sched/fair: Use __schedstat_set() in set_next_entity()
[platform/kernel/linux-starfive.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 unsigned int 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  * Minimal preemption granularity for CPU-bound SCHED_IDLE tasks.
64  * Applies only when SCHED_IDLE tasks compete with normal tasks.
65  *
66  * (default: 0.75 msec)
67  */
68 unsigned int sysctl_sched_idle_min_granularity                  = 750000ULL;
69
70 /*
71  * This value is kept at sysctl_sched_latency/sysctl_sched_min_granularity
72  */
73 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
74
75 /*
76  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
77  * parent will (try to) run first.
78  */
79 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
80
81 /*
82  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
83  *
84  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
85  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
86  * have immediate wakeup/sleep latencies.
87  *
88  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
89  */
90 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity                    = 1000000UL;
91 static unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity  = 1000000UL;
92
93 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost    = 500000UL;
94
95 int sched_thermal_decay_shift;
96 static int __init setup_sched_thermal_decay_shift(char *str)
97 {
98         int _shift = 0;
99
100         if (kstrtoint(str, 0, &_shift))
101                 pr_warn("Unable to set scheduler thermal pressure decay shift parameter\n");
102
103         sched_thermal_decay_shift = clamp(_shift, 0, 10);
104         return 1;
105 }
106 __setup("sched_thermal_decay_shift=", setup_sched_thermal_decay_shift);
107
108 #ifdef CONFIG_SMP
109 /*
110  * For asym packing, by default the lower numbered CPU has higher priority.
111  */
112 int __weak arch_asym_cpu_priority(int cpu)
113 {
114         return -cpu;
115 }
116
117 /*
118  * The margin used when comparing utilization with CPU capacity.
119  *
120  * (default: ~20%)
121  */
122 #define fits_capacity(cap, max) ((cap) * 1280 < (max) * 1024)
123
124 /*
125  * The margin used when comparing CPU capacities.
126  * is 'cap1' noticeably greater than 'cap2'
127  *
128  * (default: ~5%)
129  */
130 #define capacity_greater(cap1, cap2) ((cap1) * 1024 > (cap2) * 1078)
131 #endif
132
133 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
134 /*
135  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
136  * each time a cfs_rq requests quota.
137  *
138  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
139  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
140  * we will always only issue the remaining available time.
141  *
142  * (default: 5 msec, units: microseconds)
143  */
144 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice           = 5000UL;
145 #endif
146
147 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
148 {
149         lw->weight += inc;
150         lw->inv_weight = 0;
151 }
152
153 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
154 {
155         lw->weight -= dec;
156         lw->inv_weight = 0;
157 }
158
159 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
160 {
161         lw->weight = w;
162         lw->inv_weight = 0;
163 }
164
165 /*
166  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
167  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
168  * to users decreases. But the relationship is not linear,
169  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
170  * number of CPUs.
171  *
172  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
173  */
174 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
175 {
176         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
177         unsigned int factor;
178
179         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
180         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
181                 factor = 1;
182                 break;
183         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
184                 factor = cpus;
185                 break;
186         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
187         default:
188                 factor = 1 + ilog2(cpus);
189                 break;
190         }
191
192         return factor;
193 }
194
195 static void update_sysctl(void)
196 {
197         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
198
199 #define SET_SYSCTL(name) \
200         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
201         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
202         SET_SYSCTL(sched_latency);
203         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
204 #undef SET_SYSCTL
205 }
206
207 void __init sched_init_granularity(void)
208 {
209         update_sysctl();
210 }
211
212 #define WMULT_CONST     (~0U)
213 #define WMULT_SHIFT     32
214
215 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
216 {
217         unsigned long w;
218
219         if (likely(lw->inv_weight))
220                 return;
221
222         w = scale_load_down(lw->weight);
223
224         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
225                 lw->inv_weight = 1;
226         else if (unlikely(!w))
227                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
228         else
229                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
230 }
231
232 /*
233  * delta_exec * weight / lw.weight
234  *   OR
235  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
236  *
237  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e sched_prio_to_wmult[], in which case
238  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
239  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
240  *
241  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
242  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
243  */
244 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
245 {
246         u64 fact = scale_load_down(weight);
247         u32 fact_hi = (u32)(fact >> 32);
248         int shift = WMULT_SHIFT;
249         int fs;
250
251         __update_inv_weight(lw);
252
253         if (unlikely(fact_hi)) {
254                 fs = fls(fact_hi);
255                 shift -= fs;
256                 fact >>= fs;
257         }
258
259         fact = mul_u32_u32(fact, lw->inv_weight);
260
261         fact_hi = (u32)(fact >> 32);
262         if (fact_hi) {
263                 fs = fls(fact_hi);
264                 shift -= fs;
265                 fact >>= fs;
266         }
267
268         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
269 }
270
271
272 const struct sched_class fair_sched_class;
273
274 /**************************************************************
275  * CFS operations on generic schedulable entities:
276  */
277
278 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
279
280 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
281 #define for_each_sched_entity(se) \
282                 for (; se; se = se->parent)
283
284 static inline void cfs_rq_tg_path(struct cfs_rq *cfs_rq, char *path, int len)
285 {
286         if (!path)
287                 return;
288
289         if (cfs_rq && task_group_is_autogroup(cfs_rq->tg))
290                 autogroup_path(cfs_rq->tg, path, len);
291         else if (cfs_rq && cfs_rq->tg->css.cgroup)
292                 cgroup_path(cfs_rq->tg->css.cgroup, path, len);
293         else
294                 strlcpy(path, "(null)", len);
295 }
296
297 static inline bool list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
298 {
299         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
300         int cpu = cpu_of(rq);
301
302         if (cfs_rq->on_list)
303                 return rq->tmp_alone_branch == &rq->leaf_cfs_rq_list;
304
305         cfs_rq->on_list = 1;
306
307         /*
308          * Ensure we either appear before our parent (if already
309          * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
310          * enqueued. The fact that we always enqueue bottom-up
311          * reduces this to two cases and a special case for the root
312          * cfs_rq. Furthermore, it also means that we will always reset
313          * tmp_alone_branch either when the branch is connected
314          * to a tree or when we reach the top of the tree
315          */
316         if (cfs_rq->tg->parent &&
317             cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->on_list) {
318                 /*
319                  * If parent is already on the list, we add the child
320                  * just before. Thanks to circular linked property of
321                  * the list, this means to put the child at the tail
322                  * of the list that starts by parent.
323                  */
324                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
325                         &(cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->leaf_cfs_rq_list));
326                 /*
327                  * The branch is now connected to its tree so we can
328                  * reset tmp_alone_branch to the beginning of the
329                  * list.
330                  */
331                 rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
332                 return true;
333         }
334
335         if (!cfs_rq->tg->parent) {
336                 /*
337                  * cfs rq without parent should be put
338                  * at the tail of the list.
339                  */
340                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
341                         &rq->leaf_cfs_rq_list);
342                 /*
343                  * We have reach the top of a tree so we can reset
344                  * tmp_alone_branch to the beginning of the list.
345                  */
346                 rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
347                 return true;
348         }
349
350         /*
351          * The parent has not already been added so we want to
352          * make sure that it will be put after us.
353          * tmp_alone_branch points to the begin of the branch
354          * where we will add parent.
355          */
356         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list, rq->tmp_alone_branch);
357         /*
358          * update tmp_alone_branch to points to the new begin
359          * of the branch
360          */
361         rq->tmp_alone_branch = &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list;
362         return false;
363 }
364
365 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
366 {
367         if (cfs_rq->on_list) {
368                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
369
370                 /*
371                  * With cfs_rq being unthrottled/throttled during an enqueue,
372                  * it can happen the tmp_alone_branch points the a leaf that
373                  * we finally want to del. In this case, tmp_alone_branch moves
374                  * to the prev element but it will point to rq->leaf_cfs_rq_list
375                  * at the end of the enqueue.
376                  */
377                 if (rq->tmp_alone_branch == &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list)
378                         rq->tmp_alone_branch = cfs_rq->leaf_cfs_rq_list.prev;
379
380                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
381                 cfs_rq->on_list = 0;
382         }
383 }
384
385 static inline void assert_list_leaf_cfs_rq(struct rq *rq)
386 {
387         SCHED_WARN_ON(rq->tmp_alone_branch != &rq->leaf_cfs_rq_list);
388 }
389
390 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
391 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)                      \
392         list_for_each_entry_safe(cfs_rq, pos, &rq->leaf_cfs_rq_list,    \
393                                  leaf_cfs_rq_list)
394
395 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
396 static inline struct cfs_rq *
397 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
398 {
399         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
400                 return se->cfs_rq;
401
402         return NULL;
403 }
404
405 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
406 {
407         return se->parent;
408 }
409
410 static void
411 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
412 {
413         int se_depth, pse_depth;
414
415         /*
416          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
417          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
418          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
419          * parent.
420          */
421
422         /* First walk up until both entities are at same depth */
423         se_depth = (*se)->depth;
424         pse_depth = (*pse)->depth;
425
426         while (se_depth > pse_depth) {
427                 se_depth--;
428                 *se = parent_entity(*se);
429         }
430
431         while (pse_depth > se_depth) {
432                 pse_depth--;
433                 *pse = parent_entity(*pse);
434         }
435
436         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
437                 *se = parent_entity(*se);
438                 *pse = parent_entity(*pse);
439         }
440 }
441
442 static int tg_is_idle(struct task_group *tg)
443 {
444         return tg->idle > 0;
445 }
446
447 static int cfs_rq_is_idle(struct cfs_rq *cfs_rq)
448 {
449         return cfs_rq->idle > 0;
450 }
451
452 static int se_is_idle(struct sched_entity *se)
453 {
454         if (entity_is_task(se))
455                 return task_has_idle_policy(task_of(se));
456         return cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se));
457 }
458
459 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
460
461 #define for_each_sched_entity(se) \
462                 for (; se; se = NULL)
463
464 static inline void cfs_rq_tg_path(struct cfs_rq *cfs_rq, char *path, int len)
465 {
466         if (path)
467                 strlcpy(path, "(null)", len);
468 }
469
470 static inline bool list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
471 {
472         return true;
473 }
474
475 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
476 {
477 }
478
479 static inline void assert_list_leaf_cfs_rq(struct rq *rq)
480 {
481 }
482
483 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)      \
484                 for (cfs_rq = &rq->cfs, pos = NULL; cfs_rq; cfs_rq = pos)
485
486 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
487 {
488         return NULL;
489 }
490
491 static inline void
492 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
493 {
494 }
495
496 static inline int tg_is_idle(struct task_group *tg)
497 {
498         return 0;
499 }
500
501 static int cfs_rq_is_idle(struct cfs_rq *cfs_rq)
502 {
503         return 0;
504 }
505
506 static int se_is_idle(struct sched_entity *se)
507 {
508         return 0;
509 }
510
511 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
512
513 static __always_inline
514 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
515
516 /**************************************************************
517  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
518  */
519
520 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
521 {
522         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
523         if (delta > 0)
524                 max_vruntime = vruntime;
525
526         return max_vruntime;
527 }
528
529 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
530 {
531         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
532         if (delta < 0)
533                 min_vruntime = vruntime;
534
535         return min_vruntime;
536 }
537
538 static inline bool entity_before(struct sched_entity *a,
539                                 struct sched_entity *b)
540 {
541         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
542 }
543
544 #define __node_2_se(node) \
545         rb_entry((node), struct sched_entity, run_node)
546
547 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
548 {
549         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
550         struct rb_node *leftmost = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
551
552         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
553
554         if (curr) {
555                 if (curr->on_rq)
556                         vruntime = curr->vruntime;
557                 else
558                         curr = NULL;
559         }
560
561         if (leftmost) { /* non-empty tree */
562                 struct sched_entity *se = __node_2_se(leftmost);
563
564                 if (!curr)
565                         vruntime = se->vruntime;
566                 else
567                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
568         }
569
570         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
571         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
572 #ifndef CONFIG_64BIT
573         smp_wmb();
574         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
575 #endif
576 }
577
578 static inline bool __entity_less(struct rb_node *a, const struct rb_node *b)
579 {
580         return entity_before(__node_2_se(a), __node_2_se(b));
581 }
582
583 /*
584  * Enqueue an entity into the rb-tree:
585  */
586 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
587 {
588         rb_add_cached(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline, __entity_less);
589 }
590
591 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
592 {
593         rb_erase_cached(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
594 }
595
596 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
597 {
598         struct rb_node *left = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
599
600         if (!left)
601                 return NULL;
602
603         return __node_2_se(left);
604 }
605
606 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
607 {
608         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
609
610         if (!next)
611                 return NULL;
612
613         return __node_2_se(next);
614 }
615
616 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
617 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
618 {
619         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline.rb_root);
620
621         if (!last)
622                 return NULL;
623
624         return __node_2_se(last);
625 }
626
627 /**************************************************************
628  * Scheduling class statistics methods:
629  */
630
631 int sched_update_scaling(void)
632 {
633         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
634
635         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
636                                         sysctl_sched_min_granularity);
637
638 #define WRT_SYSCTL(name) \
639         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
640         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
641         WRT_SYSCTL(sched_latency);
642         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
643 #undef WRT_SYSCTL
644
645         return 0;
646 }
647 #endif
648
649 /*
650  * delta /= w
651  */
652 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
653 {
654         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
655                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
656
657         return delta;
658 }
659
660 /*
661  * The idea is to set a period in which each task runs once.
662  *
663  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
664  * this period because otherwise the slices get too small.
665  *
666  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
667  */
668 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
669 {
670         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
671                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
672         else
673                 return sysctl_sched_latency;
674 }
675
676 static bool sched_idle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq);
677
678 /*
679  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
680  * proportional to the weight.
681  *
682  * s = p*P[w/rw]
683  */
684 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
685 {
686         unsigned int nr_running = cfs_rq->nr_running;
687         struct sched_entity *init_se = se;
688         unsigned int min_gran;
689         u64 slice;
690
691         if (sched_feat(ALT_PERIOD))
692                 nr_running = rq_of(cfs_rq)->cfs.h_nr_running;
693
694         slice = __sched_period(nr_running + !se->on_rq);
695
696         for_each_sched_entity(se) {
697                 struct load_weight *load;
698                 struct load_weight lw;
699                 struct cfs_rq *qcfs_rq;
700
701                 qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
702                 load = &qcfs_rq->load;
703
704                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
705                         lw = qcfs_rq->load;
706
707                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
708                         load = &lw;
709                 }
710                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
711         }
712
713         if (sched_feat(BASE_SLICE)) {
714                 if (se_is_idle(init_se) && !sched_idle_cfs_rq(cfs_rq))
715                         min_gran = sysctl_sched_idle_min_granularity;
716                 else
717                         min_gran = sysctl_sched_min_granularity;
718
719                 slice = max_t(u64, slice, min_gran);
720         }
721
722         return slice;
723 }
724
725 /*
726  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
727  *
728  * vs = s/w
729  */
730 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
731 {
732         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
733 }
734
735 #include "pelt.h"
736 #ifdef CONFIG_SMP
737
738 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev_cpu, int cpu);
739 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
740 static unsigned long capacity_of(int cpu);
741
742 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
743 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
744 {
745         struct sched_avg *sa = &se->avg;
746
747         memset(sa, 0, sizeof(*sa));
748
749         /*
750          * Tasks are initialized with full load to be seen as heavy tasks until
751          * they get a chance to stabilize to their real load level.
752          * Group entities are initialized with zero load to reflect the fact that
753          * nothing has been attached to the task group yet.
754          */
755         if (entity_is_task(se))
756                 sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
757
758         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
759 }
760
761 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
762
763 /*
764  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
765  * based on the cfs_rq's current util_avg:
766  *
767  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
768  *
769  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
770  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
771  * as when the series is a harmonic series.
772  *
773  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
774  * only 1/2 of the left utilization budget:
775  *
776  *   util_avg_cap = (cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
777  *
778  * where n denotes the nth task and cpu_scale the CPU capacity.
779  *
780  * For example, for a CPU with 1024 of capacity, a simplest series from
781  * the beginning would be like:
782  *
783  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
784  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
785  *
786  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
787  * if util_avg > util_avg_cap.
