case RT tasks are running, by default the
6505                  * FREQUENCY_UTIL's utilization can be max OPP.
6506                  */
6507                 cpu_util = schedutil_cpu_util(cpu, util_cfs, cpu_cap,
6508                                               FREQUENCY_UTIL, tsk);
6509                 max_util = max(max_util, cpu_util);
6510         }
6511
6512         return em_cpu_energy(pd->em_pd, max_util, sum_util);
6513 }
6514
6515 /*
6516  * find_energy_efficient_cpu(): Find most energy-efficient target CPU for the
6517  * waking task. find_energy_efficient_cpu() looks for the CPU with maximum
6518  * spare capacity in each performance domain and uses it as a potential
6519  * candidate to execute the task. Then, it uses the Energy Model to figure
6520  * out which of the CPU candidates is the most energy-efficient.
6521  *
6522  * The rationale for this heuristic is as follows. In a performance domain,
6523  * all the most energy efficient CPU candidates (according to the Energy
6524  * Model) are those for which we'll request a low frequency. When there are
6525  * several CPUs for which the frequency request will be the same, we don't
6526  * have enough data to break the tie between them, because the Energy Model
6527  * only includes active power costs. With this model, if we assume that
6528  * frequency requests follow utilization (e.g. using schedutil), the CPU with
6529  * the maximum spare capacity in a performance domain is guaranteed to be among
6530  * the best candidates of the performance domain.
6531  *
6532  * In practice, it could be preferable from an energy standpoint to pack
6533  * small tasks on a CPU in order to let other CPUs go in deeper idle states,
6534  * but that could also hurt our chances to go cluster idle, and we have no
6535  * ways to tell with the current Energy Model if this is actually a good
6536  * idea or not. So, find_energy_efficient_cpu() basically favors
6537  * cluster-packing, and spreading inside a cluster. That should at least be
6538  * a good thing for latency, and this is consistent with the idea that most
6539  * of the energy savings of EAS come from the asymmetry of the system, and
6540  * not so much from breaking the tie between identical CPUs. That's also the
6541  * reason why EAS is enabled in the topology code only for systems where
6542  * SD_ASYM_CPUCAPACITY is set.
6543  *
6544  * NOTE: Forkees are not accepted in the energy-aware wake-up path because
6545  * they don't have any useful utilization data yet and it's not possible to
6546  * forecast their impact on energy consumption. Consequently, they will be
6547  * placed by find_idlest_cpu() on the least loaded CPU, which might turn out
6548  * to be energy-inefficient in some use-cases. The alternative would be to
6549  * bias new tasks towards specific types of CPUs first, or to try to infer
6550  * their util_avg from the parent task, but those heuristics could hurt
6551  * other use-cases too. So, until someone finds a better way to solve this,
6552  * let's keep things simple by re-using the existing slow path.
6553  */
6554 static int find_energy_efficient_cpu(struct task_struct *p, int prev_cpu)
6555 {
6556         unsigned long prev_delta = ULONG_MAX, best_delta = ULONG_MAX;
6557         struct root_domain *rd = cpu_rq(smp_processor_id())->rd;
6558         unsigned long cpu_cap, util, base_energy = 0;
6559         int cpu, best_energy_cpu = prev_cpu;
6560         struct sched_domain *sd;
6561         struct perf_domain *pd;
6562
6563         rcu_read_lock();
6564         pd = rcu_dereference(rd->pd);
6565         if (!pd || READ_ONCE(rd->overutilized))
6566                 goto fail;
6567
6568         /*
6569          * Energy-aware wake-up happens on the lowest sched_domain starting
6570          * from sd_asym_cpucapacity spanning over this_cpu and prev_cpu.
6571          */
6572         sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_asym_cpucapacity));
6573         while (sd && !cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(sd)))
6574                 sd = sd->parent;
6575         if (!sd)
6576                 goto fail;
6577
6578         sync_entity_load_avg(&p->se);
6579         if (!task_util_est(p))
6580                 goto unlock;
6581
6582         for (; pd; pd = pd->next) {
6583                 unsigned long cur_delta, spare_cap, max_spare_cap = 0;
6584                 unsigned long base_energy_pd;
6585                 int max_spare_cap_cpu = -1;
6586
6587                 /* Compute the 'base' energy of the pd, without @p */
6588                 base_energy_pd = compute_energy(p, -1, pd);
6589                 base_energy += base_energy_pd;
6590
6591                 for_each_cpu_and(cpu, perf_domain_span(pd), sched_domain_span(sd)) {
6592                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
6593                                 continue;
6594
6595                         util = cpu_util_next(cpu, p, cpu);
6596                         cpu_cap = capacity_of(cpu);
6597                         spare_cap = cpu_cap - util;
6598
6599                         /*
6600                          * Skip CPUs that cannot satisfy the capacity request.
6601                          * IOW, placing the task there would make the CPU
6602                          * overutilized. Take uclamp into account to see how
6603                          * much capacity we can get out of the CPU; this is
6604                          * aligned with schedutil_cpu_util().
6605                          */
6606                         util = uclamp_rq_util_with(cpu_rq(cpu), util, p);
6607                         if (!fits_capacity(util, cpu_cap))
6608                                 continue;
6609
6610                         /* Always use prev_cpu as a candidate. */
6611                         if (cpu == prev_cpu) {
6612                                 prev_delta = compute_energy(p, prev_cpu, pd);
6613                                 prev_delta -= base_energy_pd;
6614                                 best_delta = min(best_delta, prev_delta);
6615                         }
6616
6617                         /*
6618                          * Find the CPU with the maximum spare capacity in
6619                          * the performance domain
6620                          */
6621                         if (spare_cap > max_spare_cap) {
6622                                 max_spare_cap = spare_cap;
6623                                 max_spare_cap_cpu = cpu;
6624                         }
6625                 }
6626
6627                 /* Evaluate the energy impact of using this CPU. */
6628                 if (max_spare_cap_cpu >= 0 && max_spare_cap_cpu != prev_cpu) {
6629                         cur_delta = compute_energy(p, max_spare_cap_cpu, pd);
6630                         cur_delta -= base_energy_pd;
6631                         if (cur_delta < best_delta) {
6632                                 best_delta = cur_delta;
6633                                 best_energy_cpu = max_spare_cap_cpu;
6634                         }
6635                 }
6636         }
6637 unlock:
6638         rcu_read_unlock();
6639
6640         /*
6641          * Pick the best CPU if prev_cpu cannot be used, or if it saves at
6642          * least 6% of the energy used by prev_cpu.
6643          */
6644         if (prev_delta == ULONG_MAX)
6645                 return best_energy_cpu;
6646
6647         if ((prev_delta - best_delta) > ((prev_delta + base_energy) >> 4))
6648                 return best_energy_cpu;
6649
6650         return prev_cpu;
6651
6652 fail:
6653         rcu_read_unlock();
6654
6655         return -1;
6656 }
6657
6658 /*
6659  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
6660  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
6661  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
6662  *
6663  * Balances load by selecting the idlest CPU in the idlest group, or under
6664  * certain conditions an idle sibling CPU if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
6665  *
6666  * Returns the target CPU number.
6667  *
6668  * preempt must be disabled.
6669  */
6670 static int
6671 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
6672 {
6673         struct sched_domain *tmp, *sd = NULL;
6674         int cpu = smp_processor_id();
6675         int new_cpu = prev_cpu;
6676         int want_affine = 0;
6677         int sync = (wake_flags & WF_SYNC) && !(current->flags & PF_EXITING);
6678
6679         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
6680                 record_wakee(p);
6681
6682                 if (sched_energy_enabled()) {
6683                         new_cpu = find_energy_efficient_cpu(p, prev_cpu);
6684                         if (new_cpu >= 0)
6685                                 return new_cpu;
6686                         new_cpu = prev_cpu;
6687                 }
6688
6689                 want_affine = !wake_wide(p) && cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr);
6690         }
6691
6692         rcu_read_lock();
6693         for_each_domain(cpu, tmp) {
6694                 /*
6695                  * If both 'cpu' and 'prev_cpu' are part of this domain,
6696                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
6697                  */
6698                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
6699                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
6700                         if (cpu != prev_cpu)
6701                                 new_cpu = wake_affine(tmp, p, cpu, prev_cpu, sync);
6702
6703                         sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
6704                         break;
6705                 }
6706
6707                 if (tmp->flags & sd_flag)
6708                         sd = tmp;
6709                 else if (!want_affine)
6710                         break;
6711         }
6712
6713         if (unlikely(sd)) {
6714                 /* Slow path */
6715                 new_cpu = find_idlest_cpu(sd, p, cpu, prev_cpu, sd_flag);
6716         } else if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) { /* XXX always ? */
6717                 /* Fast path */
6718
6719                 new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
6720
6721                 if (want_affine)
6722                         current->recent_used_cpu = cpu;
6723         }
6724         rcu_read_unlock();
6725
6726         return new_cpu;
6727 }
6728
6729 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
6730
6731 /*
6732  * Called immediately before a task is migrated to a new CPU; task_cpu(p) and
6733  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
6734  * previous CPU. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
6735  */
6736 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p, int new_cpu)
6737 {
6738         /*
6739          * As blocked tasks retain absolute vruntime the migration needs to
6740          * deal with this by subtracting the old and adding the new
6741          * min_vruntime -- the latter is done by enqueue_entity() when placing
6742          * the task on the new runqueue.
6743          */
6744         if (p->state == TASK_WAKING) {
6745                 struct sched_entity *se = &p->se;
6746                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6747                 u64 min_vruntime;
6748
6749 #ifndef CONFIG_64BIT
6750                 u64 min_vruntime_copy;
6751
6752                 do {
6753                         min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
6754                         smp_rmb();
6755                         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6756                 } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
6757 #else
6758                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6759 #endif
6760
6761                 se->vruntime -= min_vruntime;
6762         }
6763
6764         if (p->on_rq == TASK_ON_RQ_MIGRATING) {
6765                 /*
6766                  * In case of TASK_ON_RQ_MIGRATING we in fact hold the 'old'
6767                  * rq->lock and can modify state directly.
6768                  */
6769                 lockdep_assert_held(&task_rq(p)->lock);
6770                 detach_entity_cfs_rq(&p->se);
6771
6772         } else {
6773                 /*
6774                  * We are supposed to update the task to "current" time, then
6775                  * its up to date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we
6776                  * have difficulty in getting what current time is, so simply
6777                  * throw away the out-of-date time. This will result in the
6778                  * wakee task is less decayed, but giving the wakee more load
6779                  * sounds not bad.
6780                  */
6781                 remove_entity_load_avg(&p->se);
6782         }
6783
6784         /* Tell new CPU we are migrated */
6785         p->se.avg.last_update_time = 0;
6786
6787         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
6788         p->se.exec_start = 0;
6789
6790         update_scan_period(p, new_cpu);
6791 }
6792
6793 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
6794 {
6795         remove_entity_load_avg(&p->se);
6796 }
6797
6798 static int
6799 balance_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
6800 {
6801         if (rq->nr_running)
6802                 return 1;
6803
6804         return newidle_balance(rq, rf) != 0;
6805 }
6806 #endif /* CONFIG_SMP */
6807
6808 static unsigned long wakeup_gran(struct sched_entity *se)
6809 {
6810         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
6811
6812         /*
6813          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
6814          * to virtual-time in his units.
6815          *
6816          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
6817          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
6818          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
6819          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
6820          * be smaller, again penalizing the lighter task.
6821          *
6822          * This is especially important for buddies when the leftmost
6823          * task is higher priority than the buddy.
6824          */
6825         return calc_delta_fair(gran, se);
6826 }
6827
6828 /*
6829  * Should 'se' preempt 'curr'.
6830  *
6831  *             |s1
6832  *        |s2
6833  *   |s3
6834  *         g
6835  *      |<--->|c
6836  *
6837  *  w(c, s1) = -1
6838  *  w(c, s2) =  0
6839  *  w(c, s3) =  1
6840  *
6841  */
6842 static int
6843 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
6844 {
6845         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
6846
6847         if (vdiff <= 0)
6848                 return -1;
6849
6850         gran = wakeup_gran(se);
6851         if (vdiff > gran)
6852                 return 1;
6853
6854         return 0;
6855 }
6856
6857 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
6858 {
6859         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_has_idle_policy(task_of(se))))
6860                 return;
6861
6862         for_each_sched_entity(se) {
6863                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
6864                         return;
6865                 cfs_rq_of(se)->last = se;
6866         }
6867 }
6868
6869 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
6870 {
6871         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_has_idle_policy(task_of(se))))
6872                 return;
6873
6874         for_each_sched_entity(se) {
6875                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
6876                         return;
6877                 cfs_rq_of(se)->next = se;
6878         }
6879 }
6880
6881 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
6882 {
6883         for_each_sched_entity(se)
6884                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
6885 }
6886
6887 /*
6888  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
6889  */
6890 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
6891 {
6892         struct task_struct *curr = rq->curr;
6893         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
6894         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6895         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
6896         int next_buddy_marked = 0;
6897
6898         if (unlikely(se == pse))
6899                 return;
6900
6901         /*
6902          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
6903          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
6904          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
6905          * next-buddy nomination below.
6906          */
6907         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
6908                 return;
6909
6910         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
6911                 set_next_buddy(pse);
6912                 next_buddy_marked = 1;
6913         }
6914
6915         /*
6916          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
6917          * wake up path.
6918          *
6919          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
6920          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
6921          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
6922          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
6923          * below.
6924          */
6925         if (test_tsk_need_resched(curr))
6926                 return;
6927
6928         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
6929         if (unlikely(task_has_idle_policy(curr)) &&
6930             likely(!task_has_idle_policy(p)))
6931                 goto preempt;
6932
6933         /*
6934          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
6935          * is driven by the tick):
6936          */
6937         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
6938                 return;
6939
6940         find_matching_se(&se, &pse);
6941         update_curr(cfs_rq_of(se));
6942         BUG_ON(!pse);
6943         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
6944                 /*
6945                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
6946                  * triggering this preemption.
6947                  */
6948                 if (!next_buddy_marked)
6949                         set_next_buddy(pse);
6950                 goto preempt;
6951         }
6952
6953         return;
6954
6955 preempt:
6956         resched_curr(rq);
6957         /*
6958          * Only set the backward buddy when the current task is still
6959          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
6960          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
6961          * point, either of which can * drop the rq lock.
6962          *
6963          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
6964          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
6965          */
6966         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
6967                 return;
6968
6969         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
6970                 set_last_buddy(se);
6971 }
6972
6973 struct task_struct *
6974 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
6975 {
6976         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6977         struct sched_entity *se;
6978         struct task_struct *p;
6979         int new_tasks;
6980
6981 again:
6982         if (!sched_fair_runnable(rq))
6983                 goto idle;
6984
6985 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6986         if (!prev || prev->sched_class != &fair_sched_class)
6987                 goto simple;
6988
6989         /*
6990          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
6991          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
6992          *
6993          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
6994          * hierarchy, only change the part that actually changes.
6995          */
6996
6997         do {
6998                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
6999
7000                 /*
7001                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
7002                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
7003                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
7004                  * forget we've ever seen it.
7005                  */
7006                 if (curr) {
7007                         if (curr->on_rq)
7008                                 update_curr(cfs_rq);
7009                         else
7010                                 curr = NULL;
7011
7012                         /*
7013                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
7014                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
7015                          * Therefore the nr_running test will indeed
7016                          * be correct.
7017                          */
7018                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq))) {
7019                                 cfs_rq = &rq->cfs;
7020
7021                                 if (!cfs_rq->nr_running)
7022                                         goto idle;
7023
7024                                 goto simple;
7025                         }
7026                 }
7027
7028                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
7029                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7030         } while (cfs_rq);
7031
7032         p = task_of(se);
7033
7034         /*
7035          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
7036          * is a different task than we started out with, try and touch the
7037          * least amount of cfs_rqs.