788  */
789 void post_init_entity_util_avg(struct task_struct *p)
790 {
791         struct sched_entity *se = &p->se;
792         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
793         struct sched_avg *sa = &se->avg;
794         long cpu_scale = arch_scale_cpu_capacity(cpu_of(rq_of(cfs_rq)));
795         long cap = (long)(cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
796
797         if (cap > 0) {
798                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
799                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
800                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
801
802                         if (sa->util_avg > cap)
803                                 sa->util_avg = cap;
804                 } else {
805                         sa->util_avg = cap;
806                 }
807         }
808
809         sa->runnable_avg = sa->util_avg;
810
811         if (p->sched_class != &fair_sched_class) {
812                 /*
813                  * For !fair tasks do:
814                  *
815                 update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
816                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
817                 switched_from_fair(rq, p);
818                  *
819                  * such that the next switched_to_fair() has the
820                  * expected state.
821                  */
822                 se->avg.last_update_time = cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
823                 return;
824         }
825
826         attach_entity_cfs_rq(se);
827 }
828
829 #else /* !CONFIG_SMP */
830 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
831 {
832 }
833 void post_init_entity_util_avg(struct task_struct *p)
834 {
835 }
836 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
837 {
838 }
839 #endif /* CONFIG_SMP */
840
841 /*
842  * Update the current task's runtime statistics.
843  */
844 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
845 {
846         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
847         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
848         u64 delta_exec;
849
850         if (unlikely(!curr))
851                 return;
852
853         delta_exec = now - curr->exec_start;
854         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
855                 return;
856
857         curr->exec_start = now;
858
859         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
860                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
861
862         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
863         schedstat_add(cfs_rq->exec_clock, delta_exec);
864
865         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
866         update_min_vruntime(cfs_rq);
867
868         if (entity_is_task(curr)) {
869                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
870
871                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
872                 cgroup_account_cputime(curtask, delta_exec);
873                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
874         }
875
876         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
877 }
878
879 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
880 {
881         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
882 }
883
884 static inline void
885 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
886 {
887         u64 wait_start, prev_wait_start;
888
889         if (!schedstat_enabled())
890                 return;
891
892         wait_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
893         prev_wait_start = schedstat_val(se->statistics.wait_start);
894
895         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)) &&
896             likely(wait_start > prev_wait_start))
897                 wait_start -= prev_wait_start;
898
899         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, wait_start);
900 }
901
902 static inline void
903 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
904 {
905         struct task_struct *p;
906         u64 delta;
907
908         if (!schedstat_enabled())
909                 return;
910
911         /*
912          * When the sched_schedstat changes from 0 to 1, some sched se
913          * maybe already in the runqueue, the se->statistics.wait_start
914          * will be 0.So it will let the delta wrong. We need to avoid this
915          * scenario.
916          */
917         if (unlikely(!schedstat_val(se->statistics.wait_start)))
918                 return;
919
920         delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - schedstat_val(se->statistics.wait_start);
921
922         if (entity_is_task(se)) {
923                 p = task_of(se);
924                 if (task_on_rq_migrating(p)) {
925                         /*
926                          * Preserve migrating task's wait time so wait_start
927                          * time stamp can be adjusted to accumulate wait time
928                          * prior to migration.
929                          */
930                         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, delta);
931                         return;
932                 }
933                 trace_sched_stat_wait(p, delta);
934         }
935
936         __schedstat_set(se->statistics.wait_max,
937                       max(schedstat_val(se->statistics.wait_max), delta));
938         __schedstat_inc(se->statistics.wait_count);
939         __schedstat_add(se->statistics.wait_sum, delta);
940         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
941 }
942
943 static inline void
944 update_stats_enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
945 {
946         struct task_struct *tsk = NULL;
947         u64 sleep_start, block_start;
948
949         if (!schedstat_enabled())
950                 return;
951
952         sleep_start = schedstat_val(se->statistics.sleep_start);
953         block_start = schedstat_val(se->statistics.block_start);
954
955         if (entity_is_task(se))
956                 tsk = task_of(se);
957
958         if (sleep_start) {
959                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - sleep_start;
960
961                 if ((s64)delta < 0)
962                         delta = 0;
963
964                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.sleep_max)))
965                         __schedstat_set(se->statistics.sleep_max, delta);
966
967                 __schedstat_set(se->statistics.sleep_start, 0);
968                 __schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
969
970                 if (tsk) {
971                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
972                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
973                 }
974         }
975         if (block_start) {
976                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - block_start;
977
978                 if ((s64)delta < 0)
979                         delta = 0;
980
981                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.block_max)))
982                         __schedstat_set(se->statistics.block_max, delta);
983
984                 __schedstat_set(se->statistics.block_start, 0);
985                 __schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
986
987                 if (tsk) {
988                         if (tsk->in_iowait) {
989                                 __schedstat_add(se->statistics.iowait_sum, delta);
990                                 __schedstat_inc(se->statistics.iowait_count);
991                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
992                         }
993
994                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
995
996                         /*
997                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
998                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
999                          * amount of time that the task spent sleeping:
1000                          */
1001                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
1002                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
1003                                                 (void *)get_wchan(tsk),
1004                                                 delta >> 20);
1005                         }
1006                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
1007                 }
1008         }
1009 }
1010
1011 /*
1012  * Task is being enqueued - update stats:
1013  */
1014 static inline void
1015 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
1016 {
1017         if (!schedstat_enabled())
1018                 return;
1019
1020         /*
1021          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
1022          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
1023          */
1024         if (se != cfs_rq->curr)
1025                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
1026
1027         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
1028                 update_stats_enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
1029 }
1030
1031 static inline void
1032 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
1033 {
1034
1035         if (!schedstat_enabled())
1036                 return;
1037
1038         /*
1039          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
1040          * waiting task:
1041          */
1042         if (se != cfs_rq->curr)
1043                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
1044
1045         if ((flags & DEQUEUE_SLEEP) && entity_is_task(se)) {
1046                 struct task_struct *tsk = task_of(se);
1047                 unsigned int state;
1048
1049                 /* XXX racy against TTWU */
1050                 state = READ_ONCE(tsk->__state);
1051                 if (state & TASK_INTERRUPTIBLE)
1052                         __schedstat_set(se->statistics.sleep_start,
1053                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1054                 if (state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
1055                         __schedstat_set(se->statistics.block_start,
1056                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1057         }
1058 }
1059
1060 /*
1061  * We are picking a new current task - update its stats:
1062  */
1063 static inline void
1064 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1065 {
1066         /*
1067          * We are starting a new run period:
1068          */
1069         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
1070 }
1071
1072 /**************************************************
1073  * Scheduling class queueing methods:
1074  */
1075
1076 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1077 /*
1078  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
1079  * calculated based on the tasks virtual memory size and
1080  * numa_balancing_scan_size.
1081  */
1082 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
1083 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
1084
1085 /* Portion of address space to scan in MB */
1086 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
1087
1088 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
1089 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
1090
1091 struct numa_group {
1092         refcount_t refcount;
1093
1094         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
1095         int nr_tasks;
1096         pid_t gid;
1097         int active_nodes;
1098
1099         struct rcu_head rcu;
1100         unsigned long total_faults;
1101         unsigned long max_faults_cpu;
1102         /*
1103          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
1104          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
1105          * more by CPU use than by memory faults.
1106          */
1107         unsigned long *faults_cpu;
1108         unsigned long faults[];
1109 };
1110
1111 /*
1112  * For functions that can be called in multiple contexts that permit reading
1113  * ->numa_group (see struct task_struct for locking rules).
1114  */
1115 static struct numa_group *deref_task_numa_group(struct task_struct *p)
1116 {
1117         return rcu_dereference_check(p->numa_group, p == current ||
1118                 (lockdep_is_held(__rq_lockp(task_rq(p))) && !READ_ONCE(p->on_cpu)));
1119 }
1120
1121 static struct numa_group *deref_curr_numa_group(struct task_struct *p)
1122 {
1123         return rcu_dereference_protected(p->numa_group, p == current);
1124 }
1125
1126 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng);
1127 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng);
1128
1129 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
1130 {
1131         unsigned long rss = 0;
1132         unsigned long nr_scan_pages;
1133
1134         /*
1135          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
1136          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
1137          * on resident pages
1138          */
1139         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
1140         rss = get_mm_rss(p->mm);
1141         if (!rss)
1142                 rss = nr_scan_pages;
1143
1144         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
1145         return rss / nr_scan_pages;
1146 }
1147
1148 /* For sanity's sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
1149 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
1150
1151 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
1152 {
1153         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
1154         unsigned int scan, floor;
1155         unsigned int windows = 1;
1156
1157         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
1158                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
1159         floor = 1000 / windows;
1160
1161         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
1162         return max_t(unsigned int, floor, scan);
1163 }
1164
1165 static unsigned int task_scan_start(struct task_struct *p)
1166 {
1167         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1168         unsigned long period = smin;
1169         struct numa_group *ng;
1170
1171         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1172         rcu_read_lock();
1173         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
1174         if (ng) {
1175                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1176                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1177
1178                 period *= refcount_read(&ng->refcount);
1179                 period *= shared + 1;
1180                 period /= private + shared + 1;
1181         }
1182         rcu_read_unlock();
1183
1184         return max(smin, period);
1185 }
1186
1187 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
1188 {
1189         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1190         unsigned long smax;
1191         struct numa_group *ng;
1192
1193         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
1194         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
1195
1196         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1197         ng = deref_curr_numa_group(p);
1198         if (ng) {
1199                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1200                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1201                 unsigned long period = smax;
1202
1203                 period *= refcount_read(&ng->refcount);
1204                 period *= shared + 1;
1205                 period /= private + shared + 1;
1206
1207                 smax = max(smax, period);
1208         }
1209
1210         return max(smin, smax);
1211 }
1212
1213 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1214 {
1215         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE);
1216         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1217 }
1218
1219 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1220 {
1221         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE);
1222         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1223 }
1224
1225 /* Shared or private faults. */
1226 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1227
1228 /* Memory and CPU locality */
1229 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1230
1231 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1232 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1233
1234 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1235 {
1236         struct numa_group *ng;
1237         pid_t gid = 0;
1238
1239         rcu_read_lock();
1240         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
1241         if (ng)
1242                 gid = ng->gid;
1243         rcu_read_unlock();
1244
1245         return gid;
1246 }
1247
1248 /*
1249  * The averaged statistics, shared & private, memory & CPU,
1250  * occupy the first half of the array. The second half of the
1251  * array is for current counters, which are averaged into the
1252  * first set by task_numa_placement.
1253  */
1254 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1255 {
1256         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1257 }
1258
1259 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1260 {
1261         if (!p->numa_faults)
1262                 return 0;
1263
1264         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1265                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1266 }
1267
1268 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1269 {
1270         struct numa_group *ng = deref_task_numa_group(p);
1271
1272         if (!ng)
1273                 return 0;
1274
1275         return ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1276                 ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1277 }
1278
1279 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1280 {
1281         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1282                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1283 }
1284
1285 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng)
1286 {
1287         unsigned long faults = 0;
1288         int node;
1289
1290         for_each_online_node(node) {
1291                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
1292         }
1293
1294         return faults;
1295 }
1296
1297 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng)
1298 {
1299         unsigned long faults = 0;
1300         int node;
1301
1302         for_each_online_node(node) {
1303                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
1304         }
1305
1306         return faults;
1307 }
1308
1309 /*
1310  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1311  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1312  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1313  */
1314 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1315
1316 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1317 {
1318         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1319 }
1320
1321 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1322 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1323                                         int maxdist, bool task)
1324 {
1325         unsigned long score = 0;
1326         int node;
1327
1328         /*
1329          * All nodes are directly connected, and the same distance
1330          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1331          */
1332         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1333                 return 0;
1334
1335         /*
1336          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1337          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1338          */
1339         for_each_online_node(node) {
1340                 unsigned long faults;
1341                 int dist = node_distance(nid, node);
1342
1343                 /*
1344                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1345                  * for placement; nid was already counted.
1346                  */
1347                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
1348                         continue;
1349
1350                 /*
1351                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1352                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1353                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1354                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1355                  * of each group. Skip other nodes.
1356                  */
1357                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1358                                         dist >= maxdist)
1359                         continue;
1360
1361                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1362                 if (task)
1363                         faults = task_faults(p, node);
1364                 else
1365                         faults = group_faults(p, node);
1366
1367                 /*
1368                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1369                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1370                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1371                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1372                  * The further away a node is, the less the faults count.
1373                  * This seems to result in good task placement.
1374                  */
1375                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1376                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1377                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1378                 }
1379
1380                 score += faults;
1381         }
1382
1383         return score;
1384 }
1385
1386 /*
1387  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1388  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1389  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1390  * evenly spread out between numa nodes.
1391  */
1392 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1393                                         int dist)
1394 {
1395         unsigned long faults, total_faults;
1396
1397         if (!p->numa_faults)
1398                 return 0;
1399
1400         total_faults = p->total_numa_faults;
1401
1402         if (!total_faults)
1403                 return 0;
1404
1405         faults = task_faults(p, nid);
1406         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1407
1408         return 1000 * faults / total_faults;
1409 }
1410
1411 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1412                                          int dist)
1413 {
1414         struct numa_group *ng = deref_task_numa_group(p);
1415         unsigned long faults, total_faults;
1416
1417         if (!ng)
1418                 return 0;
1419
1420         total_faults = ng->total_faults;
1421
1422         if (!total_faults)
1423                 return 0;
1424
1425         faults = group_faults(p, nid);
1426         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1427
1428         return 1000 * faults / total_faults;
1429 }
1430
1431 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1432                                 int src_nid, int dst_cpu)
1433 {
1434         struct numa_group *ng = deref_curr_numa_group(p);
1435         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1436         int last_cpupid, this_cpupid;
1437
1438         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1439         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1440
1441         /*
1442          * Allow first faults or private faults to migrate immediately early in
1443          * the lifetime of a task. The magic number 4 is based on waiting for
1444          * two full passes of the "multi-stage node selection" test that is
1445          * executed below.
1446          */
1447         if ((p->numa_preferred_nid == NUMA_NO_NODE || p->numa_scan_seq <= 4) &&
1448             (cpupid_pid_unset(last_cpupid) || cpupid_match_pid(p, last_cpupid)))
1449                 return true;
1450
1451         /*
1452          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1453          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1454          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1455          *
1456          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1457          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1458          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1459          *
1460          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1461          * same result twice in a row, given these samples are fully
1462          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1463          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1464          *
1465          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1466          * act on an unlikely task<->page relation.
1467          */
1468         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1469                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1470                 return false;
1471
1472         /* Always allow migrate on private faults */
1473         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1474                 return true;
1475
1476         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1477         if (!ng)
1478                 return true;
1479
1480         /*
1481          * Destination node is much more heavily used than the source
1482          * node? Allow migration.
1483          */
1484         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1485                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1486                 return true;
1487
1488         /*
1489          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1490          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1491          *
1492          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1493          * --------------- * - > ---------------
1494          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1495          */
1496         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1497                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1498 }
1499
1500 /*
1501  * 'numa_type' describes the node at the moment of load balancing.
1502  */
1503 enum numa_type {
1504         /* The node has spare capacity that can be used to run more tasks.  */
1505         node_has_spare = 0,
1506         /*
1507          * The node is fully used and the tasks don't compete for more CPU
1508          * cycles. Nevertheless, some tasks might wait before running.
1509          */
1510         node_fully_busy,
1511         /*
1512          * The node is overloaded and can't provide expected CPU cycles to all
1513          * tasks.
1514          */
1515         node_overloaded
1516 };
1517
1518 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1519 struct numa_stats {
1520         unsigned long load;
1521         unsigned long runnable;
1522         unsigned long util;
1523         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1524         unsigned long compute_capacity;
1525         unsigned int nr_running;
1526         unsigned int weight;
1527         enum numa_type node_type;
1528         int idle_cpu;
1529 };
1530
1531 static inline bool is_core_idle(int cpu)
1532 {
1533 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
1534         int sibling;
1535
1536         for_each_cpu(sibling, cpu_smt_mask(cpu)) {
1537                 if (cpu == sibling)
1538                         continue;
1539
1540                 if (!idle_cpu(sibling))
1541                         return false;
1542         }
1543 #endif
1544
1545         return true;
1546 }
1547
1548 struct task_numa_env {
1549         struct task_struct *p;
1550
1551         int src_cpu, src_nid;
1552         int dst_cpu, dst_nid;
1553
1554         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1555
1556         int imbalance_pct;
1557         int dist;
1558
1559         struct task_struct *best_task;
1560         long best_imp;
1561         int best_cpu;
1562 };
1563
1564 static unsigned long cpu_load(struct rq *rq);
1565 static unsigned long cpu_runnable(struct rq *rq);
1566 static unsigned long cpu_util(int cpu);
1567 static inline long adjust_numa_imbalance(int imbalance,
1568                                         int dst_running, int dst_weight);
1569
1570 static inline enum
1571 numa_type numa_classify(unsigned int imbalance_pct,
1572                          struct numa_stats *ns)
1573 {
1574         if ((ns->nr_running > ns->weight) &&
1575             (((ns->compute_capacity * 100) < (ns->util * imbalance_pct)) ||
1576              ((ns->compute_capacity * imbalance_pct) < (ns->runnable * 100))))
1577                 return node_overloaded;
1578
1579         if ((ns->nr_running < ns->weight) ||
1580             (((ns->compute_capacity * 100) > (ns->util * imbalance_pct)) &&
1581              ((ns->compute_capacity * imbalance_pct) > (ns->runnable * 100))))
1582                 return node_has_spare;
1583
1584         return node_fully_busy;
1585 }
1586
1587 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
1588 /* Forward declarations of select_idle_sibling helpers */
1589 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def);
1590 static inline int numa_idle_core(int idle_core, int cpu)
1591 {
1592         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present) ||
1593             idle_core >= 0 || !test_idle_cores(cpu, false))
1594                 return idle_core;
1595
1596         /*
1597          * Prefer cores instead of packing HT siblings
1598          * and triggering future load balancing.
1599          */
1600         if (is_core_idle(cpu))
1601                 idle_core = cpu;
1602
1603         return idle_core;
1604 }
1605 #else
1606 static inline int numa_idle_core(int idle_core, int cpu)
1607 {
1608         return idle_core;
1609 }
1610 #endif
1611
1612 /*
1613  * Gather all necessary information to make NUMA balancing placement
1614  * decisions that are compatible with standard load balancer. This
1615  * borrows code and logic from update_sg_lb_stats but sharing a
1616  * common implementation is impractical.
1617  */
1618 static void update_numa_stats(struct task_numa_env *env,
1619                               struct numa_stats *ns, int nid,
1620                               bool find_idle)
1621 {
1622         int cpu, idle_core = -1;
1623
1624         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1625         ns->idle_cpu = -1;
1626
1627         rcu_read_lock();
1628         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1629                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1630
1631                 ns->load += cpu_load(rq);
1632                 ns->runnable += cpu_runnable(rq);
1633                 ns->util += cpu_util(cpu);
1634                 ns->nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
1635                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1636
1637                 if (find_idle && !rq->nr_running && idle_cpu(cpu)) {
1638                         if (READ_ONCE(rq->numa_migrate_on) ||
1639                             !cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr))
1640                                 continue;
1641
1642                         if (ns->idle_cpu == -1)
1643                                 ns->idle_cpu = cpu;
1644
1645                         idle_core = numa_idle_core(idle_core, cpu);
1646                 }
1647         }
1648         rcu_read_unlock();
1649
1650         ns->weight = cpumask_weight(cpumask_of_node(nid));
1651
1652         ns->node_type = numa_classify(env->imbalance_pct, ns);
1653
1654         if (idle_core >= 0)
1655                 ns->idle_cpu = idle_core;
1656 }
1657
1658 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1659                              struct task_struct *p, long imp)
1660 {
1661         struct rq *rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1662
1663         /* Check if run-queue part of active NUMA balance. */
1664         if (env->best_cpu != env->dst_cpu && xchg(&rq->numa_migrate_on, 1)) {
1665                 int cpu;
1666                 int start = env->dst_cpu;
1667
1668                 /* Find alternative idle CPU. */
1669                 for_each_cpu_wrap(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid), start) {
1670                         if (cpu == env->best_cpu || !idle_cpu(cpu) ||
1671                             !cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr)) {
1672                                 continue;
1673                         }
1674
1675                         env->dst_cpu = cpu;
1676                         rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1677                         if (!xchg(&rq->numa_migrate_on, 1))
1678                                 goto assign;
1679                 }
1680
1681                 /* Failed to find an alternative idle CPU */
1682                 return;
1683         }
1684
1685 assign:
1686         /*
1687          * Clear previous best_cpu/rq numa-migrate flag, since task now
1688          * found a better CPU to move/swap.
1689          */
1690         if (env->best_cpu != -1 && env->best_cpu != env->dst_cpu) {
1691                 rq = cpu_rq(env->best_cpu);
1692                 WRITE_ONCE(rq->numa_migrate_on, 0);
1693         }
1694
1695         if (env->best_task)
1696                 put_task_struct(env->best_task);
1697         if (p)
1698                 get_task_struct(p);
1699
1700         env->best_task = p;
1701         env->best_imp = imp;
1702         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1703 }
1704
1705 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1706                                 struct task_numa_env *env)
1707 {
1708         long imb, old_imb;
1709         long orig_src_load, orig_dst_load;
1710         long src_capacity, dst_capacity;
1711
1712         /*
1713          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1714          *
1715          * src_load        dst_load
1716          * ------------ vs ---------
1717          * src_capacity    dst_capacity
1718          */
1719         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1720         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1721
1722         imb = abs(dst_load * src_capacity - src_load * dst_capacity);
1723
1724         orig_src_load = env->src_stats.load;
1725         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1726
1727         old_imb = abs(orig_dst_load * src_capacity - orig_src_load * dst_capacity);
1728
1729         /* Would this change make things worse? */
1730         return (imb > old_imb);
1731 }
1732
1733 /*
1734  * Maximum NUMA importance can be 1998 (2*999);
1735  * SMALLIMP @ 30 would be close to 1998/64.
1736  * Used to deter task migration.
1737  */
1738 #define SMALLIMP        30
1739
1740 /*
1741  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1742  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1743  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1744  * be exchanged with the source task
1745  */
1746 static bool task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1747                               long taskimp, long groupimp, bool maymove)
1748 {
1749         struct numa_group *cur_ng, *p_ng = deref_curr_numa_group(env->p);
1750         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1751         long imp = p_ng ? groupimp : taskimp;
1752         struct task_struct *cur;
1753         long src_load, dst_load;
1754         int dist = env->dist;
1755         long moveimp = imp;
1756         long load;
1757         bool stopsearch = false;
1758
1759         if (READ_ONCE(dst_rq->numa_migrate_on))
1760                 return false;
1761
1762         rcu_read_lock();
1763         cur = rcu_dereference(dst_rq->curr);
1764         if (cur && ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur)))
1765                 cur = NULL;
1766
1767         /*
1768          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1769          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1770          */
1771         if (cur == env->p) {
1772                 stopsearch = true;
1773                 goto unlock;
1774         }
1775
1776         if (!cur) {
1777                 if (maymove && moveimp >= env->best_imp)
1778                         goto assign;
1779                 else
1780                         goto unlock;
1781         }
1782
1783         /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu. */
1784         if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, cur->cpus_ptr))
1785                 goto unlock;
1786
1787         /*
1788          * Skip this swap candidate if it is not moving to its preferred
1789          * node and the best task is.
1790          */
1791         if (env->best_task &&
1792             env->best_task->numa_preferred_nid == env->src_nid &&
1793             cur->numa_preferred_nid != env->src_nid) {
1794                 goto unlock;
1795         }
1796
1797         /*
1798          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1799          * source and destination node. Calculate the total differential for
1800          * the source task and potential destination task. The more negative
1801          * the value is, the more remote accesses that would be expected to
1802          * be incurred if the tasks were swapped.
1803          *
1804          * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1805          * in any group then look only at task weights.
1806          */
1807         cur_ng = rcu_dereference(cur->numa_group);
1808         if (cur_ng == p_ng) {
1809                 imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1810                       task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1811                 /*
1812                  * Add some hysteresis to prevent swapping the
1813                  * tasks within a group over tiny differences.
1814                  */
1815                 if (cur_ng)
1816                         imp -= imp / 16;
1817         } else {
1818                 /*
1819                  * Compare the group weights. If a task is all by itself
1820                  * (not part of a group), use the task weight instead.
1821                  */
1822                 if (cur_ng && p_ng)
1823                         imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1824                                group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1825                 else
1826                         imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1827                                task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1828         }
1829
1830         /* Discourage picking a task already on its preferred node */
1831         if (cur->numa_preferred_nid == env->dst_nid)
1832                 imp -= imp / 16;
1833
1834         /*
1835          * Encourage picking a task that moves to its preferred node.
1836          * This potentially makes imp larger than it's maximum of
1837          * 1998 (see SMALLIMP and task_weight for why) but in this
1838          * case, it does not matter.
1839          */
1840         if (cur->numa_preferred_nid == env->src_nid)
1841                 imp += imp / 8;
1842
1843         if (maymove && moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1844                 imp = moveimp;
1845                 cur = NULL;
1846                 goto assign;
1847         }
1848
1849         /*
1850          * Prefer swapping with a task moving to its preferred node over a
1851          * task that is not.
1852          */
1853         if (env->best_task && cur->numa_preferred_nid == env->src_nid &&
1854             env->best_task->numa_preferred_nid != env->src_nid) {
1855                 goto assign;
1856         }
1857
1858         /*
1859          * If the NUMA importance is less than SMALLIMP,
1860          * task migration might only result in ping pong
1861          * of tasks and also hurt performance due to cache
1862          * misses.
1863          */
1864         if (imp < SMALLIMP || imp <= env->best_imp + SMALLIMP / 2)
1865                 goto unlock;
1866
1867         /*
1868          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1869          */
1870         load = task_h_load(env->p) - task_h_load(cur);
1871         if (!load)
1872                 goto assign;
1873
1874         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1875         src_load = env->src_stats.load - load;
1876
1877         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1878                 goto unlock;
1879
1880 assign:
1881         /* Evaluate an idle CPU for a task numa move. */
1882         if (!cur) {
1883                 int cpu = env->dst_stats.idle_cpu;
1884
1885                 /* Nothing cached so current CPU went idle since the search. */
1886                 if (cpu < 0)
1887                         cpu = env->dst_cpu;
1888
1889                 /*
1890                  * If the CPU is no longer truly idle and the previous best CPU
1891                  * is, keep using it.
1892                  */
1893                 if (!idle_cpu(cpu) && env->best_cpu >= 0 &&
1894                     idle_cpu(env->best_cpu)) {
1895                         cpu = env->best_cpu;
1896                 }
1897
1898                 env->dst_cpu = cpu;
1899         }
1900
1901         task_numa_assign(env, cur, imp);
1902
1903         /*
1904          * If a move to idle is allowed because there is capacity or load
1905          * balance improves then stop the search. While a better swap
1906          * candidate may exist, a search is not free.
1907          */
1908         if (maymove && !cur && env->best_cpu >= 0 && idle_cpu(env->best_cpu))
1909                 stopsearch = true;
1910
1911         /*
1912          * If a swap candidate must be identified and the current best task
1913          * moves its preferred node then stop the search.
1914          */
1915         if (!maymove && env->best_task &&
1916             env->best_task->numa_preferred_nid == env->src_nid) {
1917                 stopsearch = true;
1918         }
1919 unlock:
1920         rcu_read_unlock();
1921
1922         return stopsearch;
1923 }
1924
1925 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1926                                 long taskimp, long groupimp)
1927 {
1928         bool maymove = false;
1929         int cpu;
1930
1931         /*
1932          * If dst node has spare capacity, then check if there is an
1933          * imbalance that would be overruled by the load balancer.
1934          */
1935         if (env->dst_stats.node_type == node_has_spare) {
1936                 unsigned int imbalance;
1937                 int src_running, dst_running;
1938
1939                 /*
1940                  * Would movement cause an imbalance? Note that if src has
1941                  * more running tasks that the imbalance is ignored as the
1942                  * move improves the imbalance from the perspective of the
1943                  * CPU load balancer.
1944                  * */
1945                 src_running = env->src_stats.nr_running - 1;
1946                 dst_running = env->dst_stats.nr_running + 1;
1947                 imbalance = max(0, dst_running - src_running);
1948                 imbalance = adjust_numa_imbalance(imbalance, dst_running,
1949                                                         env->dst_stats.weight);
1950
1951                 /* Use idle CPU if there is no imbalance */
1952                 if (!imbalance) {
1953                         maymove = true;
1954                         if (env->dst_stats.idle_cpu >= 0) {
1955                                 env->dst_cpu = env->dst_stats.idle_cpu;
1956                                 task_numa_assign(env, NULL, 0);
1957                                 return;
1958                         }
1959                 }
1960         } else {
1961                 long src_load, dst_load, load;
1962                 /*
1963                  * If the improvement from just moving env->p direction is better
1964                  * than swapping tasks around, check if a move is possible.
1965                  */
1966                 load = task_h_load(env->p);
1967                 dst_load = env->dst_stats.load + load;
1968                 src_load = env->src_stats.load - load;
1969                 maymove = !load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env);
1970         }
1971
1972         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1973                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1974                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr))
1975                         continue;
1976
1977                 env->dst_cpu = cpu;
1978                 if (task_numa_compare(env, taskimp, groupimp, maymove))
1979                         break;
1980         }
1981 }
1982
1983 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1984 {
1985         struct task_numa_env env = {
1986                 .p = p,
1987
1988                 .src_cpu = task_cpu(p),
1989                 .src_nid = task_node(p),
1990
1991                 .imbalance_pct = 112,
1992
1993                 .best_task = NULL,
1994                 .best_imp = 0,
1995                 .best_cpu = -1,
1996         };
1997         unsigned long taskweight, groupweight;
1998         struct sched_domain *sd;
1999         long taskimp, groupimp;
2000         struct numa_group *ng;
2001         struct rq *best_rq;
2002         int nid, ret, dist;
2003
2004         /*
2005          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
2006          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
2007          *
2008          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
2009          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
2010          * to satisfy here.
2011          */
2012         rcu_read_lock();
2013         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
2014         if (sd)
2015                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
2016         rcu_read_unlock();
2017
2018         /*
2019          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
2020          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
2021          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
2022          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
2023          */
2024         if (unlikely(!sd)) {
2025                 sched_setnuma(p, task_node(p));
2026                 return -EINVAL;
2027         }
2028
2029         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
2030         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
2031         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
2032         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
2033         update_numa_stats(&env, &env.src_stats, env.src_nid, false);
2034         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
2035         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
2036         update_numa_stats(&env, &env.dst_stats, env.dst_nid, true);
2037
2038         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
2039         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
2040
2041         /*
2042          * Look at other nodes in these cases:
2043          * - there is no space available on the preferred_nid
2044          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
2045          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
2046          *   we need to check other locations.
2047          */
2048         ng = deref_curr_numa_group(p);
2049         if (env.best_cpu == -1 || (ng && ng->active_nodes > 1)) {
2050                 for_each_online_node(nid) {
2051                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
2052                                 continue;
2053
2054                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
2055                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
2056                                                 dist != env.dist) {
2057                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
2058                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
2059                         }
2060
2061                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
2062                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
2063                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
2064                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
2065                                 continue;
2066
2067                         env.dist = dist;
2068                         env.dst_nid = nid;
2069                         update_numa_stats(&env, &env.dst_stats, env.dst_nid, true);
2070                         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
2071                 }
2072         }
2073
2074         /*
2075          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
2076          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
2077          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
2078          * settle down.