7038          */
7039         if (prev != p) {
7040                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
7041
7042                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
7043                         int se_depth = se->depth;
7044                         int pse_depth = pse->depth;
7045
7046                         if (se_depth <= pse_depth) {
7047                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
7048                                 pse = parent_entity(pse);
7049                         }
7050                         if (se_depth >= pse_depth) {
7051                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
7052                                 se = parent_entity(se);
7053                         }
7054                 }
7055
7056                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
7057                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7058         }
7059
7060         goto done;
7061 simple:
7062 #endif
7063         if (prev)
7064                 put_prev_task(rq, prev);
7065
7066         do {
7067                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
7068                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7069                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7070         } while (cfs_rq);
7071
7072         p = task_of(se);
7073
7074 done: __maybe_unused;
7075 #ifdef CONFIG_SMP
7076         /*
7077          * Move the next running task to the front of
7078          * the list, so our cfs_tasks list becomes MRU
7079          * one.
7080          */
7081         list_move(&p->se.group_node, &rq->cfs_tasks);
7082 #endif
7083
7084         if (hrtick_enabled(rq))
7085                 hrtick_start_fair(rq, p);
7086
7087         update_misfit_status(p, rq);
7088
7089         return p;
7090
7091 idle:
7092         if (!rf)
7093                 return NULL;
7094
7095         new_tasks = newidle_balance(rq, rf);
7096
7097         /*
7098          * Because newidle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
7099          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
7100          * must re-start the pick_next_entity() loop.
7101          */
7102         if (new_tasks < 0)
7103                 return RETRY_TASK;
7104
7105         if (new_tasks > 0)
7106                 goto again;
7107
7108         /*
7109          * rq is about to be idle, check if we need to update the
7110          * lost_idle_time of clock_pelt
7111          */
7112         update_idle_rq_clock_pelt(rq);
7113
7114         return NULL;
7115 }
7116
7117 static struct task_struct *__pick_next_task_fair(struct rq *rq)
7118 {
7119         return pick_next_task_fair(rq, NULL, NULL);
7120 }
7121
7122 /*
7123  * Account for a descheduled task:
7124  */
7125 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
7126 {
7127         struct sched_entity *se = &prev->se;
7128         struct cfs_rq *cfs_rq;
7129
7130         for_each_sched_entity(se) {
7131                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7132                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
7133         }
7134 }
7135
7136 /*
7137  * sched_yield() is very simple
7138  *
7139  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
7140  */
7141 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
7142 {
7143         struct task_struct *curr = rq->curr;
7144         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
7145         struct sched_entity *se = &curr->se;
7146
7147         /*
7148          * Are we the only task in the tree?
7149          */
7150         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
7151                 return;
7152
7153         clear_buddies(cfs_rq, se);
7154
7155         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
7156                 update_rq_clock(rq);
7157                 /*
7158                  * Update run-time statistics of the 'current'.
7159                  */
7160                 update_curr(cfs_rq);
7161                 /*
7162                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
7163                  * so we don't do microscopic update in schedule()
7164                  * and double the fastpath cost.
7165                  */
7166                 rq_clock_skip_update(rq);
7167         }
7168
7169         set_skip_buddy(se);
7170 }
7171
7172 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7173 {
7174         struct sched_entity *se = &p->se;
7175
7176         /* throttled hierarchies are not runnable */
7177         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
7178                 return false;
7179
7180         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
7181         set_next_buddy(se);
7182
7183         yield_task_fair(rq);
7184
7185         return true;
7186 }
7187
7188 #ifdef CONFIG_SMP
7189 /**************************************************
7190  * Fair scheduling class load-balancing methods.
7191  *
7192  * BASICS
7193  *
7194  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
7195  * per-CPU scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
7196  * time to each task. This is expressed in the following equation:
7197  *
7198  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
7199  *
7200  * Where W_i,n is the n-th weight average for CPU i. The instantaneous weight
7201  * W_i,0 is defined as:
7202  *
7203  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
7204  *
7205  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on CPU i. This weight
7206  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
7207  *
7208  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
7209  * weight:
7210  *
7211  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
7212  *
7213  * C_i is the compute capacity of CPU i, typically it is the
7214  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
7215  * can also include other factors [XXX].
7216  *
7217  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
7218  * directly from (1):
7219  *
7220  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
7221  *
7222  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
7223  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
7224  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
7225  *
7226  * [XXX expand on:
7227  *     - infeasible weights;
7228  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
7229  *
7230  *
7231  * SCHED DOMAINS
7232  *
7233  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
7234  * for all i,j solution, we create a tree of CPUs that follows the hardware
7235  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
7236  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of CPUs going up the
7237  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
7238  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of CPUs in
7239  * the groups.
7240  *
7241  * This yields:
7242  *
7243  *     log_2 n     1     n
7244  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
7245  *     i = 0      2^i   2^i
7246  *                               `- size of each group
7247  *         |         |     `- number of CPUs doing load-balance
7248  *         |         `- freq
7249  *         `- sum over all levels
7250  *
7251  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
7252  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
7253  *
7254  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
7255  * to every other CPU in at most O(log n) steps:
7256  *
7257  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
7258  *
7259  *             log_2 n
7260  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
7261  *             k = 0
7262  *
7263  * And you'll find that:
7264  *
7265  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
7266  *
7267  * Showing there's indeed a path between every CPU in at most O(log n) steps.
7268  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
7269  * of:
7270  *
7271  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
7272  *
7273  *
7274  * WORK CONSERVING
7275  *
7276  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
7277  * balancing is more aggressive and has the newly idle CPU iterate up the domain
7278  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
7279  *
7280  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
7281  * time.
7282  *
7283  * [XXX more?]
7284  *
7285  *
7286  * CGROUPS
7287  *
7288  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
7289  *
7290  *                                s_k,i
7291  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
7292  *                                 S_k
7293  *
7294  * Where
7295  *
7296  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
7297  *
7298  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on CPU i.
7299  *
7300  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
7301  * property.
7302  *
7303  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
7304  *      rewrite all of this once again.]
7305  */
7306
7307 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
7308
7309 enum fbq_type { regular, remote, all };
7310
7311 /*
7312  * 'group_type' describes the group of CPUs at the moment of load balancing.
7313  *
7314  * The enum is ordered by pulling priority, with the group with lowest priority
7315  * first so the group_type can simply be compared when selecting the busiest
7316  * group. See update_sd_pick_busiest().
7317  */
7318 enum group_type {
7319         /* The group has spare capacity that can be used to run more tasks.  */
7320         group_has_spare = 0,
7321         /*
7322          * The group is fully used and the tasks don't compete for more CPU
7323          * cycles. Nevertheless, some tasks might wait before running.
7324          */
7325         group_fully_busy,
7326         /*
7327          * SD_ASYM_CPUCAPACITY only: One task doesn't fit with CPU's capacity
7328          * and must be migrated to a more powerful CPU.
7329          */
7330         group_misfit_task,
7331         /*
7332          * SD_ASYM_PACKING only: One local CPU with higher capacity is available,
7333          * and the task should be migrated to it instead of running on the
7334          * current CPU.
7335          */
7336         group_asym_packing,
7337         /*
7338          * The tasks' affinity constraints previously prevented the scheduler
7339          * from balancing the load across the system.
7340          */
7341         group_imbalanced,
7342         /*
7343          * The CPU is overloaded and can't provide expected CPU cycles to all
7344          * tasks.
7345          */
7346         group_overloaded
7347 };
7348
7349 enum migration_type {
7350         migrate_load = 0,
7351         migrate_util,
7352         migrate_task,
7353         migrate_misfit
7354 };
7355
7356 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
7357 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
7358 #define LBF_DST_PINNED  0x04
7359 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
7360 #define LBF_NOHZ_STATS  0x10
7361 #define LBF_NOHZ_AGAIN  0x20
7362
7363 struct lb_env {
7364         struct sched_domain     *sd;
7365
7366         struct rq               *src_rq;
7367         int                     src_cpu;
7368
7369         int                     dst_cpu;
7370         struct rq               *dst_rq;
7371
7372         struct cpumask          *dst_grpmask;
7373         int                     new_dst_cpu;
7374         enum cpu_idle_type      idle;
7375         long                    imbalance;
7376         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
7377         struct cpumask          *cpus;
7378
7379         unsigned int            flags;
7380
7381         unsigned int            loop;
7382         unsigned int            loop_break;
7383         unsigned int            loop_max;
7384
7385         enum fbq_type           fbq_type;
7386         enum migration_type     migration_type;
7387         struct list_head        tasks;
7388 };
7389
7390 /*
7391  * Is this task likely cache-hot:
7392  */
7393 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7394 {
7395         s64 delta;
7396
7397         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7398
7399         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
7400                 return 0;
7401
7402         if (unlikely(task_has_idle_policy(p)))
7403                 return 0;
7404
7405         /*
7406          * Buddy candidates are cache hot:
7407          */
7408         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
7409                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
7410                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
7411                 return 1;
7412
7413         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
7414                 return 1;
7415         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
7416                 return 0;
7417
7418         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
7419
7420         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
7421 }
7422
7423 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7424 /*
7425  * Returns 1, if task migration degrades locality
7426  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
7427  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
7428  */
7429 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7430 {
7431         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
7432         unsigned long src_weight, dst_weight;
7433         int src_nid, dst_nid, dist;
7434
7435         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
7436                 return -1;
7437
7438         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
7439                 return -1;
7440
7441         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
7442         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
7443
7444         if (src_nid == dst_nid)
7445                 return -1;
7446
7447         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
7448         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
7449                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
7450                         return 1;
7451                 else
7452                         return -1;
7453         }
7454
7455         /* Encourage migration to the preferred node. */
7456         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
7457                 return 0;
7458
7459         /* Leaving a core idle is often worse than degrading locality. */
7460         if (env->idle == CPU_IDLE)
7461                 return -1;
7462
7463         dist = node_distance(src_nid, dst_nid);
7464         if (numa_group) {
7465                 src_weight = group_weight(p, src_nid, dist);
7466                 dst_weight = group_weight(p, dst_nid, dist);
7467         } else {
7468                 src_weight = task_weight(p, src_nid, dist);
7469                 dst_weight = task_weight(p, dst_nid, dist);
7470         }
7471
7472         return dst_weight < src_weight;
7473 }
7474
7475 #else
7476 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
7477                                              struct lb_env *env)
7478 {
7479         return -1;
7480 }
7481 #endif
7482
7483 /*
7484  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
7485  */
7486 static
7487 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7488 {
7489         int tsk_cache_hot;
7490
7491         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7492
7493         /*
7494          * We do not migrate tasks that are:
7495          * 1) throttled_lb_pair, or
7496          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_ptr, or
7497          * 3) running (obviously), or
7498          * 4) are cache-hot on their current CPU.
7499          */
7500         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
7501                 return 0;
7502
7503         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, p->cpus_ptr)) {
7504                 int cpu;
7505
7506                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
7507
7508                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
7509
7510                 /*
7511                  * Remember if this task can be migrated to any other CPU in
7512                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
7513                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
7514                  *
7515                  * Avoid computing new_dst_cpu for NEWLY_IDLE or if we have
7516                  * already computed one in current iteration.
7517                  */
7518                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
7519                         return 0;
7520
7521                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs: */
7522                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
7523                         if (cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr)) {
7524                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
7525                                 env->new_dst_cpu = cpu;
7526                                 break;
7527                         }
7528                 }
7529
7530                 return 0;
7531         }
7532
7533         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
7534         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
7535
7536         if (task_running(env->src_rq, p)) {
7537                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_running);
7538                 return 0;
7539         }
7540
7541         /*
7542          * Aggressive migration if:
7543          * 1) destination numa is preferred
7544          * 2) task is cache cold, or
7545          * 3) too many balance attempts have failed.
7546          */
7547         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
7548         if (tsk_cache_hot == -1)
7549                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
7550
7551         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
7552             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
7553                 if (tsk_cache_hot == 1) {
7554                         schedstat_inc(env->sd->lb_hot_gained[env->idle]);
7555                         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_forced_migrations);
7556                 }
7557                 return 1;
7558         }
7559
7560         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
7561         return 0;
7562 }
7563
7564 /*
7565  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
7566  */
7567 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7568 {
7569         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7570
7571         deactivate_task(env->src_rq, p, DEQUEUE_NOCLOCK);
7572         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
7573 }
7574
7575 /*
7576  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
7577  * part of active balancing operations within "domain".
7578  *
7579  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
7580  */
7581 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
7582 {
7583         struct task_struct *p;
7584
7585         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7586
7587         list_for_each_entry_reverse(p,
7588                         &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
7589                 if (!can_migrate_task(p, env))
7590                         continue;
7591
7592                 detach_task(p, env);
7593
7594                 /*
7595                  * Right now, this is only the second place where
7596                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
7597                  * so we can safely collect stats here rather than
7598                  * inside detach_tasks().
7599                  */
7600                 schedstat_inc(env->sd->lb_gained[env->idle]);
7601                 return p;
7602         }
7603         return NULL;
7604 }
7605
7606 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
7607
7608 /*
7609  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance load/util/tasks from
7610  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
7611  *
7612  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
7613  */
7614 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
7615 {
7616         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
7617         unsigned long util, load;
7618         struct task_struct *p;
7619         int detached = 0;
7620
7621         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7622
7623         if (env->imbalance <= 0)
7624                 return 0;
7625
7626         while (!list_empty(tasks)) {
7627                 /*
7628                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
7629                  * which could at worst lead to a livelock crash.
7630                  */
7631                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
7632                         break;
7633
7634                 p = list_last_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7635
7636                 env->loop++;
7637                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
7638                 if (env->loop > env->loop_max)
7639                         break;
7640
7641                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
7642                 if (env->loop > env->loop_break) {
7643                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
7644                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
7645                         break;
7646                 }
7647
7648                 if (!can_migrate_task(p, env))
7649                         goto next;
7650
7651                 switch (env->migration_type) {
7652                 case migrate_load:
7653                         /*
7654                          * Depending of the number of CPUs and tasks and the
7655                          * cgroup hierarchy, task_h_load() can return a null
7656                          * value. Make sure that env->imbalance decreases
7657                          * otherwise detach_tasks() will stop only after
7658                          * detaching up to loop_max tasks.
7659                          */
7660                         load = max_t(unsigned long, task_h_load(p), 1);
7661
7662                         if (sched_feat(LB_MIN) &&
7663                             load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
7664                                 goto next;
7665
7666                         /*
7667                          * Make sure that we don't migrate too much load.
7668                          * Nevertheless, let relax the constraint if
7669                          * scheduler fails to find a good waiting task to
7670                          * migrate.
7671                          */
7672                         if (load/2 > env->imbalance &&
7673                             env->sd->nr_balance_failed <= env->sd->cache_nice_tries)
7674                                 goto next;
7675
7676                         env->imbalance -= load;
7677                         break;
7678
7679                 case migrate_util:
7680                         util = task_util_est(p);
7681
7682                         if (util > env->imbalance)
7683                                 goto next;
7684
7685                         env->imbalance -= util;
7686                         break;
7687
7688                 case migrate_task:
7689                         env->imbalance--;
7690                         break;
7691
7692                 case migrate_misfit:
7693                         /* This is not a misfit task */
7694                         if (task_fits_capacity(p, capacity_of(env->src_cpu)))
7695                                 goto next;
7696
7697                         env->imbalance = 0;
7698                         break;
7699                 }
7700
7701                 detach_task(p, env);
7702                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
7703
7704                 detached++;
7705
7706 #ifdef CONFIG_PREEMPTION
7707                 /*
7708                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
7709                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
7710                  * the critical section.
7711                  */
7712                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7713                         break;
7714 #endif
7715
7716                 /*
7717                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
7718                  * load/util/tasks.
7719                  */
7720                 if (env->imbalance <= 0)
7721                         break;
7722
7723                 continue;
7724 next:
7725                 list_move(&p->se.group_node, tasks);
7726         }
7727
7728         /*
7729          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
7730          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
7731          * than inside detach_one_task().
7732          */
7733         schedstat_add(env->sd->lb_gained[env->idle], detached);
7734
7735         return detached;
7736 }
7737
7738 /*
7739  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
7740  */
7741 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7742 {
7743         lockdep_assert_held(&rq->lock);
7744
7745         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
7746         activate_task(rq, p, ENQUEUE_NOCLOCK);
7747         check_preempt_curr(rq, p, 0);
7748 }
7749
7750 /*
7751  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
7752  * its new rq.