2079          * A task that migrated to a second choice node will be better off
2080          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
2081          */
2082         if (ng) {
2083                 if (env.best_cpu == -1)
2084                         nid = env.src_nid;
2085                 else
2086                         nid = cpu_to_node(env.best_cpu);
2087
2088                 if (nid != p->numa_preferred_nid)
2089                         sched_setnuma(p, nid);
2090         }
2091
2092         /* No better CPU than the current one was found. */
2093         if (env.best_cpu == -1) {
2094                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, NULL, -1);
2095                 return -EAGAIN;
2096         }
2097
2098         best_rq = cpu_rq(env.best_cpu);
2099         if (env.best_task == NULL) {
2100                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
2101                 WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
2102                 if (ret != 0)
2103                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, NULL, env.best_cpu);
2104                 return ret;
2105         }
2106
2107         ret = migrate_swap(p, env.best_task, env.best_cpu, env.src_cpu);
2108         WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
2109
2110         if (ret != 0)
2111                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_task, env.best_cpu);
2112         put_task_struct(env.best_task);
2113         return ret;
2114 }
2115
2116 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
2117 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
2118 {
2119         unsigned long interval = HZ;
2120
2121         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
2122         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == NUMA_NO_NODE || !p->numa_faults))
2123                 return;
2124
2125         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
2126         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
2127         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
2128
2129         /* Success if task is already running on preferred CPU */
2130         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
2131                 return;
2132
2133         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
2134         task_numa_migrate(p);
2135 }
2136
2137 /*
2138  * Find out how many nodes on the workload is actively running on. Do this by
2139  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
2140  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
2141  * located.
2142  */
2143 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
2144 {
2145         unsigned long faults, max_faults = 0;
2146         int nid, active_nodes = 0;
2147
2148         for_each_online_node(nid) {
2149                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
2150                 if (faults > max_faults)
2151                         max_faults = faults;
2152         }
2153
2154         for_each_online_node(nid) {
2155                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
2156                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
2157                         active_nodes++;
2158         }
2159
2160         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
2161         numa_group->active_nodes = active_nodes;
2162 }
2163
2164 /*
2165  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
2166  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
2167  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
2168  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
2169  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
2170  */
2171 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
2172 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
2173
2174 /*
2175  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
2176  * our memory is already on our local node, or if the majority of
2177  * the page accesses are shared with other processes.
2178  * Otherwise, decrease the scan period.
2179  */
2180 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
2181                         unsigned long shared, unsigned long private)
2182 {
2183         unsigned int period_slot;
2184         int lr_ratio, ps_ratio;
2185         int diff;
2186
2187         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
2188         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
2189
2190         /*
2191          * If there were no record hinting faults then either the task is
2192          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
2193          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
2194          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
2195          * node is overloaded. In either case, scan slower
2196          */
2197         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
2198                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
2199                         p->numa_scan_period << 1);
2200
2201                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
2202                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2203
2204                 return;
2205         }
2206
2207         /*
2208          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
2209          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
2210          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
2211          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
2212          */
2213         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
2214         lr_ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
2215         ps_ratio = (private * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (private + shared);
2216
2217         if (ps_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
2218                 /*
2219                  * Most memory accesses are local. There is no need to
2220                  * do fast NUMA scanning, since memory is already local.
2221                  */
2222                 int slot = ps_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
2223                 if (!slot)
2224                         slot = 1;
2225                 diff = slot * period_slot;
2226         } else if (lr_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
2227                 /*
2228                  * Most memory accesses are shared with other tasks.
2229                  * There is no point in continuing fast NUMA scanning,
2230                  * since other tasks may just move the memory elsewhere.
2231                  */
2232                 int slot = lr_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
2233                 if (!slot)
2234                         slot = 1;
2235                 diff = slot * period_slot;
2236         } else {
2237                 /*
2238                  * Private memory faults exceed (SLOTS-THRESHOLD)/SLOTS,
2239                  * yet they are not on the local NUMA node. Speed up
2240                  * NUMA scanning to get the memory moved over.
2241                  */
2242                 int ratio = max(lr_ratio, ps_ratio);
2243                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
2244         }
2245
2246         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
2247                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
2248         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2249 }
2250
2251 /*
2252  * Get the fraction of time the task has been running since the last
2253  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
2254  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
2255  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
2256  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
2257  */
2258 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
2259 {
2260         u64 runtime, delta, now;
2261         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
2262         now = p->se.exec_start;
2263         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2264
2265         if (p->last_task_numa_placement) {
2266                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
2267                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
2268
2269                 /* Avoid time going backwards, prevent potential divide error: */
2270                 if (unlikely((s64)*period < 0))
2271                         *period = 0;
2272         } else {
2273                 delta = p->se.avg.load_sum;
2274                 *period = LOAD_AVG_MAX;
2275         }
2276
2277         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
2278         p->last_task_numa_placement = now;
2279
2280         return delta;
2281 }
2282
2283 /*
2284  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
2285  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
2286  * otherwise workloads might not converge.
2287  */
2288 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
2289 {
2290         nodemask_t nodes;
2291         int dist;
2292
2293         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
2294         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
2295                 return nid;
2296
2297         /*
2298          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
2299          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
2300          * both the node itself, and on nearby nodes.
2301          */
2302         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
2303                 unsigned long score, max_score = 0;
2304                 int node, max_node = nid;
2305
2306                 dist = sched_max_numa_distance;
2307
2308                 for_each_online_node(node) {
2309                         score = group_weight(p, node, dist);
2310                         if (score > max_score) {
2311                                 max_score = score;
2312                                 max_node = node;
2313                         }
2314                 }
2315                 return max_node;
2316         }
2317
2318         /*
2319          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
2320          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
2321          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
2322          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
2323          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
2324          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
2325          * keep the complexity of the search down.
2326          */
2327         nodes = node_online_map;
2328         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
2329                 unsigned long max_faults = 0;
2330                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
2331                 int a, b;
2332
2333                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
2334                 if (!find_numa_distance(dist))
2335                         continue;
2336
2337                 for_each_node_mask(a, nodes) {
2338                         unsigned long faults = 0;
2339                         nodemask_t this_group;
2340                         nodes_clear(this_group);
2341
2342                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
2343                         for_each_node_mask(b, nodes) {
2344                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
2345                                         faults += group_faults(p, b);
2346                                         node_set(b, this_group);
2347                                         node_clear(b, nodes);
2348                                 }
2349                         }
2350
2351                         /* Remember the top group. */
2352                         if (faults > max_faults) {
2353                                 max_faults = faults;
2354                                 max_group = this_group;
2355                                 /*
2356                                  * subtle: at the smallest distance there is
2357                                  * just one node left in each "group", the
2358                                  * winner is the preferred nid.
2359                                  */
2360                                 nid = a;
2361                         }
2362                 }
2363                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
2364                 if (!max_faults)
2365                         break;
2366                 nodes = max_group;
2367         }
2368         return nid;
2369 }
2370
2371 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
2372 {
2373         int seq, nid, max_nid = NUMA_NO_NODE;
2374         unsigned long max_faults = 0;
2375         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
2376         unsigned long total_faults;
2377         u64 runtime, period;
2378         spinlock_t *group_lock = NULL;
2379         struct numa_group *ng;
2380
2381         /*
2382          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
2383          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
2384          * that the field is read in a single access:
2385          */
2386         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
2387         if (p->numa_scan_seq == seq)
2388                 return;
2389         p->numa_scan_seq = seq;
2390         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2391
2392         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
2393                        p->numa_faults_locality[1];
2394         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
2395
2396         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
2397         ng = deref_curr_numa_group(p);
2398         if (ng) {
2399                 group_lock = &ng->lock;
2400                 spin_lock_irq(group_lock);
2401         }
2402
2403         /* Find the node with the highest number of faults */
2404         for_each_online_node(nid) {
2405                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
2406                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
2407                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
2408                 int priv;
2409
2410                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
2411                         long diff, f_diff, f_weight;
2412
2413                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
2414                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
2415                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
2416                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
2417
2418                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
2419                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
2420                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
2421                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
2422
2423                         /*
2424                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
2425                          * count according to CPU use, instead of by the raw
2426                          * number of faults. Tasks with little runtime have
2427                          * little over-all impact on throughput, and thus their
2428                          * faults are less important.
2429                          */
2430                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
2431                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
2432                                    (total_faults + 1);
2433                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
2434                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
2435
2436                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
2437                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
2438                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
2439                         p->total_numa_faults += diff;
2440                         if (ng) {
2441                                 /*
2442                                  * safe because we can only change our own group
2443                                  *
2444                                  * mem_idx represents the offset for a given
2445                                  * nid and priv in a specific region because it
2446                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2447                                  */
2448                                 ng->faults[mem_idx] += diff;
2449                                 ng->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
2450                                 ng->total_faults += diff;
2451                                 group_faults += ng->faults[mem_idx];
2452                         }
2453                 }
2454
2455                 if (!ng) {
2456                         if (faults > max_faults) {
2457                                 max_faults = faults;
2458                                 max_nid = nid;
2459                         }
2460                 } else if (group_faults > max_faults) {
2461                         max_faults = group_faults;
2462                         max_nid = nid;
2463                 }
2464         }
2465
2466         if (ng) {
2467                 numa_group_count_active_nodes(ng);
2468                 spin_unlock_irq(group_lock);
2469                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_nid);
2470         }
2471
2472         if (max_faults) {
2473                 /* Set the new preferred node */
2474                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2475                         sched_setnuma(p, max_nid);
2476         }
2477
2478         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2479 }
2480
2481 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2482 {
2483         return refcount_inc_not_zero(&grp->refcount);
2484 }
2485
2486 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2487 {
2488         if (refcount_dec_and_test(&grp->refcount))
2489                 kfree_rcu(grp, rcu);
2490 }
2491
2492 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2493                         int *priv)
2494 {
2495         struct numa_group *grp, *my_grp;
2496         struct task_struct *tsk;
2497         bool join = false;
2498         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2499         int i;
2500
2501         if (unlikely(!deref_curr_numa_group(p))) {
2502                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2503                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
2504
2505                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2506                 if (!grp)
2507                         return;
2508
2509                 refcount_set(&grp->refcount, 1);
2510                 grp->active_nodes = 1;
2511                 grp->max_faults_cpu = 0;
2512                 spin_lock_init(&grp->lock);
2513                 grp->gid = p->pid;
2514                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
2515                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
2516                                                 nr_node_ids;
2517
2518                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2519                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2520
2521                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2522
2523                 grp->nr_tasks++;
2524                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2525         }
2526
2527         rcu_read_lock();
2528         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2529
2530         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2531                 goto no_join;
2532
2533         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2534         if (!grp)
2535                 goto no_join;
2536
2537         my_grp = deref_curr_numa_group(p);
2538         if (grp == my_grp)
2539                 goto no_join;
2540
2541         /*
2542          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2543          * the other task will join us.
2544          */
2545         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2546                 goto no_join;
2547
2548         /*
2549          * Tie-break on the grp address.
2550          */
2551         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2552                 goto no_join;
2553
2554         /* Always join threads in the same process. */
2555         if (tsk->mm == current->mm)
2556                 join = true;
2557
2558         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2559         if (flags & TNF_SHARED)
2560                 join = true;
2561
2562         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2563         *priv = !join;
2564
2565         if (join && !get_numa_group(grp))
2566                 goto no_join;
2567
2568         rcu_read_unlock();
2569
2570         if (!join)
2571                 return;
2572
2573         BUG_ON(irqs_disabled());
2574         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2575
2576         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2577                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2578                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2579         }
2580         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2581         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2582
2583         my_grp->nr_tasks--;
2584         grp->nr_tasks++;
2585
2586         spin_unlock(&my_grp->lock);
2587         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2588
2589         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2590
2591         put_numa_group(my_grp);
2592         return;
2593
2594 no_join:
2595         rcu_read_unlock();
2596         return;
2597 }
2598
2599 /*
2600  * Get rid of NUMA statistics associated with a task (either current or dead).
2601  * If @final is set, the task is dead and has reached refcount zero, so we can
2602  * safely free all relevant data structures. Otherwise, there might be
2603  * concurrent reads from places like load balancing and procfs, and we should
2604  * reset the data back to default state without freeing ->numa_faults.
2605  */
2606 void task_numa_free(struct task_struct *p, bool final)
2607 {
2608         /* safe: p either is current or is being freed by current */
2609         struct numa_group *grp = rcu_dereference_raw(p->numa_group);
2610         unsigned long *numa_faults = p->numa_faults;
2611         unsigned long flags;
2612         int i;
2613
2614         if (!numa_faults)
2615                 return;
2616
2617         if (grp) {
2618                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2619                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2620                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2621                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2622
2623                 grp->nr_tasks--;
2624                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2625                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2626                 put_numa_group(grp);
2627         }
2628
2629         if (final) {
2630                 p->numa_faults = NULL;
2631                 kfree(numa_faults);
2632         } else {
2633                 p->total_numa_faults = 0;
2634                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2635                         numa_faults[i] = 0;
2636         }
2637 }
2638
2639 /*
2640  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2641  */
2642 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2643 {
2644         struct task_struct *p = current;
2645         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2646         int cpu_node = task_node(current);
2647         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2648         struct numa_group *ng;
2649         int priv;
2650
2651         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2652                 return;
2653
2654         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2655         if (!p->mm)
2656                 return;
2657
2658         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2659         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2660                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2661                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2662
2663                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2664                 if (!p->numa_faults)
2665                         return;
2666
2667                 p->total_numa_faults = 0;
2668                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2669         }
2670
2671         /*
2672          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2673          * to be private if the accessing pid has not changed
2674          */
2675         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2676                 priv = 1;
2677         } else {
2678                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2679                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2680                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2681         }
2682
2683         /*
2684          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2685          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2686          * actively using should be counted as local. This allows the
2687          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2688          */
2689         ng = deref_curr_numa_group(p);
2690         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
2691                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
2692                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
2693                 local = 1;
2694
2695         /*
2696          * Retry to migrate task to preferred node periodically, in case it
2697          * previously failed, or the scheduler moved us.
2698          */
2699         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry)) {
2700                 task_numa_placement(p);
2701                 numa_migrate_preferred(p);
2702         }
2703
2704         if (migrated)
2705                 p->numa_pages_migrated += pages;
2706         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2707                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2708
2709         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2710         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2711         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2712 }
2713
2714 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2715 {
2716         /*
2717          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2718          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2719          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2720          * much of an issue though, since this is just used for
2721          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2722          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2723          */
2724         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2725         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2726 }
2727
2728 /*
2729  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2730  * Triggered from task_tick_numa().
2731  */
2732 static void task_numa_work(struct callback_head *work)
2733 {
2734         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2735         struct task_struct *p = current;
2736         struct mm_struct *mm = p->mm;
2737         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2738         struct vm_area_struct *vma;
2739         unsigned long start, end;
2740         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2741         long pages, virtpages;
2742
2743         SCHED_WARN_ON(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2744
2745         work->next = work;
2746         /*
2747          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2748          *
2749          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2750          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2751          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2752          * work.
2753          */
2754         if (p->flags & PF_EXITING)
2755                 return;
2756
2757         if (!mm->numa_next_scan) {
2758                 mm->numa_next_scan = now +
2759                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2760         }
2761
2762         /*
2763          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2764          */
2765         migrate = mm->numa_next_scan;
2766         if (time_before(now, migrate))
2767                 return;
2768
2769         if (p->numa_scan_period == 0) {
2770                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2771                 p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
2772         }
2773
2774         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2775         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2776                 return;
2777
2778         /*
2779          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2780          * the next time around.
2781          */
2782         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2783
2784         start = mm->numa_scan_offset;
2785         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2786         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2787         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2788         if (!pages)
2789                 return;
2790
2791
2792         if (!mmap_read_trylock(mm))
2793                 return;
2794         vma = find_vma(mm, start);
2795         if (!vma) {
2796                 reset_ptenuma_scan(p);
2797                 start = 0;
2798                 vma = mm->mmap;
2799         }
2800         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2801                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2802                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2803                         continue;
2804                 }
2805
2806                 /*
2807                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2808                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2809                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2810                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2811                  */
2812                 if (!vma->vm_mm ||
2813                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2814                         continue;
2815
2816                 /*
2817                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2818                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2819                  */
2820                 if (!vma_is_accessible(vma))
2821                         continue;
2822
2823                 do {
2824                         start = max(start, vma->vm_start);
2825                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2826                         end = min(end, vma->vm_end);
2827                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2828
2829                         /*
2830                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2831                          * hpages that have at least one present PTE that
2832                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2833                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2834                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2835                          * areas faster.
2836                          */
2837                         if (nr_pte_updates)
2838                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2839                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2840
2841                         start = end;
2842                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2843                                 goto out;
2844
2845                         cond_resched();
2846                 } while (end != vma->vm_end);
2847         }
2848
2849 out:
2850         /*
2851          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2852          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2853          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2854          * scanner to the start so check it now.