7753  */
7754 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7755 {
7756         struct rq_flags rf;
7757
7758         rq_lock(rq, &rf);
7759         update_rq_clock(rq);
7760         attach_task(rq, p);
7761         rq_unlock(rq, &rf);
7762 }
7763
7764 /*
7765  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
7766  * new rq.
7767  */
7768 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
7769 {
7770         struct list_head *tasks = &env->tasks;
7771         struct task_struct *p;
7772         struct rq_flags rf;
7773
7774         rq_lock(env->dst_rq, &rf);
7775         update_rq_clock(env->dst_rq);
7776
7777         while (!list_empty(tasks)) {
7778                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7779                 list_del_init(&p->se.group_node);
7780
7781                 attach_task(env->dst_rq, p);
7782         }
7783
7784         rq_unlock(env->dst_rq, &rf);
7785 }
7786
7787 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7788 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq)
7789 {
7790         if (cfs_rq->avg.load_avg)
7791                 return true;
7792
7793         if (cfs_rq->avg.util_avg)
7794                 return true;
7795
7796         return false;
7797 }
7798
7799 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq)
7800 {
7801         if (READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg))
7802                 return true;
7803
7804         if (READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg))
7805                 return true;
7806
7807         if (thermal_load_avg(rq))
7808                 return true;
7809
7810 #ifdef CONFIG_HAVE_SCHED_AVG_IRQ
7811         if (READ_ONCE(rq->avg_irq.util_avg))
7812                 return true;
7813 #endif
7814
7815         return false;
7816 }
7817
7818 static inline void update_blocked_load_status(struct rq *rq, bool has_blocked)
7819 {
7820         rq->last_blocked_load_update_tick = jiffies;
7821
7822         if (!has_blocked)
7823                 rq->has_blocked_load = 0;
7824 }
7825 #else
7826 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
7827 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq) { return false; }
7828 static inline void update_blocked_load_status(struct rq *rq, bool has_blocked) {}
7829 #endif
7830
7831 static bool __update_blocked_others(struct rq *rq, bool *done)
7832 {
7833         const struct sched_class *curr_class;
7834         u64 now = rq_clock_pelt(rq);
7835         unsigned long thermal_pressure;
7836         bool decayed;
7837
7838         /*
7839          * update_load_avg() can call cpufreq_update_util(). Make sure that RT,
7840          * DL and IRQ signals have been updated before updating CFS.
7841          */
7842         curr_class = rq->curr->sched_class;
7843
7844         thermal_pressure = arch_scale_thermal_pressure(cpu_of(rq));
7845
7846         decayed = update_rt_rq_load_avg(now, rq, curr_class == &rt_sched_class) |
7847                   update_dl_rq_load_avg(now, rq, curr_class == &dl_sched_class) |
7848                   update_thermal_load_avg(rq_clock_thermal(rq), rq, thermal_pressure) |
7849                   update_irq_load_avg(rq, 0);
7850
7851         if (others_have_blocked(rq))
7852                 *done = false;
7853
7854         return decayed;
7855 }
7856
7857 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7858
7859 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
7860 {
7861         if (cfs_rq->load.weight)
7862                 return false;
7863
7864         if (cfs_rq->avg.load_sum)
7865                 return false;
7866
7867         if (cfs_rq->avg.util_sum)
7868                 return false;
7869
7870         if (cfs_rq->avg.runnable_sum)
7871                 return false;
7872
7873         return true;
7874 }
7875
7876 static bool __update_blocked_fair(struct rq *rq, bool *done)
7877 {
7878         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
7879         bool decayed = false;
7880         int cpu = cpu_of(rq);
7881
7882         /*
7883          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
7884          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
7885          */
7886         for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos) {
7887                 struct sched_entity *se;
7888
7889                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq)) {
7890                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
7891
7892                         if (cfs_rq == &rq->cfs)
7893                                 decayed = true;
7894                 }
7895
7896                 /* Propagate pending load changes to the parent, if any: */
7897                 se = cfs_rq->tg->se[cpu];
7898                 if (se && !skip_blocked_update(se))
7899                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, 0);
7900
7901                 /*
7902                  * There can be a lot of idle CPU cgroups.  Don't let fully
7903                  * decayed cfs_rqs linger on the list.
7904                  */
7905                 if (cfs_rq_is_decayed(cfs_rq))
7906                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
7907
7908                 /* Don't need periodic decay once load/util_avg are null */
7909                 if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
7910                         *done = false;
7911         }
7912
7913         return decayed;
7914 }
7915
7916 /*
7917  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
7918  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
7919  * group is a fraction of its parents load.
7920  */
7921 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
7922 {
7923         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
7924         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
7925         unsigned long now = jiffies;
7926         unsigned long load;
7927
7928         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7929                 return;
7930
7931         WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, NULL);
7932         for_each_sched_entity(se) {
7933                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7934                 WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, se);
7935                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7936                         break;
7937         }
7938
7939         if (!se) {
7940                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
7941                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7942         }
7943
7944         while ((se = READ_ONCE(cfs_rq->h_load_next)) != NULL) {
7945                 load = cfs_rq->h_load;
7946                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
7947                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7948                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7949                 cfs_rq->h_load = load;
7950                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7951         }
7952 }
7953
7954 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7955 {
7956         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
7957
7958         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
7959         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
7960                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7961 }
7962 #else
7963 static bool __update_blocked_fair(struct rq *rq, bool *done)
7964 {
7965         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
7966         bool decayed;
7967
7968         decayed = update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq);
7969         if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
7970                 *done = false;
7971
7972         return decayed;
7973 }
7974
7975 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7976 {
7977         return p->se.avg.load_avg;
7978 }
7979 #endif
7980
7981 static void update_blocked_averages(int cpu)
7982 {
7983         bool decayed = false, done = true;
7984         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7985         struct rq_flags rf;
7986
7987         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
7988         update_rq_clock(rq);
7989
7990         decayed |= __update_blocked_others(rq, &done);
7991         decayed |= __update_blocked_fair(rq, &done);
7992
7993         update_blocked_load_status(rq, !done);
7994         if (decayed)
7995                 cpufreq_update_util(rq, 0);
7996         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
7997 }
7998
7999 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
8000
8001 /*
8002  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
8003  */
8004 struct sg_lb_stats {
8005         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
8006         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
8007         unsigned long group_capacity;
8008         unsigned long group_util; /* Total utilization over the CPUs of the group */
8009         unsigned long group_runnable; /* Total runnable time over the CPUs of the group */
8010         unsigned int sum_nr_running; /* Nr of tasks running in the group */
8011         unsigned int sum_h_nr_running; /* Nr of CFS tasks running in the group */
8012         unsigned int idle_cpus;
8013         unsigned int group_weight;
8014         enum group_type group_type;
8015         unsigned int group_asym_packing; /* Tasks should be moved to preferred CPU */
8016         unsigned long group_misfit_task_load; /* A CPU has a task too big for its capacity */
8017 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8018         unsigned int nr_numa_running;
8019         unsigned int nr_preferred_running;
8020 #endif
8021 };
8022
8023 /*
8024  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
8025  *               during load balancing.
8026  */
8027 struct sd_lb_stats {
8028         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
8029         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
8030         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
8031         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
8032         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
8033         unsigned int prefer_sibling; /* tasks should go to sibling first */
8034
8035         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
8036         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
8037 };
8038
8039 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
8040 {
8041         /*
8042          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
8043          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
8044          * We must however set busiest_stat::group_type and
8045          * busiest_stat::idle_cpus to the worst busiest group because
8046          * update_sd_pick_busiest() reads these before assignment.
8047          */
8048         *sds = (struct sd_lb_stats){
8049                 .busiest = NULL,
8050                 .local = NULL,
8051                 .total_load = 0UL,
8052                 .total_capacity = 0UL,
8053                 .busiest_stat = {
8054                         .idle_cpus = UINT_MAX,
8055                         .group_type = group_has_spare,
8056                 },
8057         };
8058 }
8059
8060 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
8061 {
8062         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8063         unsigned long max = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
8064         unsigned long used, free;
8065         unsigned long irq;
8066
8067         irq = cpu_util_irq(rq);
8068
8069         if (unlikely(irq >= max))
8070                 return 1;
8071
8072         /*
8073          * avg_rt.util_avg and avg_dl.util_avg track binary signals
8074          * (running and not running) with weights 0 and 1024 respectively.
8075          * avg_thermal.load_avg tracks thermal pressure and the weighted
8076          * average uses the actual delta max capacity(load).
8077          */
8078         used = READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg);
8079         used += READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg);
8080         used += thermal_load_avg(rq);
8081
8082         if (unlikely(used >= max))
8083                 return 1;
8084
8085         free = max - used;
8086
8087         return scale_irq_capacity(free, irq, max);
8088 }
8089
8090 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
8091 {
8092         unsigned long capacity = scale_rt_capacity(cpu);
8093         struct sched_group *sdg = sd->groups;
8094
8095         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
8096
8097         if (!capacity)
8098                 capacity = 1;
8099
8100         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
8101         sdg->sgc->capacity = capacity;
8102         sdg->sgc->min_capacity = capacity;
8103         sdg->sgc->max_capacity = capacity;
8104 }
8105
8106 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
8107 {
8108         struct sched_domain *child = sd->child;
8109         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
8110         unsigned long capacity, min_capacity, max_capacity;
8111         unsigned long interval;
8112
8113         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
8114         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
8115         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
8116
8117         if (!child) {
8118                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
8119                 return;
8120         }
8121
8122         capacity = 0;
8123         min_capacity = ULONG_MAX;
8124         max_capacity = 0;
8125
8126         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
8127                 /*
8128                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
8129                  * span the current group.
8130                  */
8131
8132                 for_each_cpu(cpu, sched_group_span(sdg)) {
8133                         unsigned long cpu_cap = capacity_of(cpu);
8134
8135                         capacity += cpu_cap;
8136                         min_capacity = min(cpu_cap, min_capacity);
8137                         max_capacity = max(cpu_cap, max_capacity);
8138                 }
8139         } else  {
8140                 /*
8141                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
8142                  * span the current group.
8143                  */
8144
8145                 group = child->groups;
8146                 do {
8147                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
8148
8149                         capacity += sgc->capacity;
8150                         min_capacity = min(sgc->min_capacity, min_capacity);
8151                         max_capacity = max(sgc->max_capacity, max_capacity);
8152                         group = group->next;
8153                 } while (group != child->groups);
8154         }
8155
8156         sdg->sgc->capacity = capacity;
8157         sdg->sgc->min_capacity = min_capacity;
8158         sdg->sgc->max_capacity = max_capacity;
8159 }
8160
8161 /*
8162  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
8163  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
8164  * Return true is the capacity is reduced
8165  */
8166 static inline int
8167 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
8168 {
8169         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
8170                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
8171 }
8172
8173 /*
8174  * Check whether a rq has a misfit task and if it looks like we can actually
8175  * help that task: we can migrate the task to a CPU of higher capacity, or
8176  * the task's current CPU is heavily pressured.
8177  */
8178 static inline int check_misfit_status(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
8179 {
8180         return rq->misfit_task_load &&
8181                 (rq->cpu_capacity_orig < rq->rd->max_cpu_capacity ||
8182                  check_cpu_capacity(rq, sd));
8183 }
8184
8185 /*
8186  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
8187  * groups is inadequate due to ->cpus_ptr constraints.
8188  *
8189  * Imagine a situation of two groups of 4 CPUs each and 4 tasks each with a
8190  * cpumask covering 1 CPU of the first group and 3 CPUs of the second group.
8191  * Something like:
8192  *
8193  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
8194  *              *     * * *
8195  *
8196  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
8197  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
8198  * cpu 3 and leave one of the CPUs in the second group unused.
8199  *
8200  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
8201  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
8202  * moving tasks due to affinity constraints.
8203  *
8204  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
8205  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
8206  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
8207  * to create an effective group imbalance.
8208  *
8209  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
8210  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
8211  * subtle and fragile situation.
8212  */
8213
8214 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
8215 {
8216         return group->sgc->imbalance;
8217 }
8218
8219 /*
8220  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
8221  * be used by some tasks.
8222  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
8223  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
8224  * available capacity for CFS tasks.
8225  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
8226  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
8227  * capacity in meaningful for the load balancer.
8228  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
8229  * any benefit for the load balance.
8230  */
8231 static inline bool
8232 group_has_capacity(unsigned int imbalance_pct, struct sg_lb_stats *sgs)
8233 {
8234         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
8235                 return true;
8236
8237         if ((sgs->group_capacity * imbalance_pct) <
8238                         (sgs->group_runnable * 100))
8239                 return false;
8240
8241         if ((sgs->group_capacity * 100) >
8242                         (sgs->group_util * imbalance_pct))
8243                 return true;
8244
8245         return false;
8246 }
8247
8248 /*
8249  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
8250  *  handle.
8251  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
8252  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
8253  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
8254  *  false.
8255  */
8256 static inline bool
8257 group_is_overloaded(unsigned int imbalance_pct, struct sg_lb_stats *sgs)
8258 {
8259         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
8260                 return false;
8261
8262         if ((sgs->group_capacity * 100) <
8263                         (sgs->group_util * imbalance_pct))
8264                 return true;
8265
8266         if ((sgs->group_capacity * imbalance_pct) <
8267                         (sgs->group_runnable * 100))
8268                 return true;
8269
8270         return false;
8271 }
8272
8273 /*
8274  * group_smaller_min_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
8275  * per-CPU capacity than sched_group ref.
8276  */
8277 static inline bool
8278 group_smaller_min_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
8279 {
8280         return fits_capacity(sg->sgc->min_capacity, ref->sgc->min_capacity);
8281 }
8282
8283 /*
8284  * group_smaller_max_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
8285  * per-CPU capacity_orig than sched_group ref.
8286  */
8287 static inline bool
8288 group_smaller_max_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
8289 {
8290         return fits_capacity(sg->sgc->max_capacity, ref->sgc->max_capacity);
8291 }
8292
8293 static inline enum
8294 group_type group_classify(unsigned int imbalance_pct,
8295                           struct sched_group *group,
8296                           struct sg_lb_stats *sgs)
8297 {
8298         if (group_is_overloaded(imbalance_pct, sgs))
8299                 return group_overloaded;
8300
8301         if (sg_imbalanced(group))
8302                 return group_imbalanced;
8303
8304         if (sgs->group_asym_packing)
8305                 return group_asym_packing;
8306
8307         if (sgs->group_misfit_task_load)
8308                 return group_misfit_task;
8309
8310         if (!group_has_capacity(imbalance_pct, sgs))
8311                 return group_fully_busy;
8312
8313         return group_has_spare;
8314 }
8315
8316 static bool update_nohz_stats(struct rq *rq, bool force)
8317 {
8318 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8319         unsigned int cpu = rq->cpu;
8320
8321         if (!rq->has_blocked_load)
8322                 return false;
8323
8324         if (!cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))
8325                 return false;
8326
8327         if (!force && !time_after(jiffies, rq->last_blocked_load_update_tick))
8328                 return true;
8329
8330         update_blocked_averages(cpu);
8331
8332         return rq->has_blocked_load;
8333 #else
8334         return false;
8335 #endif
8336 }
8337
8338 /**
8339  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
8340  * @env: The load balancing environment.