2855          */
2856         if (vma)
2857                 mm->numa_scan_offset = start;
2858         else
2859                 reset_ptenuma_scan(p);
2860         mmap_read_unlock(mm);
2861
2862         /*
2863          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
2864          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
2865          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
2866          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
2867          */
2868         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
2869                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
2870                 p->node_stamp += 32 * diff;
2871         }
2872 }
2873
2874 void init_numa_balancing(unsigned long clone_flags, struct task_struct *p)
2875 {
2876         int mm_users = 0;
2877         struct mm_struct *mm = p->mm;
2878
2879         if (mm) {
2880                 mm_users = atomic_read(&mm->mm_users);
2881                 if (mm_users == 1) {
2882                         mm->numa_next_scan = jiffies + msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2883                         mm->numa_scan_seq = 0;
2884                 }
2885         }
2886         p->node_stamp                   = 0;
2887         p->numa_scan_seq                = mm ? mm->numa_scan_seq : 0;
2888         p->numa_scan_period             = sysctl_numa_balancing_scan_delay;
2889         /* Protect against double add, see task_tick_numa and task_numa_work */
2890         p->numa_work.next               = &p->numa_work;
2891         p->numa_faults                  = NULL;
2892         RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2893         p->last_task_numa_placement     = 0;
2894         p->last_sum_exec_runtime        = 0;
2895
2896         init_task_work(&p->numa_work, task_numa_work);
2897
2898         /* New address space, reset the preferred nid */
2899         if (!(clone_flags & CLONE_VM)) {
2900                 p->numa_preferred_nid = NUMA_NO_NODE;
2901                 return;
2902         }
2903
2904         /*
2905          * New thread, keep existing numa_preferred_nid which should be copied
2906          * already by arch_dup_task_struct but stagger when scans start.
2907          */
2908         if (mm) {
2909                 unsigned int delay;
2910
2911                 delay = min_t(unsigned int, task_scan_max(current),
2912                         current->numa_scan_period * mm_users * NSEC_PER_MSEC);
2913                 delay += 2 * TICK_NSEC;
2914                 p->node_stamp = delay;
2915         }
2916 }
2917
2918 /*
2919  * Drive the periodic memory faults..
2920  */
2921 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2922 {
2923         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2924         u64 period, now;
2925
2926         /*
2927          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2928          */
2929         if ((curr->flags & (PF_EXITING | PF_KTHREAD)) || work->next != work)
2930                 return;
2931
2932         /*
2933          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2934          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2935          * task needs to have done some actual work before we bother with
2936          * NUMA placement.
2937          */
2938         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2939         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2940
2941         if (now > curr->node_stamp + period) {
2942                 if (!curr->node_stamp)
2943                         curr->numa_scan_period = task_scan_start(curr);
2944                 curr->node_stamp += period;
2945
2946                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan))
2947                         task_work_add(curr, work, TWA_RESUME);
2948         }
2949 }
2950
2951 static void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
2952 {
2953         int src_nid = cpu_to_node(task_cpu(p));
2954         int dst_nid = cpu_to_node(new_cpu);
2955
2956         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2957                 return;
2958
2959         if (!p->mm || !p->numa_faults || (p->flags & PF_EXITING))
2960                 return;
2961
2962         if (src_nid == dst_nid)
2963                 return;
2964
2965         /*
2966          * Allow resets if faults have been trapped before one scan
2967          * has completed. This is most likely due to a new task that
2968          * is pulled cross-node due to wakeups or load balancing.
2969          */
2970         if (p->numa_scan_seq) {
2971                 /*
2972                  * Avoid scan adjustments if moving to the preferred
2973                  * node or if the task was not previously running on
2974                  * the preferred node.
2975                  */
2976                 if (dst_nid == p->numa_preferred_nid ||
2977                     (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE &&
2978                         src_nid != p->numa_preferred_nid))
2979                         return;
2980         }
2981
2982         p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
2983 }
2984
2985 #else
2986 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2987 {
2988 }
2989
2990 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2991 {
2992 }
2993
2994 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2995 {
2996 }
2997
2998 static inline void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
2999 {
3000 }
3001
3002 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
3003
3004 static void
3005 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3006 {
3007         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3008 #ifdef CONFIG_SMP
3009         if (entity_is_task(se)) {
3010                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3011
3012                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
3013                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
3014         }
3015 #endif
3016         cfs_rq->nr_running++;
3017         if (se_is_idle(se))
3018                 cfs_rq->idle_nr_running++;
3019 }
3020
3021 static void
3022 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3023 {
3024         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3025 #ifdef CONFIG_SMP
3026         if (entity_is_task(se)) {
3027                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
3028                 list_del_init(&se->group_node);
3029         }
3030 #endif
3031         cfs_rq->nr_running--;
3032         if (se_is_idle(se))
3033                 cfs_rq->idle_nr_running--;
3034 }
3035
3036 /*
3037  * Signed add and clamp on underflow.
3038  *
3039  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
3040  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
3041  * values.
3042  */
3043 #define add_positive(_ptr, _val) do {                           \
3044         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3045         typeof(_val) val = (_val);                              \
3046         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
3047                                                                 \
3048         res = var + val;                                        \
3049                                                                 \
3050         if (val < 0 && res > var)                               \
3051                 res = 0;                                        \
3052                                                                 \
3053         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
3054 } while (0)
3055
3056 /*
3057  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
3058  *
3059  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
3060  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
3061  * values.
3062  */
3063 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
3064         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3065         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
3066         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
3067         res = var - val;                                        \
3068         if (res > var)                                          \
3069                 res = 0;                                        \
3070         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
3071 } while (0)
3072
3073 /*
3074  * Remove and clamp on negative, from a local variable.
3075  *
3076  * A variant of sub_positive(), which does not use explicit load-store
3077  * and is thus optimized for local variable updates.
3078  */
3079 #define lsub_positive(_ptr, _val) do {                          \
3080         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3081         *ptr -= min_t(typeof(*ptr), *ptr, _val);                \
3082 } while (0)
3083
3084 #ifdef CONFIG_SMP
3085 static inline void
3086 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3087 {
3088         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
3089         cfs_rq->avg.load_sum += se_weight(se) * se->avg.load_sum;
3090 }
3091
3092 static inline void
3093 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3094 {
3095         u32 divider = get_pelt_divider(&se->avg);
3096         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
3097         cfs_rq->avg.load_sum = cfs_rq->avg.load_avg * divider;
3098 }
3099 #else
3100 static inline void
3101 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
3102 static inline void
3103 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
3104 #endif
3105
3106 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
3107                             unsigned long weight)
3108 {
3109         if (se->on_rq) {
3110                 /* commit outstanding execution time */
3111                 if (cfs_rq->curr == se)
3112                         update_curr(cfs_rq);
3113                 update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3114         }
3115         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
3116
3117         update_load_set(&se->load, weight);
3118
3119 #ifdef CONFIG_SMP
3120         do {
3121                 u32 divider = get_pelt_divider(&se->avg);
3122
3123                 se->avg.load_avg = div_u64(se_weight(se) * se->avg.load_sum, divider);
3124         } while (0);
3125 #endif
3126
3127         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
3128         if (se->on_rq)
3129                 update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3130
3131 }
3132
3133 void reweight_task(struct task_struct *p, int prio)
3134 {
3135         struct sched_entity *se = &p->se;
3136         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3137         struct load_weight *load = &se->load;
3138         unsigned long weight = scale_load(sched_prio_to_weight[prio]);
3139
3140         reweight_entity(cfs_rq, se, weight);
3141         load->inv_weight = sched_prio_to_wmult[prio];
3142 }
3143
3144 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3145 #ifdef CONFIG_SMP
3146 /*
3147  * All this does is approximate the hierarchical proportion which includes that
3148  * global sum we all love to hate.
3149  *
3150  * That is, the weight of a group entity, is the proportional share of the
3151  * group weight based on the group runqueue weights. That is:
3152  *
3153  *                     tg->weight * grq->load.weight
3154  *   ge->load.weight = -----------------------------               (1)
3155  *                       \Sum grq->load.weight
3156  *
3157  * Now, because computing that sum is prohibitively expensive to compute (been
3158  * there, done that) we approximate it with this average stuff. The average
3159  * moves slower and therefore the approximation is cheaper and more stable.
3160  *
3161  * So instead of the above, we substitute:
3162  *
3163  *   grq->load.weight -> grq->avg.load_avg                         (2)
3164  *
3165  * which yields the following:
3166  *
3167  *                     tg->weight * grq->avg.load_avg
3168  *   ge->load.weight = ------------------------------              (3)
3169  *                             tg->load_avg
3170  *
3171  * Where: tg->load_avg ~= \Sum grq->avg.load_avg
3172  *
3173  * That is shares_avg, and it is right (given the approximation (2)).
3174  *
3175  * The problem with it is that because the average is slow -- it was designed
3176  * to be exactly that of course -- this leads to transients in boundary
3177  * conditions. In specific, the case where the group was idle and we start the
3178  * one task. It takes time for our CPU's grq->avg.load_avg to build up,
3179  * yielding bad latency etc..
3180  *
3181  * Now, in that special case (1) reduces to:
3182  *
3183  *                     tg->weight * grq->load.weight
3184  *   ge->load.weight = ----------------------------- = tg->weight   (4)
3185  *                         grp->load.weight
3186  *
3187  * That is, the sum collapses because all other CPUs are idle; the UP scenario.
3188  *
3189  * So what we do is modify our approximation (3) to approach (4) in the (near)
3190  * UP case, like:
3191  *
3192  *   ge->load.weight =
3193  *
3194  *              tg->weight * grq->load.weight
3195  *     ---------------------------------------------------         (5)
3196  *     tg->load_avg - grq->avg.load_avg + grq->load.weight
3197  *
3198  * But because grq->load.weight can drop to 0, resulting in a divide by zero,
3199  * we need to use grq->avg.load_avg as its lower bound, which then gives:
3200  *
3201  *
3202  *                     tg->weight * grq->load.weight
3203  *   ge->load.weight = -----------------------------               (6)
3204  *                             tg_load_avg'
3205  *
3206  * Where:
3207  *
3208  *   tg_load_avg' = tg->load_avg - grq->avg.load_avg +
3209  *                  max(grq->load.weight, grq->avg.load_avg)
3210  *
3211  * And that is shares_weight and is icky. In the (near) UP case it approaches
3212  * (4) while in the normal case it approaches (3). It consistently
3213  * overestimates the ge->load.weight and therefore:
3214  *
3215  *   \Sum ge->load.weight >= tg->weight
3216  *
3217  * hence icky!
3218  */
3219 static long calc_group_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
3220 {
3221         long tg_weight, tg_shares, load, shares;
3222         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3223
3224         tg_shares = READ_ONCE(tg->shares);
3225
3226         load = max(scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->avg.load_avg);
3227
3228         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
3229
3230         /* Ensure tg_weight >= load */
3231         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3232         tg_weight += load;
3233
3234         shares = (tg_shares * load);
3235         if (tg_weight)
3236                 shares /= tg_weight;
3237
3238         /*
3239          * MIN_SHARES has to be unscaled here to support per-CPU partitioning
3240          * of a group with small tg->shares value. It is a floor value which is
3241          * assigned as a minimum load.weight to the sched_entity representing
3242          * the group on a CPU.
3243          *
3244          * E.g. on 64-bit for a group with tg->shares of scale_load(15)=15*1024
3245          * on an 8-core system with 8 tasks each runnable on one CPU shares has
3246          * to be 15*1024*1/8=1920 instead of scale_load(MIN_SHARES)=2*1024. In
3247          * case no task is runnable on a CPU MIN_SHARES=2 should be returned
3248          * instead of 0.
3249          */
3250         return clamp_t(long, shares, MIN_SHARES, tg_shares);
3251 }
3252 #endif /* CONFIG_SMP */
3253
3254 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
3255
3256 /*
3257  * Recomputes the group entity based on the current state of its group
3258  * runqueue.
3259  */
3260 static void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3261 {
3262         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3263         long shares;
3264
3265         if (!gcfs_rq)
3266                 return;
3267
3268         if (throttled_hierarchy(gcfs_rq))
3269                 return;
3270
3271 #ifndef CONFIG_SMP
3272         shares = READ_ONCE(gcfs_rq->tg->shares);
3273
3274         if (likely(se->load.weight == shares))
3275                 return;
3276 #else
3277         shares   = calc_group_shares(gcfs_rq);
3278 #endif
3279
3280         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
3281 }
3282
3283 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3284 static inline void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3285 {
3286 }
3287 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3288
3289 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq, int flags)
3290 {
3291         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3292
3293         if (&rq->cfs == cfs_rq) {
3294                 /*
3295                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
3296                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
3297                  * a real problem.
3298                  *
3299                  * It will not get called when we go idle, because the idle
3300                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
3301                  * number include things like RT tasks.
3302                  *
3303                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
3304                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
3305                  *
3306                  * See cpu_util().
3307                  */
3308                 cpufreq_update_util(rq, flags);
3309         }
3310 }
3311
3312 #ifdef CONFIG_SMP
3313 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3314 /*
3315  * Because list_add_leaf_cfs_rq always places a child cfs_rq on the list
3316  * immediately before a parent cfs_rq, and cfs_rqs are removed from the list
3317  * bottom-up, we only have to test whether the cfs_rq before us on the list
3318  * is our child.
3319  * If cfs_rq is not on the list, test whether a child needs its to be added to
3320  * connect a branch to the tree  * (see list_add_leaf_cfs_rq() for details).
3321  */
3322 static inline bool child_cfs_rq_on_list(struct cfs_rq *cfs_rq)
3323 {
3324         struct cfs_rq *prev_cfs_rq;
3325         struct list_head *prev;
3326
3327         if (cfs_rq->on_list) {
3328                 prev = cfs_rq->leaf_cfs_rq_list.prev;
3329         } else {
3330                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3331
3332                 prev = rq->tmp_alone_branch;
3333         }
3334
3335         prev_cfs_rq = container_of(prev, struct cfs_rq, leaf_cfs_rq_list);
3336
3337         return (prev_cfs_rq->tg->parent == cfs_rq->tg);
3338 }
3339
3340 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
3341 {
3342         if (cfs_rq->load.weight)
3343                 return false;
3344
3345         if (cfs_rq->avg.load_sum)
3346                 return false;
3347
3348         if (cfs_rq->avg.util_sum)
3349                 return false;
3350
3351         if (cfs_rq->avg.runnable_sum)
3352                 return false;
3353
3354         if (child_cfs_rq_on_list(cfs_rq))
3355                 return false;
3356
3357         /*
3358          * _avg must be null when _sum are null because _avg = _sum / divider
3359          * Make sure that rounding and/or propagation of PELT values never
3360          * break this.
3361          */
3362         SCHED_WARN_ON(cfs_rq->avg.load_avg ||
3363                       cfs_rq->avg.util_avg ||
3364                       cfs_rq->avg.runnable_avg);
3365
3366         return true;
3367 }
3368
3369 /**
3370  * update_tg_load_avg - update the tg's load avg
3371  * @cfs_rq: the cfs_rq whose avg changed
3372  *
3373  * This function 'ensures': tg->load_avg := \Sum tg->cfs_rq[]->avg.load.
3374  * However, because tg->load_avg is a global value there are performance
3375  * considerations.
3376  *
3377  * In order to avoid having to look at the other cfs_rq's, we use a
3378  * differential update where we store the last value we propagated. This in
3379  * turn allows skipping updates if the differential is 'small'.
3380  *
3381  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share().
3382  */
3383 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3384 {
3385         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3386
3387         /*
3388          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
3389          */
3390         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
3391                 return;
3392
3393         if (abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
3394                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
3395                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
3396         }
3397 }
3398
3399 /*
3400  * Called within set_task_rq() right before setting a task's CPU. The
3401  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
3402  * including the state of rq->lock, should be made.
3403  */
3404 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
3405                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
3406 {
3407         u64 p_last_update_time;
3408         u64 n_last_update_time;
3409
3410         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
3411                 return;
3412
3413         /*
3414          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
3415          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
3416          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
3417          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
3418          * the wakee more load sounds not bad.
3419          */
3420         if (!(se->avg.last_update_time && prev))
3421                 return;
3422
3423 #ifndef CONFIG_64BIT
3424         {
3425                 u64 p_last_update_time_copy;
3426                 u64 n_last_update_time_copy;
3427
3428                 do {
3429                         p_last_update_time_copy = prev->load_last_update_time_copy;
3430                         n_last_update_time_copy = next->load_last_update_time_copy;
3431
3432                         smp_rmb();
3433
3434                         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3435                         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3436
3437                 } while (p_last_update_time != p_last_update_time_copy ||
3438                          n_last_update_time != n_last_update_time_copy);
3439         }
3440 #else
3441         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3442         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3443 #endif
3444         __update_load_avg_blocked_se(p_last_update_time, se);
3445         se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
3446 }
3447
3448
3449 /*
3450  * When on migration a sched_entity joins/leaves the PELT hierarchy, we need to
3451  * propagate its contribution. The key to this propagation is the invariant
3452  * that for each group:
3453  *
3454  *   ge->avg == grq->avg                                                (1)
3455  *
3456  * _IFF_ we look at the pure running and runnable sums. Because they
3457  * represent the very same entity, just at different points in the hierarchy.
3458  *
3459  * Per the above update_tg_cfs_util() and update_tg_cfs_runnable() are trivial
3460  * and simply copies the running/runnable sum over (but still wrong, because
3461  * the group entity and group rq do not have their PELT windows aligned).
3462  *
3463  * However, update_tg_cfs_load() is more complex. So we have:
3464  *
3465  *   ge->avg.load_avg = ge->load.weight * ge->avg.runnable_avg          (2)
3466  *
3467  * And since, like util, the runnable part should be directly transferable,
3468  * the following would _appear_ to be the straight forward approach:
3469  *
3470  *   grq->avg.load_avg = grq->load.weight * grq->avg.runnable_avg       (3)
3471  *
3472  * And per (1) we have:
3473  *
3474  *   ge->avg.runnable_avg == grq->avg.runnable_avg
3475  *
3476  * Which gives:
3477  *
3478  *                      ge->load.weight * grq->avg.load_avg
3479  *   ge->avg.load_avg = -----------------------------------             (4)
3480  *                               grq->load.weight
3481  *
3482  * Except that is wrong!
3483  *
3484  * Because while for entities historical weight is not important and we
3485  * really only care about our future and therefore can consider a pure
3486  * runnable sum, runqueues can NOT do this.
3487  *
3488  * We specifically want runqueues to have a load_avg that includes
3489  * historical weights. Those represent the blocked load, the load we expect
3490  * to (shortly) return to us. This only works by keeping the weights as
3491  * integral part of the sum. We therefore cannot decompose as per (3).
3492  *
3493  * Another reason this doesn't work is that runnable isn't a 0-sum entity.
3494  * Imagine a rq with 2 tasks that each are runnable 2/3 of the time. Then the
3495  * rq itself is runnable anywhere between 2/3 and 1 depending on how the
3496  * runnable section of these tasks overlap (or not). If they were to perfectly
3497  * align the rq as a whole would be runnable 2/3 of the time. If however we
3498  * always have at least 1 runnable task, the rq as a whole is always runnable.
3499  *
3500  * So we'll have to approximate.. :/
3501  *
3502  * Given the constraint:
3503  *
3504  *   ge->avg.running_sum <= ge->avg.runnable_sum <= LOAD_AVG_MAX
3505  *
3506  * We can construct a rule that adds runnable to a rq by assuming minimal
3507  * overlap.
3508  *
3509  * On removal, we'll assume each task is equally runnable; which yields:
3510  *
3511  *   grq->avg.runnable_sum = grq->avg.load_sum / grq->load.weight
3512  *
3513  * XXX: only do this for the part of runnable > running ?
3514  *
3515  */
3516
3517 static inline void
3518 update_tg_cfs_util(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3519 {
3520         long delta = gcfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg;
3521         u32 divider;
3522
3523         /* Nothing to update */
3524         if (!delta)
3525                 return;
3526
3527         /*
3528          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3529          * See ___update_load_avg() for details.
3530          */
3531         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3532
3533         /* Set new sched_entity's utilization */
3534         se->avg.util_avg = gcfs_rq->avg.util_avg;
3535         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * divider;
3536
3537         /* Update parent cfs_rq utilization */
3538         add_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, delta);
3539         cfs_rq->avg.util_sum = cfs_rq->avg.util_avg * divider;
3540 }
3541
3542 static inline void
3543 update_tg_cfs_runnable(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3544 {
3545         long delta = gcfs_rq->avg.runnable_avg - se->avg.runnable_avg;
3546         u32 divider;
3547
3548         /* Nothing to update */
3549         if (!delta)
3550                 return;
3551
3552         /*
3553          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3554          * See ___update_load_avg() for details.
3555          */
3556         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3557
3558         /* Set new sched_entity's runnable */
3559         se->avg.runnable_avg = gcfs_rq->avg.runnable_avg;
3560         se->avg.runnable_sum = se->avg.runnable_avg * divider;
3561
3562         /* Update parent cfs_rq runnable */
3563         add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_avg, delta);
3564         cfs_rq->avg.runnable_sum = cfs_rq->avg.runnable_avg * divider;
3565 }
3566
3567 static inline void
3568 update_tg_cfs_load(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3569 {
3570         long delta, running_sum, runnable_sum = gcfs_rq->prop_runnable_sum;
3571         unsigned long load_avg;
3572         u64 load_sum = 0;
3573         u32 divider;
3574
3575         if (!runnable_sum)
3576                 return;
3577
3578         gcfs_rq->prop_runnable_sum = 0;
3579
3580         /*
3581          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3582          * See ___update_load_avg() for details.
3583          */
3584         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3585
3586         if (runnable_sum >= 0) {
3587                 /*
3588                  * Add runnable; clip at LOAD_AVG_MAX. Reflects that until
3589                  * the CPU is saturated running == runnable.
3590                  */
3591                 runnable_sum += se->avg.load_sum;
3592                 runnable_sum = min_t(long, runnable_sum, divider);
3593         } else {
3594                 /*
3595                  * Estimate the new unweighted runnable_sum of the gcfs_rq by
3596                  * assuming all tasks are equally runnable.
3597                  */
3598                 if (scale_load_down(gcfs_rq->load.weight)) {
3599                         load_sum = div_s64(gcfs_rq->avg.load_sum,
3600                                 scale_load_down(gcfs_rq->load.weight));
3601                 }
3602
3603                 /* But make sure to not inflate se's runnable */
3604                 runnable_sum = min(se->avg.load_sum, load_sum);
3605         }
3606
3607         /*
3608          * runnable_sum can't be lower than running_sum
3609          * Rescale running sum to be in the same range as runnable sum
3610          * running_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX <<  SCHED_CAPACITY_SHIFT]
3611          * runnable_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX]
3612          */
3613         running_sum = se->avg.util_sum >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
3614         runnable_sum = max(runnable_sum, running_sum);
3615
3616         load_sum = (s64)se_weight(se) * runnable_sum;
3617         load_avg = div_s64(load_sum, divider);
3618
3619         se->avg.load_sum = runnable_sum;
3620
3621         delta = load_avg - se->avg.load_avg;
3622         if (!delta)
3623                 return;
3624
3625         se->avg.load_avg = load_avg;
3626
3627         add_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, delta);
3628         cfs_rq->avg.load_sum = cfs_rq->avg.load_avg * divider;
3629 }
3630
3631 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum)
3632 {
3633         cfs_rq->propagate = 1;
3634         cfs_rq->prop_runnable_sum += runnable_sum;
3635 }
3636
3637 /* Update task and its cfs_rq load average */
3638 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3639 {
3640         struct cfs_rq *cfs_rq, *gcfs_rq;
3641
3642         if (entity_is_task(se))
3643                 return 0;
3644
3645         gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3646         if (!gcfs_rq->propagate)
3647                 return 0;
3648
3649         gcfs_rq->propagate = 0;
3650
3651         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3652
3653         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, gcfs_rq->prop_runnable_sum);
3654
3655         update_tg_cfs_util(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3656         update_tg_cfs_runnable(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3657         update_tg_cfs_load(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3658
3659         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
3660         trace_pelt_se_tp(se);
3661
3662         return 1;
3663 }
3664
3665 /*
3666  * Check if we need to update the load and the utilization of a blocked
3667  * group_entity:
3668  */
3669 static inline bool skip_blocked_update(struct sched_entity *se)
3670 {
3671         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3672
3673         /*
3674          * If sched_entity still have not zero load or utilization, we have to
3675          * decay it:
3676          */
3677         if (se->avg.load_avg || se->avg.util_avg)
3678                 return false;
3679
3680         /*
3681          * If there is a pending propagation, we have to update the load and
3682          * the utilization of the sched_entity:
3683          */
3684         if (gcfs_rq->propagate)
3685                 return false;
3686
3687         /*
3688          * Otherwise, the load and the utilization of the sched_entity is
3689          * already zero and there is no pending propagation, so it will be a
3690          * waste of time to try to decay it:
3691          */
3692         return true;
3693 }
3694
3695 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3696
3697 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3698
3699 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3700 {
3701         return 0;
3702 }
3703
3704 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum) {}
3705
3706 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3707
3708 /**
3709  * update_cfs_rq_load_avg - update the cfs_rq's load/util averages
3710  * @now: current time, as per cfs_rq_clock_pelt()
3711  * @cfs_rq: cfs_rq to update
3712  *
3713  * The cfs_rq avg is the direct sum of all its entities (blocked and runnable)
3714  * avg. The immediate corollary is that all (fair) tasks must be attached, see
3715  * post_init_entity_util_avg().
3716  *
3717  * cfs_rq->avg is used for task_h_load() and update_cfs_share() for example.
3718  *
3719  * Returns true if the load decayed or we removed load.
3720  *
3721  * Since both these conditions indicate a changed cfs_rq->avg.load we should
3722  * call update_tg_load_avg() when this function returns true.
3723  */
3724 static inline int
3725 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
3726 {
3727         unsigned long removed_load = 0, removed_util = 0, removed_runnable = 0;
3728         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
3729         int decayed = 0;
3730
3731         if (cfs_rq->removed.nr) {
3732                 unsigned long r;
3733                 u32 divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3734
3735                 raw_spin_lock(&cfs_rq->removed.lock);
3736                 swap(cfs_rq->removed.util_avg, removed_util);
3737                 swap(cfs_rq->removed.load_avg, removed_load);
3738                 swap(cfs_rq->removed.runnable_avg, removed_runnable);
3739                 cfs_rq->removed.nr = 0;
3740                 raw_spin_unlock(&cfs_rq->removed.lock);
3741
3742                 r = removed_load;
3743                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
3744                 sa->load_sum = sa->load_avg * divider;
3745
3746                 r = removed_util;
3747                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
3748                 sa->util_sum = sa->util_avg * divider;
3749
3750                 r = removed_runnable;
3751                 sub_positive(&sa->runnable_avg, r);
3752                 sa->runnable_sum = sa->runnable_avg * divider;
3753
3754                 /*
3755                  * removed_runnable is the unweighted version of removed_load so we
3756                  * can use it to estimate removed_load_sum.
3757                  */
3758                 add_tg_cfs_propagate(cfs_rq,
3759                         -(long)(removed_runnable * divider) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT);
3760
3761                 decayed = 1;
3762         }
3763
3764         decayed |= __update_load_avg_cfs_rq(now, cfs_rq);
3765
3766 #ifndef CONFIG_64BIT
3767         smp_wmb();
3768         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
3769 #endif
3770
3771         return decayed;
3772 }
3773
3774 /**
3775  * attach_entity_load_avg - attach this entity to its cfs_rq load avg
3776  * @cfs_rq: cfs_rq to attach to
3777  * @se: sched_entity to attach
3778  *
3779  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3780  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3781  */
3782 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3783 {
3784         /*
3785          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3786          * See ___update_load_avg() for details.
3787          */
3788         u32 divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3789
3790         /*
3791          * When we attach the @se to the @cfs_rq, we must align the decay
3792          * window because without that, really weird and wonderful things can
3793          * happen.
3794          *
3795          * XXX illustrate
3796          */
3797         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3798         se->avg.period_contrib = cfs_rq->avg.period_contrib;
3799
3800         /*
3801          * Hell(o) Nasty stuff.. we need to recompute _sum based on the new
3802          * period_contrib. This isn't strictly correct, but since we're
3803          * entirely outside of the PELT hierarchy, nobody cares if we truncate
3804          * _sum a little.
3805          */
3806         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * divider;
3807
3808         se->avg.runnable_sum = se->avg.runnable_avg * divider;
3809
3810         se->avg.load_sum = divider;
3811         if (se_weight(se)) {
3812                 se->avg.load_sum =
3813                         div_u64(se->avg.load_avg * se->avg.load_sum, se_weight(se));
3814         }
3815
3816         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
3817         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
3818         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
3819         cfs_rq->avg.runnable_avg += se->avg.runnable_avg;
3820         cfs_rq->avg.runnable_sum += se->avg.runnable_sum;
3821
3822         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, se->avg.load_sum);
3823
3824         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3825
3826         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
3827 }
3828
3829 /**
3830  * detach_entity_load_avg - detach this entity from its cfs_rq load avg
3831  * @cfs_rq: cfs_rq to detach from
3832  * @se: sched_entity to detach
3833  *
3834  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3835  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3836  */
3837 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3838 {
3839         /*
3840          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3841          * See ___update_load_avg() for details.
3842          */
3843         u32 divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3844
3845         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
3846         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
3847         cfs_rq->avg.util_sum = cfs_rq->avg.util_avg * divider;
3848         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_avg, se->avg.runnable_avg);
3849         cfs_rq->avg.runnable_sum = cfs_rq->avg.runnable_avg * divider;
3850
3851         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, -se->avg.load_sum);
3852
3853         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3854
3855         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
3856 }
3857
3858 /*
3859  * Optional action to be done while updating the load average
3860  */
3861 #define UPDATE_TG       0x1
3862 #define SKIP_AGE_LOAD   0x2
3863 #define DO_ATTACH       0x4
3864
3865 /* Update task and its cfs_rq load average */
3866 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3867 {
3868         u64 now = cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
3869         int decayed;
3870
3871         /*
3872          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
3873          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
3874          */
3875         if (se->avg.last_update_time && !(flags & SKIP_AGE_LOAD))
3876                 __update_load_avg_se(now, cfs_rq, se);
3877
3878         decayed  = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
3879         decayed |= propagate_entity_load_avg(se);
3880
3881         if (!se->avg.last_update_time && (flags & DO_ATTACH)) {
3882
3883                 /*
3884                  * DO_ATTACH means we're here from enqueue_entity().
3885                  * !last_update_time means we've passed through
3886                  * migrate_task_rq_fair() indicating we migrated.
3887                  *
3888                  * IOW we're enqueueing a task on a new CPU.
3889                  */
3890                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3891                 update_tg_load_avg(cfs_rq);
3892
3893         } else if (decayed) {
3894                 cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3895
3896                 if (flags & UPDATE_TG)
3897                         update_tg_load_avg(cfs_rq);
3898         }
3899 }
3900
3901 #ifndef CONFIG_64BIT
3902 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3903 {
3904         u64 last_update_time_copy;
3905         u64 last_update_time;
3906
3907         do {
3908                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
3909                 smp_rmb();
3910                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3911         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
3912
3913         return last_update_time;
3914 }
3915 #else
3916 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3917 {
3918         return cfs_rq->avg.last_update_time;
3919 }
3920 #endif
3921
3922 /*
3923  * Synchronize entity load avg of dequeued entity without locking
3924  * the previous rq.
3925  */
3926 static void sync_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3927 {
3928         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3929         u64 last_update_time;
3930
3931         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3932         __update_load_avg_blocked_se(last_update_time, se);
3933 }
3934
3935 /*
3936  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
3937  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
3938  */
3939 static void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3940 {
3941         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3942         unsigned long flags;
3943
3944         /*
3945          * tasks cannot exit without having gone through wake_up_new_task() ->
3946          * post_init_entity_util_avg() which will have added things to the
3947          * cfs_rq, so we can remove unconditionally.