8341  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
8342  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
8343  * @sg_status: Holds flag indicating the status of the sched_group
8344  */
8345 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
8346                                       struct sched_group *group,
8347                                       struct sg_lb_stats *sgs,
8348                                       int *sg_status)
8349 {
8350         int i, nr_running, local_group;
8351
8352         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
8353
8354         local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(group));
8355
8356         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
8357                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8358
8359                 if ((env->flags & LBF_NOHZ_STATS) && update_nohz_stats(rq, false))
8360                         env->flags |= LBF_NOHZ_AGAIN;
8361
8362                 sgs->group_load += cpu_load(rq);
8363                 sgs->group_util += cpu_util(i);
8364                 sgs->group_runnable += cpu_runnable(rq);
8365                 sgs->sum_h_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
8366
8367                 nr_running = rq->nr_running;
8368                 sgs->sum_nr_running += nr_running;
8369
8370                 if (nr_running > 1)
8371                         *sg_status |= SG_OVERLOAD;
8372
8373                 if (cpu_overutilized(i))
8374                         *sg_status |= SG_OVERUTILIZED;
8375
8376 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8377                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
8378                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
8379 #endif
8380                 /*
8381                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
8382                  */
8383                 if (!nr_running && idle_cpu(i)) {
8384                         sgs->idle_cpus++;
8385                         /* Idle cpu can't have misfit task */
8386                         continue;
8387                 }
8388
8389                 if (local_group)
8390                         continue;
8391
8392                 /* Check for a misfit task on the cpu */
8393                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
8394                     sgs->group_misfit_task_load < rq->misfit_task_load) {
8395                         sgs->group_misfit_task_load = rq->misfit_task_load;
8396                         *sg_status |= SG_OVERLOAD;
8397                 }
8398         }
8399
8400         /* Check if dst CPU is idle and preferred to this group */
8401         if (env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING &&
8402             env->idle != CPU_NOT_IDLE &&
8403             sgs->sum_h_nr_running &&
8404             sched_asym_prefer(env->dst_cpu, group->asym_prefer_cpu)) {
8405                 sgs->group_asym_packing = 1;
8406         }
8407
8408         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
8409
8410         sgs->group_weight = group->group_weight;
8411
8412         sgs->group_type = group_classify(env->sd->imbalance_pct, group, sgs);
8413
8414         /* Computing avg_load makes sense only when group is overloaded */
8415         if (sgs->group_type == group_overloaded)
8416                 sgs->avg_load = (sgs->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8417                                 sgs->group_capacity;
8418 }
8419
8420 /**
8421  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
8422  * @env: The load balancing environment.
8423  * @sds: sched_domain statistics
8424  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
8425  * @sgs: sched_group statistics
8426  *
8427  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
8428  * busiest group.
8429  *
8430  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
8431  * busiest group. %false otherwise.
8432  */
8433 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
8434                                    struct sd_lb_stats *sds,
8435                                    struct sched_group *sg,
8436                                    struct sg_lb_stats *sgs)
8437 {
8438         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
8439
8440         /* Make sure that there is at least one task to pull */
8441         if (!sgs->sum_h_nr_running)
8442                 return false;
8443
8444         /*
8445          * Don't try to pull misfit tasks we can't help.
8446          * We can use max_capacity here as reduction in capacity on some
8447          * CPUs in the group should either be possible to resolve
8448          * internally or be covered by avg_load imbalance (eventually).
8449          */
8450         if (sgs->group_type == group_misfit_task &&
8451             (!group_smaller_max_cpu_capacity(sg, sds->local) ||
8452              sds->local_stat.group_type != group_has_spare))
8453                 return false;
8454
8455         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
8456                 return true;
8457
8458         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
8459                 return false;
8460
8461         /*
8462          * The candidate and the current busiest group are the same type of
8463          * group. Let check which one is the busiest according to the type.
8464          */
8465
8466         switch (sgs->group_type) {
8467         case group_overloaded:
8468                 /* Select the overloaded group with highest avg_load. */
8469                 if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
8470                         return false;
8471                 break;
8472
8473         case group_imbalanced:
8474                 /*
8475                  * Select the 1st imbalanced group as we don't have any way to
8476                  * choose one more than another.
8477                  */
8478                 return false;
8479
8480         case group_asym_packing:
8481                 /* Prefer to move from lowest priority CPU's work */
8482                 if (sched_asym_prefer(sg->asym_prefer_cpu, sds->busiest->asym_prefer_cpu))
8483                         return false;
8484                 break;
8485
8486         case group_misfit_task:
8487                 /*
8488                  * If we have more than one misfit sg go with the biggest
8489                  * misfit.
8490                  */
8491                 if (sgs->group_misfit_task_load < busiest->group_misfit_task_load)
8492                         return false;
8493                 break;
8494
8495         case group_fully_busy:
8496                 /*
8497                  * Select the fully busy group with highest avg_load. In
8498                  * theory, there is no need to pull task from such kind of
8499                  * group because tasks have all compute capacity that they need
8500                  * but we can still improve the overall throughput by reducing
8501                  * contention when accessing shared HW resources.
8502                  *
8503                  * XXX for now avg_load is not computed and always 0 so we
8504                  * select the 1st one.
8505                  */
8506                 if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
8507                         return false;
8508                 break;
8509
8510         case group_has_spare:
8511                 /*
8512                  * Select not overloaded group with lowest number of idle cpus
8513                  * and highest number of running tasks. We could also compare
8514                  * the spare capacity which is more stable but it can end up
8515                  * that the group has less spare capacity but finally more idle
8516                  * CPUs which means less opportunity to pull tasks.
8517                  */
8518                 if (sgs->idle_cpus > busiest->idle_cpus)
8519                         return false;
8520                 else if ((sgs->idle_cpus == busiest->idle_cpus) &&
8521                          (sgs->sum_nr_running <= busiest->sum_nr_running))
8522                         return false;
8523
8524                 break;
8525         }
8526
8527         /*
8528          * Candidate sg has no more than one task per CPU and has higher
8529          * per-CPU capacity. Migrating tasks to less capable CPUs may harm
8530          * throughput. Maximize throughput, power/energy consequences are not
8531          * considered.
8532          */
8533         if ((env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY) &&
8534             (sgs->group_type <= group_fully_busy) &&
8535             (group_smaller_min_cpu_capacity(sds->local, sg)))
8536                 return false;
8537
8538         return true;
8539 }
8540
8541 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8542 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8543 {
8544         if (sgs->sum_h_nr_running > sgs->nr_numa_running)
8545                 return regular;
8546         if (sgs->sum_h_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
8547                 return remote;
8548         return all;
8549 }
8550
8551 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8552 {
8553         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
8554                 return regular;
8555         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
8556                 return remote;
8557         return all;
8558 }
8559 #else
8560 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8561 {
8562         return all;
8563 }
8564
8565 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8566 {
8567         return regular;
8568 }
8569 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
8570
8571
8572 struct sg_lb_stats;
8573
8574 /*
8575  * task_running_on_cpu - return 1 if @p is running on @cpu.
8576  */
8577
8578 static unsigned int task_running_on_cpu(int cpu, struct task_struct *p)
8579 {
8580         /* Task has no contribution or is new */
8581         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
8582                 return 0;
8583
8584         if (task_on_rq_queued(p))
8585                 return 1;
8586
8587         return 0;
8588 }
8589
8590 /**
8591  * idle_cpu_without - would a given CPU be idle without p ?
8592  * @cpu: the processor on which idleness is tested.
8593  * @p: task which should be ignored.
8594  *
8595  * Return: 1 if the CPU would be idle. 0 otherwise.
8596  */
8597 static int idle_cpu_without(int cpu, struct task_struct *p)
8598 {
8599         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8600
8601         if (rq->curr != rq->idle && rq->curr != p)
8602                 return 0;
8603
8604         /*
8605          * rq->nr_running can't be used but an updated version without the
8606          * impact of p on cpu must be used instead. The updated nr_running
8607          * be computed and tested before calling idle_cpu_without().
8608          */
8609
8610 #ifdef CONFIG_SMP
8611         if (rq->ttwu_pending)
8612                 return 0;
8613 #endif
8614
8615         return 1;
8616 }
8617
8618 /*
8619  * update_sg_wakeup_stats - Update sched_group's statistics for wakeup.
8620  * @sd: The sched_domain level to look for idlest group.
8621  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
8622  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
8623  * @p: The task for which we look for the idlest group/CPU.
8624  */
8625 static inline void update_sg_wakeup_stats(struct sched_domain *sd,
8626                                           struct sched_group *group,
8627                                           struct sg_lb_stats *sgs,
8628                                           struct task_struct *p)
8629 {
8630         int i, nr_running;
8631
8632         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
8633
8634         for_each_cpu(i, sched_group_span(group)) {
8635                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8636                 unsigned int local;
8637
8638                 sgs->group_load += cpu_load_without(rq, p);
8639                 sgs->group_util += cpu_util_without(i, p);
8640                 sgs->group_runnable += cpu_runnable_without(rq, p);
8641                 local = task_running_on_cpu(i, p);
8642                 sgs->sum_h_nr_running += rq->cfs.h_nr_running - local;
8643
8644                 nr_running = rq->nr_running - local;
8645                 sgs->sum_nr_running += nr_running;
8646
8647                 /*
8648                  * No need to call idle_cpu_without() if nr_running is not 0
8649                  */
8650                 if (!nr_running && idle_cpu_without(i, p))
8651                         sgs->idle_cpus++;
8652
8653         }
8654
8655         /* Check if task fits in the group */
8656         if (sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
8657             !task_fits_capacity(p, group->sgc->max_capacity)) {
8658                 sgs->group_misfit_task_load = 1;
8659         }
8660
8661         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
8662
8663         sgs->group_weight = group->group_weight;
8664
8665         sgs->group_type = group_classify(sd->imbalance_pct, group, sgs);
8666
8667         /*
8668          * Computing avg_load makes sense only when group is fully busy or
8669          * overloaded
8670          */
8671         if (sgs->group_type == group_fully_busy ||
8672                 sgs->group_type == group_overloaded)
8673                 sgs->avg_load = (sgs->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8674                                 sgs->group_capacity;
8675 }
8676
8677 static bool update_pick_idlest(struct sched_group *idlest,
8678                                struct sg_lb_stats *idlest_sgs,
8679                                struct sched_group *group,
8680                                struct sg_lb_stats *sgs)
8681 {
8682         if (sgs->group_type < idlest_sgs->group_type)
8683                 return true;
8684
8685         if (sgs->group_type > idlest_sgs->group_type)
8686                 return false;
8687
8688         /*
8689          * The candidate and the current idlest group are the same type of
8690          * group. Let check which one is the idlest according to the type.
8691          */
8692
8693         switch (sgs->group_type) {
8694         case group_overloaded:
8695         case group_fully_busy:
8696                 /* Select the group with lowest avg_load. */
8697                 if (idlest_sgs->avg_load <= sgs->avg_load)
8698                         return false;
8699                 break;
8700
8701         case group_imbalanced:
8702         case group_asym_packing:
8703                 /* Those types are not used in the slow wakeup path */
8704                 return false;
8705
8706         case group_misfit_task:
8707                 /* Select group with the highest max capacity */
8708                 if (idlest->sgc->max_capacity >= group->sgc->max_capacity)
8709                         return false;
8710                 break;
8711
8712         case group_has_spare:
8713                 /* Select group with most idle CPUs */
8714                 if (idlest_sgs->idle_cpus > sgs->idle_cpus)
8715                         return false;
8716
8717                 /* Select group with lowest group_util */
8718                 if (idlest_sgs->idle_cpus == sgs->idle_cpus &&
8719                         idlest_sgs->group_util <= sgs->group_util)
8720                         return false;
8721
8722                 break;
8723         }
8724
8725         return true;
8726 }
8727
8728 /*
8729  * find_idlest_group() finds and returns the least busy CPU group within the
8730  * domain.
8731  *
8732  * Assumes p is allowed on at least one CPU in sd.
8733  */
8734 static struct sched_group *
8735 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int this_cpu)
8736 {
8737         struct sched_group *idlest = NULL, *local = NULL, *group = sd->groups;
8738         struct sg_lb_stats local_sgs, tmp_sgs;
8739         struct sg_lb_stats *sgs;
8740         unsigned long imbalance;
8741         struct sg_lb_stats idlest_sgs = {
8742                         .avg_load = UINT_MAX,
8743                         .group_type = group_overloaded,
8744         };
8745
8746         imbalance = scale_load_down(NICE_0_LOAD) *
8747                                 (sd->imbalance_pct-100) / 100;
8748
8749         do {
8750                 int local_group;
8751
8752                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
8753                 if (!cpumask_intersects(sched_group_span(group),
8754                                         p->cpus_ptr))
8755                         continue;
8756
8757                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
8758                                                sched_group_span(group));
8759
8760                 if (local_group) {
8761                         sgs = &local_sgs;
8762                         local = group;
8763                 } else {
8764                         sgs = &tmp_sgs;
8765                 }
8766
8767                 update_sg_wakeup_stats(sd, group, sgs, p);
8768
8769                 if (!local_group && update_pick_idlest(idlest, &idlest_sgs, group, sgs)) {
8770                         idlest = group;
8771                         idlest_sgs = *sgs;
8772                 }
8773
8774         } while (group = group->next, group != sd->groups);
8775
8776
8777         /* There is no idlest group to push tasks to */
8778         if (!idlest)
8779                 return NULL;
8780
8781         /* The local group has been skipped because of CPU affinity */
8782         if (!local)
8783                 return idlest;
8784
8785         /*
8786          * If the local group is idler than the selected idlest group
8787          * don't try and push the task.
8788          */
8789         if (local_sgs.group_type < idlest_sgs.group_type)
8790                 return NULL;
8791
8792         /*
8793          * If the local group is busier than the selected idlest group
8794          * try and push the task.
8795          */
8796         if (local_sgs.group_type > idlest_sgs.group_type)
8797                 return idlest;
8798
8799         switch (local_sgs.group_type) {
8800         case group_overloaded:
8801         case group_fully_busy:
8802                 /*
8803                  * When comparing groups across NUMA domains, it's possible for
8804                  * the local domain to be very lightly loaded relative to the
8805                  * remote domains but "imbalance" skews the comparison making
8806                  * remote CPUs look much more favourable. When considering
8807                  * cross-domain, add imbalance to the load on the remote node
8808                  * and consider staying local.
8809                  */
8810
8811                 if ((sd->flags & SD_NUMA) &&
8812                     ((idlest_sgs.avg_load + imbalance) >= local_sgs.avg_load))
8813                         return NULL;
8814
8815                 /*
8816                  * If the local group is less loaded than the selected
8817                  * idlest group don't try and push any tasks.
8818                  */
8819                 if (idlest_sgs.avg_load >= (local_sgs.avg_load + imbalance))
8820                         return NULL;
8821
8822                 if (100 * local_sgs.avg_load <= sd->imbalance_pct * idlest_sgs.avg_load)
8823                         return NULL;
8824                 break;
8825
8826         case group_imbalanced:
8827         case group_asym_packing:
8828                 /* Those type are not used in the slow wakeup path */
8829                 return NULL;
8830
8831         case group_misfit_task:
8832                 /* Select group with the highest max capacity */
8833                 if (local->sgc->max_capacity >= idlest->sgc->max_capacity)
8834                         return NULL;
8835                 break;
8836
8837         case group_has_spare:
8838                 if (sd->flags & SD_NUMA) {
8839 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8840                         int idlest_cpu;
8841                         /*
8842                          * If there is spare capacity at NUMA, try to select
8843                          * the preferred node
8844                          */
8845                         if (cpu_to_node(this_cpu) == p->numa_preferred_nid)
8846                                 return NULL;
8847
8848                         idlest_cpu = cpumask_first(sched_group_span(idlest));
8849                         if (cpu_to_node(idlest_cpu) == p->numa_preferred_nid)
8850                                 return idlest;
8851 #endif
8852                         /*
8853                          * Otherwise, keep the task on this node to stay close
8854                          * its wakeup source and improve locality. If there is
8855                          * a real need of migration, periodic load balance will
8856                          * take care of it.
8857                          */
8858                         if (local_sgs.idle_cpus)
8859                                 return NULL;
8860                 }
8861
8862                 /*
8863                  * Select group with highest number of idle CPUs. We could also
8864                  * compare the utilization which is more stable but it can end
8865                  * up that the group has less spare capacity but finally more
8866                  * idle CPUs which means more opportunity to run task.
8867                  */
8868                 if (local_sgs.idle_cpus >= idlest_sgs.idle_cpus)
8869                         return NULL;
8870                 break;
8871         }
8872
8873         return idlest;
8874 }
8875
8876 /**
8877  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
8878  * @env: The load balancing environment.
8879  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
8880  */
8881
8882 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8883 {
8884         struct sched_domain *child = env->sd->child;
8885         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
8886         struct sg_lb_stats *local = &sds->local_stat;
8887         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
8888         int sg_status = 0;
8889
8890 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8891         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && READ_ONCE(nohz.has_blocked))
8892                 env->flags |= LBF_NOHZ_STATS;
8893 #endif
8894
8895         do {
8896                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
8897                 int local_group;
8898
8899                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(sg));
8900                 if (local_group) {
8901                         sds->local = sg;
8902                         sgs = local;
8903
8904                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
8905                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
8906                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
8907                 }
8908
8909                 update_sg_lb_stats(env, sg, sgs, &sg_status);
8910
8911                 if (local_group)
8912                         goto next_group;
8913
8914
8915                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
8916                         sds->busiest = sg;
8917                         sds->busiest_stat = *sgs;
8918                 }
8919
8920 next_group:
8921                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
8922                 sds->total_load += sgs->group_load;
8923                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
8924
8925                 sg = sg->next;
8926         } while (sg != env->sd->groups);
8927
8928         /* Tag domain that child domain prefers tasks go to siblings first */
8929         sds->prefer_sibling = child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING;
8930
8931 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8932         if ((env->flags & LBF_NOHZ_AGAIN) &&
8933             cpumask_subset(nohz.idle_cpus_mask, sched_domain_span(env->sd))) {
8934
8935                 WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
8936                            jiffies + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
8937         }
8938 #endif
8939
8940         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
8941                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
8942
8943         if (!env->sd->parent) {
8944                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
8945
8946                 /* update overload indicator if we are at root domain */
8947                 WRITE_ONCE(rd->overload, sg_status & SG_OVERLOAD);
8948
8949                 /* Update over-utilization (tipping point, U >= 0) indicator */
8950                 WRITE_ONCE(rd->overutilized, sg_status & SG_OVERUTILIZED);
8951                 trace_sched_overutilized_tp(rd, sg_status & SG_OVERUTILIZED);
8952         } else if (sg_status & SG_OVERUTILIZED) {
8953                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
8954
8955                 WRITE_ONCE(rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
8956                 trace_sched_overutilized_tp(rd, SG_OVERUTILIZED);
8957         }
8958 }
8959
8960 static inline long adjust_numa_imbalance(int imbalance, int src_nr_running)
8961 {
8962         unsigned int imbalance_min;
8963
8964         /*
8965          * Allow a small imbalance based on a simple pair of communicating
8966          * tasks that remain local when the source domain is almost idle.
8967          */
8968         imbalance_min = 2;
8969         if (src_nr_running <= imbalance_min)
8970                 return 0;
8971
8972         return imbalance;
8973 }
8974
8975 /**
8976  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
8977  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
8978  * @env: load balance environment
8979  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
8980  */
8981 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8982 {
8983         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8984
8985         local = &sds->local_stat;
8986         busiest = &sds->busiest_stat;
8987
8988         if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
8989                 /* Set imbalance to allow misfit tasks to be balanced. */
8990                 env->migration_type = migrate_misfit;
8991                 env->imbalance = 1;
8992                 return;
8993         }
8994
8995         if (busiest->group_type == group_asym_packing) {
8996                 /*
8997                  * In case of asym capacity, we will try to migrate all load to
8998                  * the preferred CPU.
8999                  */
9000                 env->migration_type = migrate_task;
9001                 env->imbalance = busiest->sum_h_nr_running;
9002                 return;
9003         }
9004
9005         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
9006                 /*
9007                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
9008                  * to ensure CPU-load equilibrium, try to move any task to fix
9009                  * the imbalance. The next load balance will take care of
9010                  * balancing back the system.
9011                  */
9012                 env->migration_type = migrate_task;
9013                 env->imbalance = 1;
9014                 return;
9015         }
9016
9017         /*
9018          * Try to use spare capacity of local group without overloading it or
9019          * emptying busiest.
9020          */
9021         if (local->group_type == group_has_spare) {
9022                 if (busiest->group_type > group_fully_busy) {
9023                         /*
9024                          * If busiest is overloaded, try to fill spare
9025                          * capacity. This might end up creating spare capacity
9026                          * in busiest or busiest still being overloaded but
9027                          * there is no simple way to directly compute the
9028                          * amount of load to migrate in order to balance the
9029                          * system.
9030                          */
9031                         env->migration_type = migrate_util;
9032                         env->imbalance = max(local->group_capacity, local->group_util) -
9033                                          local->group_util;
9034
9035                         /*
9036                          * In some cases, the group's utilization is max or even
9037                          * higher than capacity because of migrations but the
9038                          * local CPU is (newly) idle. There is at least one
9039                          * waiting task in this overloaded busiest group. Let's
9040                          * try to pull it.
9041                          */
9042                         if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->imbalance == 0) {
9043                                 env->migration_type = migrate_task;
9044                                 env->imbalance = 1;
9045                         }
9046
9047                         return;
9048                 }
9049
9050                 if (busiest->group_weight == 1 || sds->prefer_sibling) {
9051                         unsigned int nr_diff = busiest->sum_nr_running;
9052                         /*
9053                          * When prefer sibling, evenly spread running tasks on
9054                          * groups.
9055                          */
9056                         env->migration_type = migrate_task;
9057                         lsub_positive(&nr_diff, local->sum_nr_running);
9058                         env->imbalance = nr_diff >> 1;
9059                 } else {
9060
9061                         /*
9062                          * If there is no overload, we just want to even the number of
9063                          * idle cpus.
9064                          */
9065                         env->migration_type = migrate_task;
9066                         env->imbalance = max_t(long, 0, (local->idle_cpus -
9067                                                  busiest->idle_cpus) >> 1);
9068                 }
9069
9070                 /* Consider allowing a small imbalance between NUMA groups */
9071                 if (env->sd->flags & SD_NUMA)
9072                         env->imbalance = adjust_numa_imbalance(env->imbalance,
9073                                                 busiest->sum_nr_running);
9074
9075                 return;
9076         }
9077
9078         /*
9079          * Local is fully busy but has to take more load to relieve the
9080          * busiest group
9081          */
9082         if (local->group_type < group_overloaded) {
9083                 /*
9084                  * Local will become overloaded so the avg_load metrics are
9085                  * finally needed.
9086                  */
9087
9088                 local->avg_load = (local->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9089                                   local->group_capacity;
9090
9091                 sds->avg_load = (sds->total_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9092                                 sds->total_capacity;
9093                 /*
9094                  * If the local group is more loaded than the selected
9095                  * busiest group don't try to pull any tasks.
9096                  */
9097                 if (local->avg_load >= busiest->avg_load) {
9098                         env->imbalance = 0;
9099                         return;
9100                 }
9101         }
9102
9103         /*
9104          * Both group are or will become overloaded and we're trying to get all
9105          * the CPUs to the average_load, so we don't want to push ourselves
9106          * above the average load, nor do we wish to reduce the max loaded CPU
9107          * below the average load. At the same time, we also don't want to
9108          * reduce the group load below the group capacity. Thus we look for
9109          * the minimum possible imbalance.
9110          */
9111         env->migration_type = migrate_load;
9112         env->imbalance = min(
9113                 (busiest->avg_load - sds->avg_load) * busiest->group_capacity,
9114                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
9115         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
9116 }
9117
9118 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
9119
9120 /*
9121  * Decision matrix according to the local and busiest group type:
9122  *
9123  * busiest \ local has_spare fully_busy misfit asym imbalanced overloaded
9124  * has_spare        nr_idle   balanced   N/A    N/A  balanced   balanced
9125  * fully_busy       nr_idle   nr_idle    N/A    N/A  balanced   balanced
9126  * misfit_task      force     N/A        N/A    N/A  force      force
9127  * asym_packing     force     force      N/A    N/A  force      force
9128  * imbalanced       force     force      N/A    N/A  force      force
9129  * overloaded       force     force      N/A    N/A  force      avg_load
9130  *
9131  * N/A :      Not Applicable because already filtered while updating
9132  *            statistics.
9133  * balanced : The system is balanced for these 2 groups.
9134  * force :    Calculate the imbalance as load migration is probably needed.
9135  * avg_load : Only if imbalance is significant enough.
9136  * nr_idle :  dst_cpu is not busy and the number of idle CPUs is quite
9137  *            different in groups.
9138  */
9139
9140 /**
9141  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
9142  * if there is an imbalance.
9143  *
9144  * Also calculates the amount of runnable load which should be moved
9145  * to restore balance.
9146  *
9147  * @env: The load balancing environment.
9148  *
9149  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
9150  */
9151 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
9152 {
9153         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
9154         struct sd_lb_stats sds;
9155
9156         init_sd_lb_stats(&sds);
9157
9158         /*
9159          * Compute the various statistics relevant for load balancing at
9160          * this level.
9161          */
9162         update_sd_lb_stats(env, &sds);
9163
9164         if (sched_energy_enabled()) {
9165                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
9166
9167                 if (rcu_dereference(rd->pd) && !READ_ONCE(rd->overutilized))
9168                         goto out_balanced;
9169         }
9170
9171         local = &sds.local_stat;
9172         busiest = &sds.busiest_stat;
9173
9174         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
9175         if (!sds.busiest)
9176                 goto out_balanced;
9177
9178         /* Misfit tasks should be dealt with regardless of the avg load */
9179         if (busiest->group_type == group_misfit_task)
9180                 goto force_balance;
9181
9182         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
9183         if (busiest->group_type == group_asym_packing)
9184                 goto force_balance;
9185
9186         /*
9187          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
9188          * work because they assume all things are equal, which typically
9189          * isn't true due to cpus_ptr constraints and the like.
9190          */
9191         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
9192                 goto force_balance;
9193
9194         /*
9195          * If the local group is busier than the selected busiest group
9196          * don't try and pull any tasks.
9197          */
9198         if (local->group_type > busiest->group_type)
9199                 goto out_balanced;
9200
9201         /*
9202          * When groups are overloaded, use the avg_load to ensure fairness
9203          * between tasks.
9204          */
9205         if (local->group_type == group_overloaded) {
9206                 /*
9207                  * If the local group is more loaded than the selected
9208                  * busiest group don't try to pull any tasks.
9209                  */
9210                 if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
9211                         goto out_balanced;
9212
9213                 /* XXX broken for overlapping NUMA groups */
9214                 sds.avg_load = (sds.total_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9215                                 sds.total_capacity;
9216
9217                 /*
9218                  * Don't pull any tasks if this group is already above the
9219                  * domain average load.
9220                  */
9221                 if (local->avg_load >= sds.avg_load)
9222                         goto out_balanced;
9223
9224                 /*
9225                  * If the busiest group is more loaded, use imbalance_pct to be
9226                  * conservative.
9227                  */
9228                 if (100 * busiest->avg_load <=
9229                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
9230                         goto out_balanced;
9231         }
9232
9233         /* Try to move all excess tasks to child's sibling domain */
9234         if (sds.prefer_sibling && local->group_type == group_has_spare &&
9235             busiest->sum_nr_running > local->sum_nr_running + 1)
9236                 goto force_balance;
9237
9238         if (busiest->group_type != group_overloaded) {
9239                 if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
9240                         /*
9241                          * If the busiest group is not overloaded (and as a
9242                          * result the local one too) but this CPU is already
9243                          * busy, let another idle CPU try to pull task.
9244                          */
9245                         goto out_balanced;
9246
9247                 if (busiest->group_weight > 1 &&
9248                     local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1))
9249                         /*
9250                          * If the busiest group is not overloaded
9251                          * and there is no imbalance between this and busiest
9252                          * group wrt idle CPUs, it is balanced. The imbalance
9253                          * becomes significant if the diff is greater than 1
9254                          * otherwise we might end up to just move the imbalance
9255                          * on another group. Of course this applies only if
9256                          * there is more than 1 CPU per group.
9257                          */
9258                         goto out_balanced;
9259
9260                 if (busiest->sum_h_nr_running == 1)
9261                         /*
9262                          * busiest doesn't have any tasks waiting to run
9263                          */
9264                         goto out_balanced;
9265         }
9266
9267 force_balance:
9268         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
9269         calculate_imbalance(env, &sds);
9270         return env->imbalance ? sds.busiest : NULL;
9271
9272 out_balanced:
9273         env->imbalance = 0;
9274         return NULL;
9275 }
9276
9277 /*
9278  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the CPUs in the group.
9279  */
9280 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
9281                                      struct sched_group *group)
9282 {
9283         struct rq *busiest = NULL, *rq;
9284         unsigned long busiest_util = 0, busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
9285         unsigned int busiest_nr = 0;
9286         int i;
9287
9288         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
9289                 unsigned long capacity, load, util;
9290                 unsigned int nr_running;
9291                 enum fbq_type rt;
9292
9293                 rq = cpu_rq(i);
9294                 rt = fbq_classify_rq(rq);
9295
9296                 /*
9297                  * We classify groups/runqueues into three groups:
9298                  *  - regular: there are !numa tasks
9299                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
9300                  *  - all:     there is no distinction
9301                  *
9302                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
9303                  * ignore those when there's better options.
9304                  *
9305                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
9306                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
9307                  * queue by moving tasks around inside the node.
9308                  *
9309                  * If we cannot move enough load due to this classification
9310                  * the next pass will adjust the group classification and
9311                  * allow migration of more tasks.
9312                  *
9313                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
9314                  */
9315                 if (rt > env->fbq_type)
9316                         continue;
9317
9318                 capacity = capacity_of(i);
9319                 nr_running = rq->cfs.h_nr_running;
9320
9321                 /*
9322                  * For ASYM_CPUCAPACITY domains, don't pick a CPU that could
9323                  * eventually lead to active_balancing high->low capacity.
9324                  * Higher per-CPU capacity is considered better than balancing
9325                  * average load.
9326                  */
9327                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
9328                     capacity_of(env->dst_cpu) < capacity &&
9329                     nr_running == 1)
9330                         continue;
9331
9332                 switch (env->migration_type) {
9333                 case migrate_load:
9334                         /*
9335                          * When comparing with load imbalance, use cpu_load()
9336                          * which is not scaled with the CPU capacity.
9337                          */
9338                         load = cpu_load(rq);
9339
9340                         if (nr_running == 1 && load > env->imbalance &&
9341                             !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
9342                                 break;
9343
9344                         /*
9345                          * For the load comparisons with the other CPUs,
9346                          * consider the cpu_load() scaled with the CPU
9347                          * capacity, so that the load can be moved away
9348                          * from the CPU that is potentially running at a
9349                          * lower capacity.
9350                          *
9351                          * Thus we're looking for max(load_i / capacity_i),
9352                          * crosswise multiplication to rid ourselves of the
9353                          * division works out to:
9354                          * load_i * capacity_j > load_j * capacity_i;
9355                          * where j is our previous maximum.
9356                          */
9357                         if (load * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
9358                                 busiest_load = load;
9359                                 busiest_capacity = capacity;
9360                                 busiest = rq;
9361                         }
9362                         break;
9363
9364                 case migrate_util:
9365                         util = cpu_util(cpu_of(rq));
9366
9367                         /*
9368                          * Don't try to pull utilization from a CPU with one
9369                          * running task. Whatever its utilization, we will fail
9370                          * detach the task.
9371                          */
9372                         if (nr_running <= 1)
9373                                 continue;
9374
9375                         if (busiest_util < util) {
9376                                 busiest_util = util;
9377                                 busiest = rq;
9378                         }
9379                         break;
9380
9381                 case migrate_task:
9382                         if (busiest_nr < nr_running) {
9383                                 busiest_nr = nr_running;
9384                                 busiest = rq;
9385                         }
9386                         break;
9387
9388                 case migrate_misfit:
9389                         /*
9390                          * For ASYM_CPUCAPACITY domains with misfit tasks we
9391                          * simply seek the "biggest" misfit task.
9392                          */
9393                         if (rq->misfit_task_load > busiest_load) {
9394                                 busiest_load = rq->misfit_task_load;
9395                                 busiest = rq;
9396                         }
9397
9398                         break;
9399
9400                 }
9401         }
9402
9403         return busiest;
9404 }
9405
9406 /*
9407  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
9408  * so long as it is large enough.