3948          */
3949
3950         sync_entity_load_avg(se);
3951
3952         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3953         ++cfs_rq->removed.nr;
3954         cfs_rq->removed.util_avg        += se->avg.util_avg;
3955         cfs_rq->removed.load_avg        += se->avg.load_avg;
3956         cfs_rq->removed.runnable_avg    += se->avg.runnable_avg;
3957         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3958 }
3959
3960 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3961 {
3962         return cfs_rq->avg.runnable_avg;
3963 }
3964
3965 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3966 {
3967         return cfs_rq->avg.load_avg;
3968 }
3969
3970 static int newidle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf);
3971
3972 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
3973 {
3974         return READ_ONCE(p->se.avg.util_avg);
3975 }
3976
3977 static inline unsigned long _task_util_est(struct task_struct *p)
3978 {
3979         struct util_est ue = READ_ONCE(p->se.avg.util_est);
3980
3981         return max(ue.ewma, (ue.enqueued & ~UTIL_AVG_UNCHANGED));
3982 }
3983
3984 static inline unsigned long task_util_est(struct task_struct *p)
3985 {
3986         return max(task_util(p), _task_util_est(p));
3987 }
3988
3989 #ifdef CONFIG_UCLAMP_TASK
3990 static inline unsigned long uclamp_task_util(struct task_struct *p)
3991 {
3992         return clamp(task_util_est(p),
3993                      uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MIN),
3994                      uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MAX));
3995 }
3996 #else
3997 static inline unsigned long uclamp_task_util(struct task_struct *p)
3998 {
3999         return task_util_est(p);
4000 }
4001 #endif
4002
4003 static inline void util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq,
4004                                     struct task_struct *p)
4005 {
4006         unsigned int enqueued;
4007
4008         if (!sched_feat(UTIL_EST))
4009                 return;
4010
4011         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
4012         enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
4013         enqueued += _task_util_est(p);
4014         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, enqueued);
4015
4016         trace_sched_util_est_cfs_tp(cfs_rq);
4017 }
4018
4019 static inline void util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq,
4020                                     struct task_struct *p)
4021 {
4022         unsigned int enqueued;
4023
4024         if (!sched_feat(UTIL_EST))
4025                 return;
4026
4027         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
4028         enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
4029         enqueued -= min_t(unsigned int, enqueued, _task_util_est(p));
4030         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, enqueued);
4031
4032         trace_sched_util_est_cfs_tp(cfs_rq);
4033 }
4034
4035 #define UTIL_EST_MARGIN (SCHED_CAPACITY_SCALE / 100)
4036
4037 /*
4038  * Check if a (signed) value is within a specified (unsigned) margin,
4039  * based on the observation that:
4040  *
4041  *     abs(x) < y := (unsigned)(x + y - 1) < (2 * y - 1)
4042  *
4043  * NOTE: this only works when value + margin < INT_MAX.
4044  */
4045 static inline bool within_margin(int value, int margin)
4046 {
4047         return ((unsigned int)(value + margin - 1) < (2 * margin - 1));
4048 }
4049
4050 static inline void util_est_update(struct cfs_rq *cfs_rq,
4051                                    struct task_struct *p,
4052                                    bool task_sleep)
4053 {
4054         long last_ewma_diff, last_enqueued_diff;
4055         struct util_est ue;
4056
4057         if (!sched_feat(UTIL_EST))
4058                 return;
4059
4060         /*
4061          * Skip update of task's estimated utilization when the task has not
4062          * yet completed an activation, e.g. being migrated.
4063          */
4064         if (!task_sleep)
4065                 return;
4066
4067         /*
4068          * If the PELT values haven't changed since enqueue time,
4069          * skip the util_est update.
4070          */
4071         ue = p->se.avg.util_est;
4072         if (ue.enqueued & UTIL_AVG_UNCHANGED)
4073                 return;
4074
4075         last_enqueued_diff = ue.enqueued;
4076
4077         /*
4078          * Reset EWMA on utilization increases, the moving average is used only
4079          * to smooth utilization decreases.
4080          */
4081         ue.enqueued = task_util(p);
4082         if (sched_feat(UTIL_EST_FASTUP)) {
4083                 if (ue.ewma < ue.enqueued) {
4084                         ue.ewma = ue.enqueued;
4085                         goto done;
4086                 }
4087         }
4088
4089         /*
4090          * Skip update of task's estimated utilization when its members are
4091          * already ~1% close to its last activation value.
4092          */
4093         last_ewma_diff = ue.enqueued - ue.ewma;
4094         last_enqueued_diff -= ue.enqueued;
4095         if (within_margin(last_ewma_diff, UTIL_EST_MARGIN)) {
4096                 if (!within_margin(last_enqueued_diff, UTIL_EST_MARGIN))
4097                         goto done;
4098
4099                 return;
4100         }
4101
4102         /*
4103          * To avoid overestimation of actual task utilization, skip updates if
4104          * we cannot grant there is idle time in this CPU.
4105          */
4106         if (task_util(p) > capacity_orig_of(cpu_of(rq_of(cfs_rq))))
4107                 return;
4108
4109         /*
4110          * Update Task's estimated utilization
4111          *
4112          * When *p completes an activation we can consolidate another sample
4113          * of the task size. This is done by storing the current PELT value
4114          * as ue.enqueued and by using this value to update the Exponential
4115          * Weighted Moving Average (EWMA):
4116          *
4117          *  ewma(t) = w *  task_util(p) + (1-w) * ewma(t-1)
4118          *          = w *  task_util(p) +         ewma(t-1)  - w * ewma(t-1)
4119          *          = w * (task_util(p) -         ewma(t-1)) +     ewma(t-1)
4120          *          = w * (      last_ewma_diff            ) +     ewma(t-1)
4121          *          = w * (last_ewma_diff  +  ewma(t-1) / w)
4122          *
4123          * Where 'w' is the weight of new samples, which is configured to be
4124          * 0.25, thus making w=1/4 ( >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT)
4125          */
4126         ue.ewma <<= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
4127         ue.ewma  += last_ewma_diff;
4128         ue.ewma >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
4129 done:
4130         ue.enqueued |= UTIL_AVG_UNCHANGED;
4131         WRITE_ONCE(p->se.avg.util_est, ue);
4132
4133         trace_sched_util_est_se_tp(&p->se);
4134 }
4135
4136 static inline int task_fits_capacity(struct task_struct *p, long capacity)
4137 {
4138         return fits_capacity(uclamp_task_util(p), capacity);
4139 }
4140
4141 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq)
4142 {
4143         if (!static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity))
4144                 return;
4145
4146         if (!p || p->nr_cpus_allowed == 1) {
4147                 rq->misfit_task_load = 0;
4148                 return;
4149         }
4150
4151         if (task_fits_capacity(p, capacity_of(cpu_of(rq)))) {
4152                 rq->misfit_task_load = 0;
4153                 return;
4154         }
4155
4156         /*
4157          * Make sure that misfit_task_load will not be null even if
4158          * task_h_load() returns 0.
4159          */
4160         rq->misfit_task_load = max_t(unsigned long, task_h_load(p), 1);
4161 }
4162
4163 #else /* CONFIG_SMP */
4164
4165 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
4166 {
4167         return true;
4168 }
4169
4170 #define UPDATE_TG       0x0
4171 #define SKIP_AGE_LOAD   0x0
4172 #define DO_ATTACH       0x0
4173
4174 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int not_used1)
4175 {
4176         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
4177 }
4178
4179 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
4180
4181 static inline void
4182 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
4183 static inline void
4184 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
4185
4186 static inline int newidle_balance(struct rq *rq, struct rq_flags *rf)
4187 {
4188         return 0;
4189 }
4190
4191 static inline void
4192 util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
4193
4194 static inline void
4195 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
4196
4197 static inline void
4198 util_est_update(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p,
4199                 bool task_sleep) {}
4200 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq) {}
4201
4202 #endif /* CONFIG_SMP */
4203
4204 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4205 {
4206 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
4207         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
4208
4209         if (d < 0)
4210                 d = -d;
4211
4212         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
4213                 schedstat_inc(cfs_rq->nr_spread_over);
4214 #endif
4215 }
4216
4217 static void
4218 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
4219 {
4220         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4221
4222         /*
4223          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
4224          * however the extra weight of the new task will slow them down a
4225          * little, place the new task so that it fits in the slot that
4226          * stays open at the end.
4227          */
4228         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
4229                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
4230
4231         /* sleeps up to a single latency don't count. */
4232         if (!initial) {
4233                 unsigned long thresh;
4234
4235                 if (se_is_idle(se))
4236                         thresh = sysctl_sched_min_granularity;
4237                 else
4238                         thresh = sysctl_sched_latency;
4239
4240                 /*
4241                  * Halve their sleep time's effect, to allow
4242                  * for a gentler effect of sleepers:
4243                  */
4244                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
4245                         thresh >>= 1;
4246
4247                 vruntime -= thresh;
4248         }
4249
4250         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
4251         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
4252 }
4253
4254 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
4255
4256 static inline void check_schedstat_required(void)
4257 {
4258 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
4259         if (schedstat_enabled())
4260                 return;
4261
4262         /* Force schedstat enabled if a dependent tracepoint is active */
4263         if (trace_sched_stat_wait_enabled()    ||
4264                         trace_sched_stat_sleep_enabled()   ||
4265                         trace_sched_stat_iowait_enabled()  ||
4266                         trace_sched_stat_blocked_enabled() ||
4267                         trace_sched_stat_runtime_enabled())  {
4268                 printk_deferred_once("Scheduler tracepoints stat_sleep, stat_iowait, "
4269                              "stat_blocked and stat_runtime require the "
4270                              "kernel parameter schedstats=enable or "
4271                              "kernel.sched_schedstats=1\n");
4272         }
4273 #endif
4274 }
4275
4276 static inline bool cfs_bandwidth_used(void);
4277
4278 /*
4279  * MIGRATION
4280  *
4281  *      dequeue
4282  *        update_curr()
4283  *          update_min_vruntime()
4284  *        vruntime -= min_vruntime
4285  *
4286  *      enqueue
4287  *        update_curr()
4288  *          update_min_vruntime()
4289  *        vruntime += min_vruntime
4290  *
4291  * this way the vruntime transition between RQs is done when both
4292  * min_vruntime are up-to-date.
4293  *
4294  * WAKEUP (remote)
4295  *
4296  *      ->migrate_task_rq_fair() (p->state == TASK_WAKING)
4297  *        vruntime -= min_vruntime
4298  *
4299  *      enqueue
4300  *        update_curr()
4301  *          update_min_vruntime()
4302  *        vruntime += min_vruntime
4303  *
4304  * this way we don't have the most up-to-date min_vruntime on the originating
4305  * CPU and an up-to-date min_vruntime on the destination CPU.
4306  */
4307
4308 static void
4309 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4310 {
4311         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_MIGRATED);
4312         bool curr = cfs_rq->curr == se;
4313
4314         /*
4315          * If we're the current task, we must renormalise before calling
4316          * update_curr().
4317          */
4318         if (renorm && curr)
4319                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
4320
4321         update_curr(cfs_rq);
4322
4323         /*
4324          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
4325          * moment in time, instead of some random moment in the past. Being
4326          * placed in the past could significantly boost this task to the
4327          * fairness detriment of existing tasks.
4328          */
4329         if (renorm && !curr)
4330                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
4331
4332         /*
4333          * When enqueuing a sched_entity, we must:
4334          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
4335          *   - Add its load to cfs_rq->runnable_avg
4336          *   - For group_entity, update its weight to reflect the new share of
4337          *     its group cfs_rq
4338          *   - Add its new weight to cfs_rq->load.weight
4339          */
4340         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG | DO_ATTACH);
4341         se_update_runnable(se);
4342         update_cfs_group(se);
4343         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
4344
4345         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
4346                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
4347
4348         check_schedstat_required();
4349         update_stats_enqueue(cfs_rq, se, flags);
4350         check_spread(cfs_rq, se);
4351         if (!curr)
4352                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
4353         se->on_rq = 1;
4354
4355         /*
4356          * When bandwidth control is enabled, cfs might have been removed
4357          * because of a parent been throttled but cfs->nr_running > 1. Try to
4358          * add it unconditionally.
4359          */
4360         if (cfs_rq->nr_running == 1 || cfs_bandwidth_used())
4361                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4362
4363         if (cfs_rq->nr_running == 1)
4364                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
4365 }
4366
4367 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
4368 {
4369         for_each_sched_entity(se) {
4370                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4371                 if (cfs_rq->last != se)
4372                         break;
4373
4374                 cfs_rq->last = NULL;
4375         }
4376 }
4377
4378 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
4379 {
4380         for_each_sched_entity(se) {
4381                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4382                 if (cfs_rq->next != se)
4383                         break;
4384
4385                 cfs_rq->next = NULL;
4386         }
4387 }
4388
4389 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
4390 {
4391         for_each_sched_entity(se) {
4392                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4393                 if (cfs_rq->skip != se)
4394                         break;
4395
4396                 cfs_rq->skip = NULL;
4397         }
4398 }
4399
4400 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4401 {
4402         if (cfs_rq->last == se)
4403                 __clear_buddies_last(se);
4404
4405         if (cfs_rq->next == se)
4406                 __clear_buddies_next(se);
4407
4408         if (cfs_rq->skip == se)
4409                 __clear_buddies_skip(se);
4410 }
4411
4412 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4413
4414 static void
4415 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4416 {
4417         /*
4418          * Update run-time statistics of the 'current'.
4419          */
4420         update_curr(cfs_rq);
4421
4422         /*
4423          * When dequeuing a sched_entity, we must:
4424          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
4425          *   - Subtract its load from the cfs_rq->runnable_avg.
4426          *   - Subtract its previous weight from cfs_rq->load.weight.
4427          *   - For group entity, update its weight to reflect the new share
4428          *     of its group cfs_rq.
4429          */
4430         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4431         se_update_runnable(se);
4432
4433         update_stats_dequeue(cfs_rq, se, flags);
4434
4435         clear_buddies(cfs_rq, se);
4436
4437         if (se != cfs_rq->curr)
4438                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4439         se->on_rq = 0;
4440         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
4441
4442         /*
4443          * Normalize after update_curr(); which will also have moved
4444          * min_vruntime if @se is the one holding it back. But before doing
4445          * update_min_vruntime() again, which will discount @se's position and
4446          * can move min_vruntime forward still more.
4447          */
4448         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
4449                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
4450
4451         /* return excess runtime on last dequeue */
4452         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4453
4454         update_cfs_group(se);
4455
4456         /*
4457          * Now advance min_vruntime if @se was the entity holding it back,
4458          * except when: DEQUEUE_SAVE && !DEQUEUE_MOVE, in this case we'll be
4459          * put back on, and if we advance min_vruntime, we'll be placed back
4460          * further than we started -- ie. we'll be penalized.
4461          */
4462         if ((flags & (DEQUEUE_SAVE | DEQUEUE_MOVE)) != DEQUEUE_SAVE)
4463                 update_min_vruntime(cfs_rq);
4464 }
4465
4466 /*
4467  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
4468  */
4469 static void
4470 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4471 {
4472         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
4473         struct sched_entity *se;
4474         s64 delta;
4475
4476         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
4477         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
4478         if (delta_exec > ideal_runtime) {
4479                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4480                 /*
4481                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
4482                  * re-elected due to buddy favours.
4483                  */
4484                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
4485                 return;
4486         }
4487
4488         /*
4489          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
4490          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
4491          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
4492          */
4493         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
4494                 return;
4495
4496         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
4497         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
4498
4499         if (delta < 0)
4500                 return;
4501
4502         if (delta > ideal_runtime)
4503                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4504 }
4505
4506 static void
4507 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4508 {
4509         clear_buddies(cfs_rq, se);
4510
4511         /* 'current' is not kept within the tree. */
4512         if (se->on_rq) {
4513                 /*
4514                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
4515                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
4516                  * runqueue.