9409  */
9410 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
9411
9412 static inline bool
9413 asym_active_balance(struct lb_env *env)
9414 {
9415         /*
9416          * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
9417          * lower priority CPUs in order to pack all tasks in the
9418          * highest priority CPUs.
9419          */
9420         return env->idle != CPU_NOT_IDLE && (env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING) &&
9421                sched_asym_prefer(env->dst_cpu, env->src_cpu);
9422 }
9423
9424 static inline bool
9425 voluntary_active_balance(struct lb_env *env)
9426 {
9427         struct sched_domain *sd = env->sd;
9428
9429         if (asym_active_balance(env))
9430                 return 1;
9431
9432         /*
9433          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
9434          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
9435          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
9436          * available on dst_cpu.
9437          */
9438         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
9439             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
9440                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
9441                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
9442                         return 1;
9443         }
9444
9445         if (env->migration_type == migrate_misfit)
9446                 return 1;
9447
9448         return 0;
9449 }
9450
9451 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
9452 {
9453         struct sched_domain *sd = env->sd;
9454
9455         if (voluntary_active_balance(env))
9456                 return 1;
9457
9458         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
9459 }
9460
9461 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
9462
9463 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
9464 {
9465         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
9466         int cpu;
9467
9468         /*
9469          * Ensure the balancing environment is consistent; can happen
9470          * when the softirq triggers 'during' hotplug.
9471          */
9472         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, env->cpus))
9473                 return 0;
9474
9475         /*
9476          * In the newly idle case, we will allow all the CPUs
9477          * to do the newly idle load balance.
9478          */
9479         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
9480                 return 1;
9481
9482         /* Try to find first idle CPU */
9483         for_each_cpu_and(cpu, group_balance_mask(sg), env->cpus) {
9484                 if (!idle_cpu(cpu))
9485                         continue;
9486
9487                 /* Are we the first idle CPU? */
9488                 return cpu == env->dst_cpu;
9489         }
9490
9491         /* Are we the first CPU of this group ? */
9492         return group_balance_cpu(sg) == env->dst_cpu;
9493 }
9494
9495 /*
9496  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
9497  * tasks if there is an imbalance.
9498  */
9499 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
9500                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
9501                         int *continue_balancing)
9502 {
9503         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
9504         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
9505         struct sched_group *group;
9506         struct rq *busiest;
9507         struct rq_flags rf;
9508         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
9509
9510         struct lb_env env = {
9511                 .sd             = sd,
9512                 .dst_cpu        = this_cpu,
9513                 .dst_rq         = this_rq,
9514                 .dst_grpmask    = sched_group_span(sd->groups),
9515                 .idle           = idle,
9516                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
9517                 .cpus           = cpus,
9518                 .fbq_type       = all,
9519                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
9520         };
9521
9522         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), cpu_active_mask);
9523
9524         schedstat_inc(sd->lb_count[idle]);
9525
9526 redo:
9527         if (!should_we_balance(&env)) {
9528                 *continue_balancing = 0;
9529                 goto out_balanced;
9530         }
9531
9532         group = find_busiest_group(&env);
9533         if (!group) {
9534                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyg[idle]);
9535                 goto out_balanced;
9536         }
9537
9538         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
9539         if (!busiest) {
9540                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyq[idle]);
9541                 goto out_balanced;
9542         }
9543
9544         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
9545
9546         schedstat_add(sd->lb_imbalance[idle], env.imbalance);
9547
9548         env.src_cpu = busiest->cpu;
9549         env.src_rq = busiest;
9550
9551         ld_moved = 0;
9552         if (busiest->nr_running > 1) {
9553                 /*
9554                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
9555                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
9556                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
9557                  * correctly treated as an imbalance.
9558                  */
9559                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
9560                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
9561
9562 more_balance:
9563                 rq_lock_irqsave(busiest, &rf);
9564                 update_rq_clock(busiest);
9565
9566                 /*
9567                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
9568                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
9569                  */
9570                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
9571
9572                 /*
9573                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
9574                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
9575                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
9576                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
9577                  * See task_rq_lock() family for the details.
9578                  */
9579
9580                 rq_unlock(busiest, &rf);
9581
9582                 if (cur_ld_moved) {
9583                         attach_tasks(&env);
9584                         ld_moved += cur_ld_moved;
9585                 }
9586
9587                 local_irq_restore(rf.flags);
9588
9589                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
9590                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
9591                         goto more_balance;
9592                 }
9593
9594                 /*
9595                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
9596                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
9597                  * where they can run. The upper limit on how many times we
9598                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of CPUs in our
9599                  * sched_group.
9600                  *
9601                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
9602                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
9603                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
9604                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
9605                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
9606                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
9607                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
9608                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
9609                  * This however should not happen so much in practice and
9610                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
9611                  * excess load moved.
9612                  */
9613                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
9614
9615                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs */
9616                         __cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
9617
9618                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
9619                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
9620                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
9621                         env.loop         = 0;
9622                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
9623
9624                         /*
9625                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
9626                          * need to continue with same src_cpu.
9627                          */
9628                         goto more_balance;
9629                 }
9630
9631                 /*
9632                  * We failed to reach balance because of affinity.
9633                  */
9634                 if (sd_parent) {
9635                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
9636
9637                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
9638                                 *group_imbalance = 1;
9639                 }
9640
9641                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
9642                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
9643                         __cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
9644                         /*
9645                          * Attempting to continue load balancing at the current
9646                          * sched_domain level only makes sense if there are
9647                          * active CPUs remaining as possible busiest CPUs to
9648                          * pull load from which are not contained within the
9649                          * destination group that is receiving any migrated
9650                          * load.
9651                          */
9652                         if (!cpumask_subset(cpus, env.dst_grpmask)) {
9653                                 env.loop = 0;
9654                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
9655                                 goto redo;
9656                         }
9657                         goto out_all_pinned;
9658                 }
9659         }
9660
9661         if (!ld_moved) {
9662                 schedstat_inc(sd->lb_failed[idle]);
9663                 /*
9664                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
9665                  * We do not want newidle balance, which can be very
9666                  * frequent, pollute the failure counter causing
9667                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
9668                  */
9669                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
9670                         sd->nr_balance_failed++;
9671
9672                 if (need_active_balance(&env)) {
9673                         unsigned long flags;
9674
9675                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
9676
9677                         /*
9678                          * Don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
9679                          * if the curr task on busiest CPU can't be
9680                          * moved to this_cpu:
9681                          */
9682                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu, busiest->curr->cpus_ptr)) {
9683                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
9684                                                             flags);
9685                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
9686                                 goto out_one_pinned;
9687                         }
9688
9689                         /*
9690                          * ->active_balance synchronizes accesses to
9691                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
9692                          * only after active load balance is finished.
9693                          */
9694                         if (!busiest->active_balance) {
9695                                 busiest->active_balance = 1;
9696                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
9697                                 active_balance = 1;
9698                         }
9699                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
9700
9701                         if (active_balance) {
9702                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
9703                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
9704                                         &busiest->active_balance_work);
9705                         }
9706
9707                         /* We've kicked active balancing, force task migration. */
9708                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
9709                 }
9710         } else
9711                 sd->nr_balance_failed = 0;
9712
9713         if (likely(!active_balance) || voluntary_active_balance(&env)) {
9714                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
9715                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
9716         } else {
9717                 /*
9718                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
9719                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
9720                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
9721                  * detach_tasks).
9722                  */
9723                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
9724                         sd->balance_interval *= 2;
9725         }
9726
9727         goto out;
9728
9729 out_balanced:
9730         /*
9731          * We reach balance although we may have faced some affinity
9732          * constraints. Clear the imbalance flag only if other tasks got
9733          * a chance to move and fix the imbalance.
9734          */
9735         if (sd_parent && !(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
9736                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
9737
9738                 if (*group_imbalance)
9739                         *group_imbalance = 0;
9740         }
9741
9742 out_all_pinned:
9743         /*
9744          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
9745          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
9746          * can try to migrate them.
9747          */
9748         schedstat_inc(sd->lb_balanced[idle]);
9749
9750         sd->nr_balance_failed = 0;
9751
9752 out_one_pinned:
9753         ld_moved = 0;
9754
9755         /*
9756          * newidle_balance() disregards balance intervals, so we could
9757          * repeatedly reach this code, which would lead to balance_interval
9758          * skyrocketting in a short amount of time. Skip the balance_interval
9759          * increase logic to avoid that.
9760          */
9761         if (env.idle == CPU_NEWLY_IDLE)
9762                 goto out;
9763
9764         /* tune up the balancing interval */
9765         if ((env.flags & LBF_ALL_PINNED &&
9766              sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
9767             sd->balance_interval < sd->max_interval)
9768                 sd->balance_interval *= 2;
9769 out:
9770         return ld_moved;
9771 }
9772
9773 static inline unsigned long
9774 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
9775 {
9776         unsigned long interval = sd->balance_interval;
9777
9778         if (cpu_busy)
9779                 interval *= sd->busy_factor;
9780
9781         /* scale ms to jiffies */
9782         interval = msecs_to_jiffies(interval);
9783         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
9784
9785         return interval;
9786 }
9787
9788 static inline void
9789 update_next_balance(struct sched_domain *sd, unsigned long *next_balance)
9790 {
9791         unsigned long interval, next;
9792
9793         /* used by idle balance, so cpu_busy = 0 */
9794         interval = get_sd_balance_interval(sd, 0);
9795         next = sd->last_balance + interval;
9796
9797         if (time_after(*next_balance, next))
9798                 *next_balance = next;
9799 }
9800
9801 /*
9802  * active_load_balance_cpu_stop is run by the CPU stopper. It pushes
9803  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
9804  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
9805  * avoids physical / logical imbalances.
9806  */
9807 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
9808 {
9809         struct rq *busiest_rq = data;
9810         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
9811         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
9812         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
9813         struct sched_domain *sd;
9814         struct task_struct *p = NULL;
9815         struct rq_flags rf;
9816
9817         rq_lock_irq(busiest_rq, &rf);
9818         /*
9819          * Between queueing the stop-work and running it is a hole in which
9820          * CPUs can become inactive. We should not move tasks from or to
9821          * inactive CPUs.
9822          */
9823         if (!cpu_active(busiest_cpu) || !cpu_active(target_cpu))
9824                 goto out_unlock;
9825
9826         /* Make sure the requested CPU hasn't gone down in the meantime: */
9827         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
9828                      !busiest_rq->active_balance))
9829                 goto out_unlock;
9830
9831         /* Is there any task to move? */
9832         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
9833                 goto out_unlock;
9834
9835         /*
9836          * This condition is "impossible", if it occurs
9837          * we need to fix it. Originally reported by
9838          * Bjorn Helgaas on a 128-CPU setup.
9839          */
9840         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
9841
9842         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
9843         rcu_read_lock();
9844         for_each_domain(target_cpu, sd) {
9845                 if (cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
9846                         break;
9847         }
9848
9849         if (likely(sd)) {
9850                 struct lb_env env = {
9851                         .sd             = sd,
9852                         .dst_cpu        = target_cpu,
9853                         .dst_rq         = target_rq,
9854                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
9855                         .src_rq         = busiest_rq,
9856                         .idle           = CPU_IDLE,
9857                         /*
9858                          * can_migrate_task() doesn't need to compute new_dst_cpu
9859                          * for active balancing. Since we have CPU_IDLE, but no
9860                          * @dst_grpmask we need to make that test go away with lying
9861                          * about DST_PINNED.
9862                          */
9863                         .flags          = LBF_DST_PINNED,
9864                 };
9865
9866                 schedstat_inc(sd->alb_count);
9867                 update_rq_clock(busiest_rq);
9868
9869                 p = detach_one_task(&env);
9870                 if (p) {
9871                         schedstat_inc(sd->alb_pushed);
9872                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
9873                         sd->nr_balance_failed = 0;
9874                 } else {
9875                         schedstat_inc(sd->alb_failed);
9876                 }
9877         }
9878         rcu_read_unlock();
9879 out_unlock:
9880         busiest_rq->active_balance = 0;
9881         rq_unlock(busiest_rq, &rf);
9882
9883         if (p)
9884                 attach_one_task(target_rq, p);
9885
9886         local_irq_enable();
9887
9888         return 0;
9889 }
9890
9891 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
9892
9893 /*
9894  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
9895  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
9896  */
9897 void update_max_interval(void)
9898 {
9899         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
9900 }
9901
9902 /*
9903  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
9904  * and initiates a balancing operation if so.
9905  *
9906  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
9907  */
9908 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
9909 {
9910         int continue_balancing = 1;
9911         int cpu = rq->cpu;
9912         int busy = idle != CPU_IDLE && !sched_idle_cpu(cpu);
9913         unsigned long interval;
9914         struct sched_domain *sd;
9915         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
9916         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
9917         int update_next_balance = 0;
9918         int need_serialize, need_decay = 0;
9919         u64 max_cost = 0;
9920
9921         rcu_read_lock();
9922         for_each_domain(cpu, sd) {
9923                 /*
9924                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
9925                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
9926                  */
9927                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
9928                         sd->max_newidle_lb_cost =
9929                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
9930                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
9931                         need_decay = 1;
9932                 }
9933                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
9934
9935                 /*
9936                  * Stop the load balance at this level. There is another
9937                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
9938                  * actively.
9939                  */
9940                 if (!continue_balancing) {
9941                         if (need_decay)
9942                                 continue;
9943                         break;
9944                 }
9945
9946                 interval = get_sd_balance_interval(sd, busy);
9947
9948                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
9949                 if (need_serialize) {
9950                         if (!spin_trylock(&balancing))
9951                                 goto out;
9952                 }
9953
9954                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
9955                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
9956                                 /*
9957                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
9958                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
9959                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
9960                                  */
9961                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
9962                                 busy = idle != CPU_IDLE && !sched_idle_cpu(cpu);
9963                         }
9964                         sd->last_balance = jiffies;
9965                         interval = get_sd_balance_interval(sd, busy);
9966                 }
9967                 if (need_serialize)
9968                         spin_unlock(&balancing);
9969 out:
9970                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
9971                         next_balance = sd->last_balance + interval;
9972                         update_next_balance = 1;
9973                 }
9974         }
9975         if (need_decay) {
9976                 /*
9977                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
9978                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
9979                  */
9980                 rq->max_idle_balance_cost =
9981                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
9982         }
9983         rcu_read_unlock();
9984
9985         /*
9986          * next_balance will be updated only when there is a need.
9987          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
9988          * updated.
9989          */
9990         if (likely(update_next_balance)) {
9991                 rq->next_balance = next_balance;
9992
9993 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9994                 /*
9995                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
9996                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
9997                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
9998                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
9999                  * balance for itself and we need to update the
10000                  * nohz.next_balance accordingly.
10001                  */
10002                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
10003                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
10004 #endif
10005         }
10006 }
10007
10008 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
10009 {
10010         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
10011 }
10012
10013 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
10014 /*
10015  * idle load balancing details
10016  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
10017  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
10018  *   load balancing for all the idle CPUs.
10019  * - HK_FLAG_MISC CPUs are used for this task, because HK_FLAG_SCHED not set
10020  *   anywhere yet.
10021  */
10022
10023 static inline int find_new_ilb(void)
10024 {
10025         int ilb;
10026
10027         for_each_cpu_and(ilb, nohz.idle_cpus_mask,
10028                               housekeeping_cpumask(HK_FLAG_MISC)) {
10029                 if (idle_cpu(ilb))
10030                         return ilb;
10031         }
10032
10033         return nr_cpu_ids;
10034 }
10035
10036 /*
10037  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick any
10038  * idle CPU in the HK_FLAG_MISC housekeeping set (if there is one).
10039  */
10040 static void kick_ilb(unsigned int flags)
10041 {
10042         int ilb_cpu;
10043
10044         /*
10045          * Increase nohz.next_balance only when if full ilb is triggered but
10046          * not if we only update stats.
10047          */
10048         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
10049                 nohz.next_balance = jiffies+1;
10050
10051         ilb_cpu = find_new_ilb();
10052
10053         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
10054                 return;
10055
10056         /*
10057          * Access to rq::nohz_csd is serialized by NOHZ_KICK_MASK; he who sets
10058          * the first flag owns it; cleared by nohz_csd_func().
10059          */
10060         flags = atomic_fetch_or(flags, nohz_flags(ilb_cpu));
10061         if (flags & NOHZ_KICK_MASK)
10062                 return;
10063
10064         /*
10065          * This way we generate an IPI on the target CPU which
10066          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
10067          * will be run before returning from the IPI.
10068          */
10069         smp_call_function_single_async(ilb_cpu, &cpu_rq(ilb_cpu)->nohz_csd);
10070 }
10071
10072 /*
10073  * Current decision point for kicking the idle load balancer in the presence
10074  * of idle CPUs in the system.
10075  */
10076 static void nohz_balancer_kick(struct rq *rq)
10077 {
10078         unsigned long now = jiffies;
10079         struct sched_domain_shared *sds;
10080         struct sched_domain *sd;
10081         int nr_busy, i, cpu = rq->cpu;
10082         unsigned int flags = 0;
10083
10084         if (unlikely(rq->idle_balance))
10085                 return;
10086
10087         /*
10088          * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
10089          * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
10090          */
10091         nohz_balance_exit_idle(rq);
10092
10093         /*
10094          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
10095          * balancing.
10096          */
10097         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
10098                 return;
10099
10100         if (READ_ONCE(nohz.has_blocked) &&
10101             time_after(now, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
10102                 flags = NOHZ_STATS_KICK;
10103
10104         if (time_before(now, nohz.next_balance))
10105                 goto out;
10106
10107         if (rq->nr_running >= 2) {
10108                 flags = NOHZ_KICK_MASK;
10109                 goto out;
10110         }
10111
10112         rcu_read_lock();
10113
10114         sd = rcu_dereference(rq->sd);
10115         if (sd) {
10116                 /*
10117                  * If there's a CFS task and the current CPU has reduced
10118                  * capacity; kick the ILB to see if there's a better CPU to run
10119                  * on.
10120                  */
10121                 if (rq->cfs.h_nr_running >= 1 && check_cpu_capacity(rq, sd)) {
10122                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
10123                         goto unlock;
10124                 }
10125         }
10126
10127         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_packing, cpu));
10128         if (sd) {
10129                 /*
10130                  * When ASYM_PACKING; see if there's a more preferred CPU
10131                  * currently idle; in which case, kick the ILB to move tasks
10132                  * around.
10133                  */
10134                 for_each_cpu_and(i, sched_domain_span(sd), nohz.idle_cpus_mask) {
10135                         if (sched_asym_prefer(i, cpu)) {
10136                                 flags = NOHZ_KICK_MASK;
10137                                 goto unlock;
10138                         }
10139                 }
10140         }
10141
10142         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_cpucapacity, cpu));
10143         if (sd) {
10144                 /*
10145                  * When ASYM_CPUCAPACITY; see if there's a higher capacity CPU
10146                  * to run the misfit task on.
10147                  */
10148                 if (check_misfit_status(rq, sd)) {
10149                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
10150                         goto unlock;
10151                 }
10152
10153                 /*
10154                  * For asymmetric systems, we do not want to nicely balance
10155                  * cache use, instead we want to embrace asymmetry and only
10156                  * ensure tasks have enough CPU capacity.
10157                  *
10158                  * Skip the LLC logic because it's not relevant in that case.
10159                  */
10160                 goto unlock;
10161         }
10162
10163         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
10164         if (sds) {
10165                 /*
10166                  * If there is an imbalance between LLC domains (IOW we could
10167                  * increase the overall cache use), we need some less-loaded LLC
10168                  * domain to pull some load. Likewise, we may need to spread
10169                  * load within the current LLC domain (e.g. packed SMT cores but
10170                  * other CPUs are idle). We can't really know from here how busy
10171                  * the others are - so just get a nohz balance going if it looks
10172                  * like this LLC domain has tasks we could move.
10173                  */
10174                 nr_busy = atomic_read(&sds->nr_busy_cpus);
10175                 if (nr_busy > 1) {
10176                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
10177                         goto unlock;
10178                 }
10179         }
10180 unlock:
10181         rcu_read_unlock();
10182 out:
10183         if (flags)
10184                 kick_ilb(flags);
10185 }
10186
10187 static void set_cpu_sd_state_busy(int cpu)
10188 {
10189         struct sched_domain *sd;
10190
10191         rcu_read_lock();
10192         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
10193
10194         if (!sd || !sd->nohz_idle)
10195                 goto unlock;
10196         sd->nohz_idle = 0;
10197
10198         atomic_inc(&sd->shared->nr_busy_cpus);
10199 unlock:
10200         rcu_read_unlock();
10201 }
10202
10203 void nohz_balance_exit_idle(struct rq *rq)
10204 {
10205         SCHED_WARN_ON(rq != this_rq());
10206
10207         if (likely(!rq->nohz_tick_stopped))
10208                 return;
10209
10210         rq->nohz_tick_stopped = 0;
10211         cpumask_clear_cpu(rq->cpu, nohz.idle_cpus_mask);
10212         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
10213
10214         set_cpu_sd_state_busy(rq->cpu);
10215 }
10216
10217 static void set_cpu_sd_state_idle(int cpu)
10218 {
10219         struct sched_domain *sd;
10220
10221         rcu_read_lock();
10222         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
10223
10224         if (!sd || sd->nohz_idle)
10225                 goto unlock;
10226         sd->nohz_idle = 1;
10227
10228         atomic_dec(&sd->shared->nr_busy_cpus);
10229 unlock:
10230         rcu_read_unlock();
10231 }
10232
10233 /*
10234  * This routine will record that the CPU is going idle with tick stopped.
10235  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
10236  */
10237 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
10238 {
10239         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
10240
10241         SCHED_WARN_ON(cpu != smp_processor_id());
10242
10243         /* If this CPU is going down, then nothing needs to be done: */
10244         if (!cpu_active(cpu))
10245                 return;
10246
10247         /* Spare idle load balancing on CPUs that don't want to be disturbed: */
10248         if (!housekeeping_cpu(cpu, HK_FLAG_SCHED))
10249                 return;
10250
10251         /*
10252          * Can be set safely without rq->lock held
10253          * If a clear happens, it will have evaluated last additions because
10254          * rq->lock is held during the check and the clear
10255          */
10256         rq->has_blocked_load = 1;
10257
10258         /*
10259          * The tick is still stopped but load could have been added in the
10260          * meantime. We set the nohz.has_blocked flag to trig a check of the
10261          * *_avg. The CPU is already part of nohz.idle_cpus_mask so the clear
10262          * of nohz.has_blocked can only happen after checking the new load
10263          */
10264         if (rq->nohz_tick_stopped)
10265                 goto out;
10266
10267         /* If we're a completely isolated CPU, we don't play: */
10268         if (on_null_domain(rq))
10269                 return;
10270
10271         rq->nohz_tick_stopped = 1;
10272
10273         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
10274         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
10275
10276         /*
10277          * Ensures that if nohz_idle_balance() fails to observe our
10278          * @idle_cpus_mask store, it must observe the @has_blocked
10279          * store.
10280          */
10281         smp_mb__after_atomic();
10282
10283         set_cpu_sd_state_idle(cpu);
10284
10285 out:
10286         /*
10287          * Each time a cpu enter idle, we assume that it has blocked load and
10288          * enable the periodic update of the load of idle cpus
10289          */
10290         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
10291 }
10292
10293 /*
10294  * Internal function that runs load balance for all idle cpus. The load balance
10295  * can be a simple update of blocked load or a complete load balance with
10296  * tasks movement depending of flags.
10297  * The function returns false if the loop has stopped before running
10298  * through all idle CPUs.
10299  */
10300 static bool _nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, unsigned int flags,
10301                                enum cpu_idle_type idle)
10302 {
10303         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
10304         unsigned long now = jiffies;
10305         unsigned long next_balance = now + 60*HZ;
10306         bool has_blocked_load = false;
10307         int update_next_balance = 0;
10308         int this_cpu = this_rq->cpu;
10309         int balance_cpu;
10310         int ret = false;
10311         struct rq *rq;
10312
10313         SCHED_WARN_ON((flags & NOHZ_KICK_MASK) == NOHZ_BALANCE_KICK);
10314
10315         /*
10316          * We assume there will be no idle load after this update and clear
10317          * the has_blocked flag. If a cpu enters idle in the mean time, it will
10318          * set the has_blocked flag and trig another update of idle load.
10319          * Because a cpu that becomes idle, is added to idle_cpus_mask before
10320          * setting the flag, we are sure to not clear the state and not
10321          * check the load of an idle cpu.
10322          */
10323         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 0);
10324
10325         /*
10326          * Ensures that if we miss the CPU, we must see the has_blocked
10327          * store from nohz_balance_enter_idle().
10328          */
10329         smp_mb();
10330
10331         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
10332                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
10333                         continue;
10334
10335                 /*
10336                  * If this CPU gets work to do, stop the load balancing
10337                  * work being done for other CPUs. Next load
10338                  * balancing owner will pick it up.
10339                  */
10340                 if (need_resched()) {
10341                         has_blocked_load = true;
10342                         goto abort;
10343                 }
10344
10345                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
10346
10347                 has_blocked_load |= update_nohz_stats(rq, true);
10348
10349                 /*
10350                  * If time for next balance is due,
10351                  * do the balance.
10352                  */
10353                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
10354                         struct rq_flags rf;
10355
10356                         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
10357                         update_rq_clock(rq);
10358                         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
10359
10360                         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
10361                                 rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
10362                 }
10363
10364                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
10365                         next_balance = rq->next_balance;
10366                         update_next_balance = 1;
10367                 }
10368         }
10369
10370         /*
10371          * next_balance will be updated only when there is a need.
10372          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
10373          * updated.
10374          */
10375         if (likely(update_next_balance))
10376                 nohz.next_balance = next_balance;
10377
10378         /* Newly idle CPU doesn't need an update */
10379         if (idle != CPU_NEWLY_IDLE) {
10380                 update_blocked_averages(this_cpu);
10381                 has_blocked_load |= this_rq->has_blocked_load;
10382         }
10383
10384         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
10385                 rebalance_domains(this_rq, CPU_IDLE);
10386
10387         WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
10388                 now + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
10389
10390         /* The full idle balance loop has been done */
10391         ret = true;
10392
10393 abort:
10394         /* There is still blocked load, enable periodic update */
10395         if (has_blocked_load)
10396                 WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
10397
10398         return ret;
10399 }
10400
10401 /*
10402  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
10403  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
10404  */
10405 static bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
10406 {
10407         unsigned int flags = this_rq->nohz_idle_balance;
10408
10409         if (!flags)
10410                 return false;
10411
10412         this_rq->nohz_idle_balance = 0;
10413
10414         if (idle != CPU_IDLE)
10415                 return false;
10416
10417         _nohz_idle_balance(this_rq, flags, idle);
10418
10419         return true;
10420 }
10421
10422 static void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq)
10423 {
10424         int this_cpu = this_rq->cpu;
10425
10426         /*
10427          * This CPU doesn't want to be disturbed by scheduler
10428          * housekeeping
10429          */
10430         if (!housekeeping_cpu(this_cpu, HK_FLAG_SCHED))
10431                 return;
10432
10433         /* Will wake up very soon. No time for doing anything else*/
10434         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost)
10435                 return;
10436
10437         /* Don't need to update blocked load of idle CPUs*/
10438         if (!READ_ONCE(nohz.has_blocked) ||
10439             time_before(jiffies, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
10440                 return;
10441
10442         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
10443         /*
10444          * This CPU is going to be idle and blocked load of idle CPUs
10445          * need to be updated. Run the ilb locally as it is a good
10446          * candidate for ilb instead of waking up another idle CPU.
10447          * Kick an normal ilb if we failed to do the update.
10448          */
10449         if (!_nohz_idle_balance(this_rq, NOHZ_STATS_KICK, CPU_NEWLY_IDLE))
10450                 kick_ilb(NOHZ_STATS_KICK);
10451         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
10452 }
10453
10454 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
10455 static inline void nohz_balancer_kick(struct rq *rq) { }
10456
10457 static inline bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
10458 {
10459         return false;
10460 }
10461
10462 static inline void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq) { }
10463 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
10464
10465 /*
10466  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
10467  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
10468  *
10469  * Returns:
10470  *   < 0 - we released the lock and there are !fair tasks present
10471  *     0 - failed, no new tasks
10472  *   > 0 - success, new (fair) tasks present
10473  */
10474 static int newidle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf)
10475 {
10476         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
10477         int this_cpu = this_rq->cpu;
10478         struct sched_domain *sd;
10479         int pulled_task = 0;
10480         u64 curr_cost = 0;
10481
10482         update_misfit_status(NULL, this_rq);
10483         /*
10484          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
10485          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
10486          */
10487         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
10488
10489         /*
10490          * Do not pull tasks towards !active CPUs...
10491          */
10492         if (!cpu_active(this_cpu))
10493                 return 0;
10494
10495         /*
10496          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
10497          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
10498          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
10499          * re-start the picking loop.
10500          */
10501         rq_unpin_lock(this_rq, rf);
10502
10503         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
10504             !READ_ONCE(this_rq->rd->overload)) {
10505
10506                 rcu_read_lock();
10507                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
10508                 if (sd)
10509                         update_next_balance(sd, &next_balance);
10510                 rcu_read_unlock();
10511
10512                 nohz_newidle_balance(this_rq);
10513
10514                 goto out;
10515         }
10516
10517         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
10518
10519         update_blocked_averages(this_cpu);
10520         rcu_read_lock();
10521         for_each_domain(this_cpu, sd) {
10522                 int continue_balancing = 1;
10523                 u64 t0, domain_cost;
10524
10525                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
10526                         update_next_balance(sd, &next_balance);
10527                         break;
10528                 }
10529
10530                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
10531                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
10532
10533                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
10534                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
10535                                                    &continue_balancing);
10536
10537                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
10538                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
10539                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
10540
10541                         curr_cost += domain_cost;
10542                 }
10543
10544                 update_next_balance(sd, &next_balance);
10545
10546                 /*
10547                  * Stop searching for tasks to pull if there are
10548                  * now runnable tasks on this rq.
10549                  */
10550                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
10551                         break;
10552         }
10553         rcu_read_unlock();
10554
10555         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
10556
10557         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
10558                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
10559
10560 out:
10561         /*
10562          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
10563          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
10564          * pretend we pulled a task.
10565          */
10566         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
10567                 pulled_task = 1;
10568
10569         /* Move the next balance forward */
10570         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
10571                 this_rq->next_balance = next_balance;
10572
10573         /* Is there a task of a high priority class? */
10574         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
10575                 pulled_task = -1;
10576
10577         if (pulled_task)
10578                 this_rq->idle_stamp = 0;
10579
10580         rq_repin_lock(this_rq, rf);
10581
10582         return pulled_task;
10583 }
10584
10585 /*
10586  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
10587  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
10588  */
10589 static __latent_entropy void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
10590 {
10591         struct rq *this_rq = this_rq();
10592         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
10593                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
10594
10595         /*
10596          * If this CPU has a pending nohz_balance_kick, then do the
10597          * balancing on behalf of the other idle CPUs whose ticks are
10598          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
10599          * give the idle CPUs a chance to load balance. Else we may
10600          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
10601          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
10602          */
10603         if (nohz_idle_balance(this_rq, idle))
10604                 return;
10605
10606         /* normal load balance */
10607         update_blocked_averages(this_rq->cpu);
10608         rebalance_domains(this_rq, idle);
10609 }
10610
10611 /*
10612  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
10613  */
10614 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
10615 {
10616         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
10617         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
10618                 return;
10619
10620         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
10621                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
10622
10623         nohz_balancer_kick(rq);
10624 }
10625
10626 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
10627 {
10628         update_sysctl();
10629
10630         update_runtime_enabled(rq);
10631 }
10632
10633 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
10634 {
10635         update_sysctl();
10636
10637         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
10638         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
10639 }
10640
10641 #endif /* CONFIG_SMP */
10642
10643 /*
10644  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class.
10645  *
10646  * NOTE: This function can be called remotely by the tick offload that
10647  * goes along full dynticks. Therefore no local assumption can be made
10648  * and everything must be accessed through the @rq and @curr passed in
10649  * parameters.
10650  */
10651 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
10652 {
10653         struct cfs_rq *cfs_rq;
10654         struct sched_entity *se = &curr->se;
10655
10656         for_each_sched_entity(se) {
10657                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10658                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
10659         }
10660
10661         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
10662                 task_tick_numa(rq, curr);
10663
10664         update_misfit_status(curr, rq);
10665         update_overutilized_status(task_rq(curr));
10666 }
10667
10668 /*
10669  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
10670  *  - child not yet on the tasklist
10671  *  - preemption disabled
10672  */
10673 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
10674 {
10675         struct cfs_rq *cfs_rq;
10676         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
10677         struct rq *rq = this_rq();
10678         struct rq_flags rf;
10679
10680         rq_lock(rq, &rf);
10681         update_rq_clock(rq);
10682
10683         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
10684         curr = cfs_rq->curr;
10685         if (curr) {
10686                 update_curr(cfs_rq);
10687                 se->vruntime = curr->vruntime;
10688         }
10689         place_entity(cfs_rq, se, 1);
10690
10691         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
10692                 /*
10693                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
10694                  * 'current' within the tree based on its new key value.
10695                  */
10696                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
10697                 resched_curr(rq);
10698         }
10699
10700         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
10701         rq_unlock(rq, &rf);
10702 }
10703
10704 /*
10705  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
10706  * the current task.
10707  */
10708 static void
10709 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
10710 {
10711         if (!task_on_rq_queued(p))
10712                 return;
10713
10714         if (rq->cfs.nr_running == 1)
10715                 return;
10716
10717         /*
10718          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
10719          * our priority decreased, or if we are not currently running on
10720          * this runqueue and our priority is higher than the current's
10721          */
10722         if (rq->curr == p) {
10723                 if (p->prio > oldprio)
10724                         resched_curr(rq);
10725         } else
10726                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
10727 }
10728
10729 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
10730 {
10731         struct sched_entity *se = &p->se;
10732
10733         /*
10734          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
10735          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
10736          * vruntime.
10737          */
10738         if (p->on_rq)
10739                 return true;
10740
10741         /*
10742          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
10743          * But there are some cases where it has already been normalized:
10744          *
10745          * - A forked child which is waiting for being woken up by
10746          *   wake_up_new_task().
10747          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
10748          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
10749          */
10750         if (!se->sum_exec_runtime ||
10751             (p->state == TASK_WAKING && p->sched_remote_wakeup))
10752                 return true;
10753
10754         return false;
10755 }
10756
10757 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10758 /*
10759  * Propagate the changes of the sched_entity across the tg tree to make it
10760  * visible to the root
10761  */
10762 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
10763 {
10764         struct cfs_rq *cfs_rq;
10765
10766         /* Start to propagate at parent */
10767         se = se->parent;
10768
10769         for_each_sched_entity(se) {
10770                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10771
10772                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
10773                         break;
10774
10775                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
10776         }
10777 }
10778 #else
10779 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se) { }
10780 #endif
10781
10782 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
10783 {
10784         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10785
10786         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
10787         update_load_avg(cfs_rq, se, 0);
10788         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
10789         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
10790         propagate_entity_cfs_rq(se);
10791 }
10792
10793 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
10794 {
10795         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10796
10797 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10798         /*
10799          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
10800          * class maintain depth value), reset depth properly.
10801          */
10802         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
10803 #endif
10804
10805         /* Synchronize entity with its cfs_rq */
10806         update_load_avg(cfs_rq, se, sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD) ? 0 : SKIP_AGE_LOAD);
10807         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
10808         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
10809         propagate_entity_cfs_rq(se);
10810 }
10811
10812 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
10813 {
10814         struct sched_entity *se = &p->se;
10815         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10816
10817         if (!vruntime_normalized(p)) {
10818                 /*
10819                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
10820                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
10821                  */
10822                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
10823                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
10824         }
10825
10826         detach_entity_cfs_rq(se);
10827 }
10828
10829 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
10830 {
10831         struct sched_entity *se = &p->se;
10832         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10833
10834         attach_entity_cfs_rq(se);
10835
10836         if (!vruntime_normalized(p))
10837                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
10838 }
10839
10840 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
10841 {
10842         detach_task_cfs_rq(p);
10843 }
10844
10845 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
10846 {
10847         attach_task_cfs_rq(p);
10848
10849         if (task_on_rq_queued(p)) {
10850                 /*
10851                  * We were most likely switched from sched_rt, so
10852                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
10853                  * if we can still preempt the current task.
10854                  */
10855                 if (rq->curr == p)
10856                         resched_curr(rq);
10857                 else
10858                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
10859         }
10860 }
10861
10862 /* Account for a task changing its policy or group.
10863  *
10864  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
10865  * migrates between groups/classes.
10866  */
10867 static void set_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool first)
10868 {
10869         struct sched_entity *se = &p->se;
10870
10871 #ifdef CONFIG_SMP
10872         if (task_on_rq_queued(p)) {
10873                 /*
10874                  * Move the next running task to the front of the list, so our
10875                  * cfs_tasks list becomes MRU one.
10876                  */
10877                 list_move(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
10878         }
10879 #endif
10880
10881         for_each_sched_entity(se) {
10882                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10883
10884                 set_next_entity(cfs_rq, se);
10885                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
10886                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
10887         }
10888 }
10889
10890 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
10891 {
10892         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT_CACHED;
10893         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
10894 #ifndef CONFIG_64BIT
10895         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
10896 #endif
10897 #ifdef CONFIG_SMP
10898         raw_spin_lock_init(&cfs_rq->removed.lock);
10899 #endif
10900 }
10901
10902 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10903 static void task_set_group_fair(struct task_struct *p)
10904 {
10905         struct sched_entity *se = &p->se;
10906
10907         set_task_rq(p, task_cpu(p));
10908         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
10909 }
10910
10911 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
10912 {
10913         detach_task_cfs_rq(p);
10914         set_task_rq(p, task_cpu(p));
10915
10916 #ifdef CONFIG_SMP
10917         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
10918         p->se.avg.last_update_time = 0;
10919 #endif
10920         attach_task_cfs_rq(p);
10921 }
10922
10923 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p, int type)
10924 {
10925         switch (type) {
10926         case TASK_SET_GROUP:
10927                 task_set_group_fair(p);
10928                 break;
10929
10930         case TASK_MOVE_GROUP:
10931                 task_move_group_fair(p);
10932                 break;
10933         }
10934 }
10935
10936 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
10937 {
10938         int i;
10939
10940         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
10941
10942         for_each_possible_cpu(i) {
10943                 if (tg->cfs_rq)
10944                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
10945                 if (tg->se)
10946                         kfree(tg->se[i]);
10947         }
10948
10949         kfree(tg->cfs_rq);
10950         kfree(tg->se);
10951 }
10952
10953 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
10954 {
10955         struct sched_entity *se;
10956         struct cfs_rq *cfs_rq;
10957         int i;
10958
10959         tg->cfs_rq = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(cfs_rq), GFP_KERNEL);
10960         if (!tg->cfs_rq)
10961                 goto err;
10962         tg->se = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(se), GFP_KERNEL);
10963         if (!tg->se)
10964                 goto err;
10965
10966         tg->shares = NICE_0_LOAD;
10967
10968         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
10969
10970         for_each_possible_cpu(i) {
10971                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
10972                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
10973                 if (!cfs_rq)
10974                         goto err;
10975
10976                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
10977                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
10978                 if (!se)
10979                         goto err_free_rq;
10980
10981                 init_cfs_rq(cfs_rq);
10982                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
10983                 init_entity_runnable_average(se);
10984         }
10985
10986         return 1;
10987
10988 err_free_rq:
10989         kfree(cfs_rq);
10990 err:
10991         return 0;
10992 }
10993
10994 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg)
10995 {
10996         struct sched_entity *se;
10997         struct rq_flags rf;
10998         struct rq *rq;
10999         int i;
11000
11001         for_each_possible_cpu(i) {
11002                 rq = cpu_rq(i);
11003                 se = tg->se[i];
11004                 rq_lock_irq(rq, &rf);
11005                 update_rq_clock(rq);
11006                 attach_entity_cfs_rq(se);
11007                 sync_throttle(tg, i);
11008                 rq_unlock_irq(rq, &rf);
11009         }
11010 }
11011
11012 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
11013 {
11014         unsigned long flags;
11015         struct rq *rq;
11016         int cpu;
11017
11018         for_each_possible_cpu(cpu) {
11019                 if (tg->se[cpu])
11020                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
11021
11022                 /*
11023                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
11024                  * check on_list without danger of it being re-added.
11025                  */
11026                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
11027                         continue;
11028
11029                 rq = cpu_rq(cpu);
11030
11031                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
11032                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
11033                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
11034         }
11035 }
11036
11037 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
11038                         struct sched_entity *se, int cpu,
11039                         struct sched_entity *parent)
11040 {
11041         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
11042
11043         cfs_rq->tg = tg;
11044         cfs_rq->rq = rq;
11045         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
11046
11047         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
11048         tg->se[cpu] = se;
11049
11050         /* se could be NULL for root_task_group */
11051         if (!se)
11052                 return;
11053
11054         if (!parent) {
11055                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
11056                 se->depth = 0;
11057         } else {
11058                 se->cfs_rq = parent->my_q;
11059                 se->depth = parent->depth + 1;
11060         }
11061
11062         se->my_q = cfs_rq;
11063         /* guarantee group entities always have weight */
11064         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
11065         se->parent = parent;
11066 }
11067
11068 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
11069
11070 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
11071 {
11072         int i;
11073
11074         /*
11075          * We can't change the weight of the root cgroup.
11076          */
11077         if (!tg->se[0])
11078                 return -EINVAL;
11079
11080         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
11081
11082         mutex_lock(&shares_mutex);
11083         if (tg->shares == shares)
11084                 goto done;
11085
11086         tg->shares = shares;
11087         for_each_possible_cpu(i) {
11088                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
11089                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
11090                 struct rq_flags rf;
11091
11092                 /* Propagate contribution to hierarchy */
11093                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
11094                 update_rq_clock(rq);
11095                 for_each_sched_entity(se) {
11096                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
11097                         update_cfs_group(se);
11098                 }
11099                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
11100         }
11101
11102 done:
11103         mutex_unlock(&shares_mutex);
11104         return 0;
11105 }
11106 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
11107
11108 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
11109
11110 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
11111 {
11112         return 1;
11113 }
11114
11115 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
11116
11117 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
11118
11119 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
11120
11121
11122 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
11123 {
11124         struct sched_entity *se = &task->se;
11125         unsigned int rr_interval = 0;
11126
11127         /*
11128          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
11129          * idle runqueue:
11130          */
11131         if (rq->cfs.load.weight)
11132                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
11133
11134         return rr_interval;
11135 }
11136
11137 /*
11138  * All the scheduling class methods:
11139  */
11140 const struct sched_class fair_sched_class
11141         __attribute__((section("__fair_sched_class"))) = {
11142         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
11143         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
11144         .yield_task             = yield_task_fair,
11145         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
11146
11147         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
11148
11149         .pick_next_task         = __pick_next_task_fair,
11150         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
11151         .set_next_task          = set_next_task_fair,
11152
11153 #ifdef CONFIG_SMP
11154         .balance                = balance_fair,
11155         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
11156         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
11157
11158         .rq_online              = rq_online_fair,
11159         .rq_offline             = rq_offline_fair,
11160
11161         .task_dead              = task_dead_fair,
11162         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
11163 #endif
11164
11165         .task_tick              = task_tick_fair,
11166         .task_fork              = task_fork_fair,
11167
11168         .prio_changed           = prio_changed_fair,
11169         .switched_from          = switched_from_fair,
11170         .switched_to            = switched_to_fair,
11171
11172         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
11173
11174         .update_curr            = update_curr_fair,
11175
11176 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
11177         .task_change_group      = task_change_group_fair,
11178 #endif
11179
11180 #ifdef CONFIG_UCLAMP_TASK
11181         .uclamp_enabled         = 1,
11182 #endif
11183 };
11184
11185 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
11186 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
11187 {
11188         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
11189
11190         rcu_read_lock();
11191         for_each_leaf_cfs_rq_safe(cpu_rq(cpu), cfs_rq, pos)
11192                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
11193         rcu_read_unlock();
11194 }
11195
11196 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
11197 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
11198 {
11199         int node;
11200         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
11201         struct numa_group *ng;
11202
11203         rcu_read_lock();
11204         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
11205         for_each_online_node(node) {
11206                 if (p->numa_faults) {
11207                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
11208                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
11209                 }
11210                 if (ng) {
11211                         gsf = ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
11212                         gpf = ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
11213                 }
11214                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
11215         }
11216         rcu_read_unlock();
11217 }
11218 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
11219 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
11220
11221 __init void init_sched_fair_class(void)
11222 {
11223 #ifdef CONFIG_SMP
11224         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
11225
11226 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
11227         nohz.next_balance = jiffies;
11228         nohz.next_blocked = jiffies;
11229         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
11230 #endif
11231 #endif /* SMP */
11232
11233 }
11234
11235 /*
11236  * Helper functions to facilitate extracting info from tracepoints.
11237  */
11238
11239 const struct sched_avg *sched_trace_cfs_rq_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
11240 {
11241 #ifdef CONFIG_SMP
11242         return cfs_rq ? &cfs_rq->avg : NULL;
11243 #else
11244         return NULL;
11245 #endif
11246 }
11247 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_cfs_rq_avg);
11248
11249 char *sched_trace_cfs_rq_path(struct cfs_rq *cfs_rq, char *str, int len)
11250 {
11251         if (!cfs_rq) {
11252                 if (str)
11253                         strlcpy(str, "(null)", len);
11254                 else
11255                         return NULL;
11256         }
11257
11258         cfs_rq_tg_path(cfs_rq, str, len);
11259         return str;
11260 }
11261 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_cfs_rq_path);
11262
11263 int sched_trace_cfs_rq_cpu(struct cfs_rq *cfs_rq)
11264 {
11265         return cfs_rq ? cpu_of(rq_of(cfs_rq)) : -1;
11266 }
11267 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_cfs_rq_cpu);
11268
11269 const struct sched_avg *sched_trace_rq_avg_rt(struct rq *rq)
11270 {
11271 #ifdef CONFIG_SMP
11272         return rq ? &rq->avg_rt : NULL;
11273 #else
11274         return NULL;
11275 #endif
11276 }
11277 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_avg_rt);
11278
11279 const struct sched_avg *sched_trace_rq_avg_dl(struct rq *rq)
11280 {
11281 #ifdef CONFIG_SMP
11282         return rq ? &rq->avg_dl : NULL;
11283 #else
11284         return NULL;
11285 #endif
11286 }
11287 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_avg_dl);
11288
11289 const struct sched_avg *sched_trace_rq_avg_irq(struct rq *rq)
11290 {
11291 #if defined(CONFIG_SMP) && defined(CONFIG_HAVE_SCHED_AVG_IRQ)
11292         return rq ? &rq->avg_irq : NULL;
11293 #else
11294         return NULL;
11295 #endif
11296 }
11297 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_avg_irq);
11298
11299 int sched_trace_rq_cpu(struct rq *rq)
11300 {
11301         return rq ? cpu_of(rq) : -1;
11302 }
11303 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_cpu);
11304
11305 const struct cpumask *sched_trace_rd_span(struct root_domain *rd)
11306 {
11307 #ifdef CONFIG_SMP
11308         return rd ? rd->span : NULL;
11309 #else
11310         return NULL;
11311 #endif
11312 }
11313 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rd_span);
11314
11315 int sched_trace_rq_nr_running(struct rq *rq)
11316 {
11317         return rq ? rq->nr_running : -1;
11318 }
11319 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_nr_running);