4517                  */
4518                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
4519                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4520                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4521         }
4522
4523         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
4524         cfs_rq->curr = se;
4525
4526         /*
4527          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
4528          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
4529          * when there are only lesser-weight tasks around):
4530          */
4531         if (schedstat_enabled() &&
4532             rq_of(cfs_rq)->cfs.load.weight >= 2*se->load.weight) {
4533                 __schedstat_set(se->statistics.slice_max,
4534                                 max((u64)se->statistics.slice_max,
4535                                     se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime));
4536         }
4537
4538         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
4539 }
4540
4541 static int
4542 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
4543
4544 /*
4545  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
4546  * 1) keep things fair between processes/task groups
4547  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
4548  * 3) pick the "last" process, for cache locality
4549  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
4550  */
4551 static struct sched_entity *
4552 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4553 {
4554         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
4555         struct sched_entity *se;
4556
4557         /*
4558          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
4559          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
4560          */
4561         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
4562                 left = curr;
4563
4564         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
4565
4566         /*
4567          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
4568          * be done without getting too unfair.
4569          */
4570         if (cfs_rq->skip && cfs_rq->skip == se) {
4571                 struct sched_entity *second;
4572
4573                 if (se == curr) {
4574                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
4575                 } else {
4576                         second = __pick_next_entity(se);
4577                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
4578                                 second = curr;
4579                 }
4580
4581                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
4582                         se = second;
4583         }
4584
4585         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1) {
4586                 /*
4587                  * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
4588                  */
4589                 se = cfs_rq->next;
4590         } else if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1) {
4591                 /*
4592                  * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
4593                  */
4594                 se = cfs_rq->last;
4595         }
4596
4597         return se;
4598 }
4599
4600 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4601
4602 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
4603 {
4604         /*
4605          * If still on the runqueue then deactivate_task()
4606          * was not called and update_curr() has to be done:
4607          */
4608         if (prev->on_rq)
4609                 update_curr(cfs_rq);
4610
4611         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
4612         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4613
4614         check_spread(cfs_rq, prev);
4615
4616         if (prev->on_rq) {
4617                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
4618                 /* Put 'current' back into the tree. */
4619                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
4620                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
4621                 update_load_avg(cfs_rq, prev, 0);
4622         }
4623         cfs_rq->curr = NULL;
4624 }
4625
4626 static void
4627 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
4628 {
4629         /*
4630          * Update run-time statistics of the 'current'.
4631          */
4632         update_curr(cfs_rq);
4633
4634         /*
4635          * Ensure that runnable average is periodically updated.
4636          */
4637         update_load_avg(cfs_rq, curr, UPDATE_TG);
4638         update_cfs_group(curr);
4639
4640 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4641         /*
4642          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
4643          * validating it and just reschedule.
4644          */
4645         if (queued) {
4646                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4647                 return;
4648         }
4649         /*
4650          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
4651          */
4652         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
4653                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
4654                 return;
4655 #endif
4656
4657         if (cfs_rq->nr_running > 1)
4658                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
4659 }
4660
4661
4662 /**************************************************
4663  * CFS bandwidth control machinery
4664  */
4665
4666 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
4667
4668 #ifdef CONFIG_JUMP_LABEL
4669 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
4670
4671 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
4672 {
4673         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
4674 }
4675
4676 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
4677 {
4678         static_key_slow_inc_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4679 }
4680
4681 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
4682 {
4683         static_key_slow_dec_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4684 }
4685 #else /* CONFIG_JUMP_LABEL */
4686 static bool cfs_bandwidth_used(void)
4687 {
4688         return true;
4689 }
4690
4691 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
4692 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
4693 #endif /* CONFIG_JUMP_LABEL */
4694
4695 /*
4696  * default period for cfs group bandwidth.
4697  * default: 0.1s, units: nanoseconds
4698  */
4699 static inline u64 default_cfs_period(void)
4700 {
4701         return 100000000ULL;
4702 }
4703
4704 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
4705 {
4706         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
4707 }
4708
4709 /*
4710  * Replenish runtime according to assigned quota. We use sched_clock_cpu
4711  * directly instead of rq->clock to avoid adding additional synchronization
4712  * around rq->lock.
4713  *
4714  * requires cfs_b->lock
4715  */
4716 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4717 {
4718         s64 runtime;
4719
4720         if (unlikely(cfs_b->quota == RUNTIME_INF))
4721                 return;
4722
4723         cfs_b->runtime += cfs_b->quota;
4724         runtime = cfs_b->runtime_snap - cfs_b->runtime;
4725         if (runtime > 0) {
4726                 cfs_b->burst_time += runtime;
4727                 cfs_b->nr_burst++;
4728         }
4729
4730         cfs_b->runtime = min(cfs_b->runtime, cfs_b->quota + cfs_b->burst);
4731         cfs_b->runtime_snap = cfs_b->runtime;
4732 }
4733
4734 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4735 {
4736         return &tg->cfs_bandwidth;
4737 }
4738
4739 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
4740 static int __assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
4741                                    struct cfs_rq *cfs_rq, u64 target_runtime)
4742 {
4743         u64 min_amount, amount = 0;
4744
4745         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4746
4747         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
4748         min_amount = target_runtime - cfs_rq->runtime_remaining;
4749
4750         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4751                 amount = min_amount;
4752         else {
4753                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4754
4755                 if (cfs_b->runtime > 0) {
4756                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
4757                         cfs_b->runtime -= amount;
4758                         cfs_b->idle = 0;
4759                 }
4760         }
4761
4762         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
4763
4764         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
4765 }
4766
4767 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
4768 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4769 {
4770         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4771         int ret;
4772
4773         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4774         ret = __assign_cfs_rq_runtime(cfs_b, cfs_rq, sched_cfs_bandwidth_slice());
4775         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4776
4777         return ret;
4778 }
4779
4780 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4781 {
4782         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
4783         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
4784
4785         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4786                 return;
4787
4788         if (cfs_rq->throttled)
4789                 return;
4790         /*
4791          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
4792          * hierarchy can be throttled
4793          */
4794         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
4795                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4796 }
4797
4798 static __always_inline
4799 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4800 {
4801         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
4802                 return;
4803
4804         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
4805 }
4806
4807 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4808 {
4809         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
4810 }
4811
4812 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
4813 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4814 {
4815         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
4816 }
4817
4818 /*
4819  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
4820  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
4821  * load-balance operations.
4822  */
4823 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4824                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4825 {
4826         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
4827
4828         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
4829         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
4830
4831         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
4832                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
4833 }
4834
4835 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
4836 {
4837         struct rq *rq = data;
4838         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4839
4840         cfs_rq->throttle_count--;
4841         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4842                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
4843                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
4844
4845                 /* Add cfs_rq with load or one or more already running entities to the list */
4846                 if (!cfs_rq_is_decayed(cfs_rq) || cfs_rq->nr_running)
4847                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4848         }
4849
4850         return 0;
4851 }
4852
4853 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
4854 {
4855         struct rq *rq = data;
4856         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4857
4858         /* group is entering throttled state, stop time */
4859         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4860                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
4861                 list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4862         }
4863         cfs_rq->throttle_count++;
4864
4865         return 0;
4866 }
4867
4868 static bool throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4869 {
4870         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4871         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4872         struct sched_entity *se;
4873         long task_delta, idle_task_delta, dequeue = 1;
4874
4875         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4876         /* This will start the period timer if necessary */
4877         if (__assign_cfs_rq_runtime(cfs_b, cfs_rq, 1)) {
4878                 /*
4879                  * We have raced with bandwidth becoming available, and if we
4880                  * actually throttled the timer might not unthrottle us for an
4881                  * entire period. We additionally needed to make sure that any
4882                  * subsequent check_cfs_rq_runtime calls agree not to throttle
4883                  * us, as we may commit to do cfs put_prev+pick_next, so we ask
4884                  * for 1ns of runtime rather than just check cfs_b.
4885                  */
4886                 dequeue = 0;
4887         } else {
4888                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->throttled_list,
4889                                   &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4890         }
4891         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4892
4893         if (!dequeue)
4894                 return false;  /* Throttle no longer required. */
4895
4896         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
4897
4898         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
4899         rcu_read_lock();
4900         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
4901         rcu_read_unlock();
4902
4903         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4904         idle_task_delta = cfs_rq->idle_h_nr_running;
4905         for_each_sched_entity(se) {
4906                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4907                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
4908                 if (!se->on_rq)
4909                         goto done;
4910
4911                 dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
4912
4913                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
4914                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4915
4916                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
4917                 qcfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_task_delta;
4918
4919                 if (qcfs_rq->load.weight) {
4920                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
4921                         se = parent_entity(se);
4922                         break;
4923                 }
4924         }
4925
4926         for_each_sched_entity(se) {
4927                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4928                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
4929                 if (!se->on_rq)
4930                         goto done;
4931
4932                 update_load_avg(qcfs_rq, se, 0);
4933                 se_update_runnable(se);
4934
4935                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
4936                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4937
4938                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
4939                 qcfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_task_delta;
4940         }
4941
4942         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
4943         sub_nr_running(rq, task_delta);
4944
4945 done:
4946         /*
4947          * Note: distribution will already see us throttled via the
4948          * throttled-list.  rq->lock protects completion.
4949          */
4950         cfs_rq->throttled = 1;
4951         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
4952         return true;
4953 }
4954
4955 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4956 {
4957         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4958         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4959         struct sched_entity *se;
4960         long task_delta, idle_task_delta;
4961
4962         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
4963
4964         cfs_rq->throttled = 0;
4965
4966         update_rq_clock(rq);
4967
4968         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4969         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
4970         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
4971         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4972
4973         /* update hierarchical throttle state */
4974         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
4975
4976         /* Nothing to run but something to decay (on_list)? Complete the branch */
4977         if (!cfs_rq->load.weight) {
4978                 if (cfs_rq->on_list)
4979                         goto unthrottle_throttle;
4980                 return;
4981         }
4982
4983         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4984         idle_task_delta = cfs_rq->idle_h_nr_running;
4985         for_each_sched_entity(se) {
4986                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4987
4988                 if (se->on_rq)
4989                         break;
4990                 enqueue_entity(qcfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
4991
4992                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
4993                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4994
4995                 qcfs_rq->h_nr_running += task_delta;
4996                 qcfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
4997
4998                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
4999                 if (cfs_rq_throttled(qcfs_rq))
5000                         goto unthrottle_throttle;
5001         }
5002
5003         for_each_sched_entity(se) {
5004                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
5005
5006                 update_load_avg(qcfs_rq, se, UPDATE_TG);
5007                 se_update_runnable(se);
5008
5009                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
5010                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5011
5012                 qcfs_rq->h_nr_running += task_delta;
5013                 qcfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
5014
5015                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5016                 if (cfs_rq_throttled(qcfs_rq))
5017                         goto unthrottle_throttle;
5018
5019                 /*
5020                  * One parent has been throttled and cfs_rq removed from the
5021                  * list. Add it back to not break the leaf list.
5022                  */
5023                 if (throttled_hierarchy(qcfs_rq))
5024                         list_add_leaf_cfs_rq(qcfs_rq);
5025         }
5026
5027         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
5028         add_nr_running(rq, task_delta);
5029
5030 unthrottle_throttle:
5031         /*
5032          * The cfs_rq_throttled() breaks in the above iteration can result in
5033          * incomplete leaf list maintenance, resulting in triggering the
5034          * assertion below.
5035          */
5036         for_each_sched_entity(se) {
5037                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
5038
5039                 if (list_add_leaf_cfs_rq(qcfs_rq))
5040                         break;
5041         }
5042
5043         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
5044
5045         /* Determine whether we need to wake up potentially idle CPU: */
5046         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
5047                 resched_curr(rq);
5048 }
5049
5050 static void distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5051 {
5052         struct cfs_rq *cfs_rq;
5053         u64 runtime, remaining = 1;
5054
5055         rcu_read_lock();
5056         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
5057                                 throttled_list) {
5058                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5059                 struct rq_flags rf;
5060
5061                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
5062                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5063                         goto next;
5064
5065                 /* By the above check, this should never be true */
5066                 SCHED_WARN_ON(cfs_rq->runtime_remaining > 0);
5067
5068                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5069                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
5070                 if (runtime > cfs_b->runtime)
5071                         runtime = cfs_b->runtime;
5072                 cfs_b->runtime -= runtime;
5073                 remaining = cfs_b->runtime;
5074                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5075
5076                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
5077
5078                 /* we check whether we're throttled above */
5079                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
5080                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
5081
5082 next:
5083                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
5084
5085                 if (!remaining)
5086                         break;
5087         }
5088         rcu_read_unlock();
5089 }
5090
5091 /*
5092  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
5093  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
5094  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
5095  * used to track this state.
5096  */
5097 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun, unsigned long flags)
5098 {
5099         int throttled;
5100
5101         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
5102         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
5103                 goto out_deactivate;
5104
5105         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
5106         cfs_b->nr_periods += overrun;
5107
5108         /* Refill extra burst quota even if cfs_b->idle */
5109         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
5110
5111         /*
5112          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
5113          * we're going inactive then everything else can be deferred
5114          */
5115         if (cfs_b->idle && !throttled)
5116                 goto out_deactivate;
5117
5118         if (!throttled) {
5119                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
5120                 cfs_b->idle = 1;
5121                 return 0;
5122         }
5123
5124         /* account preceding periods in which throttling occurred */
5125         cfs_b->nr_throttled += overrun;
5126
5127         /*
5128          * This check is repeated as we release cfs_b->lock while we unthrottle.
5129          */
5130         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
5131                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5132                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
5133                 distribute_cfs_runtime(cfs_b);
5134                 raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
5135
5136                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
5137         }
5138
5139         /*
5140          * While we are ensured activity in the period following an
5141          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
5142          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
5143          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
5144          */
5145         cfs_b->idle = 0;
5146
5147         return 0;
5148
5149 out_deactivate:
5150         return 1;
5151 }
5152
5153 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
5154 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
5155 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
5156 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
5157 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
5158 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
5159
5160 /*
5161  * Are we near the end of the current quota period?
5162  *
5163  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
5164  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
5165  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
5166  */
5167 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
5168 {
5169         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
5170         s64 remaining;
5171
5172         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
5173         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
5174                 return 1;
5175
5176         /* is a quota refresh about to occur? */
5177         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
5178         if (remaining < (s64)min_expire)
5179                 return 1;
5180
5181         return 0;
5182 }
5183
5184 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5185 {
5186         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
5187
5188         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
5189         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
5190                 return;
5191
5192         /* don't push forwards an existing deferred unthrottle */
5193         if (cfs_b->slack_started)
5194                 return;
5195         cfs_b->slack_started = true;
5196
5197         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
5198                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
5199                         HRTIMER_MODE_REL);
5200 }
5201
5202 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
5203 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5204 {
5205         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
5206         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
5207
5208         if (slack_runtime <= 0)
5209                 return;
5210
5211         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5212         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF) {
5213                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
5214
5215                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
5216                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
5217                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
5218                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
5219         }
5220         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5221
5222         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
5223         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
5224 }
5225
5226 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5227 {
5228         if (!cfs_bandwidth_used())
5229                 return;
5230
5231         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
5232                 return;
5233
5234         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
5235 }
5236
5237 /*
5238  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
5239  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
5240  */
5241 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5242 {
5243         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
5244         unsigned long flags;
5245
5246         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
5247         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
5248         cfs_b->slack_started = false;
5249
5250         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
5251                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5252                 return;
5253         }
5254
5255         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
5256                 runtime = cfs_b->runtime;
5257
5258         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5259
5260         if (!runtime)
5261                 return;
5262
5263         distribute_cfs_runtime(cfs_b);
5264 }
5265
5266 /*
5267  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
5268  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
5269  * runtime as update_curr() throttling can not trigger until it's on-rq.
5270  */
5271 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
5272 {
5273         if (!cfs_bandwidth_used())
5274                 return;
5275
5276         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
5277         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
5278                 return;
5279
5280         /* ensure the group is not already throttled */
5281         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5282                 return;
5283
5284         /* update runtime allocation */
5285         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
5286         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
5287                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
5288 }
5289
5290 static void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu)
5291 {
5292         struct cfs_rq *pcfs_rq, *cfs_rq;
5293
5294         if (!cfs_bandwidth_used())
5295                 return;
5296
5297         if (!tg->parent)
5298                 return;
5299
5300         cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
5301         pcfs_rq = tg->parent->cfs_rq[cpu];
5302
5303         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
5304         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(cpu_rq(cpu));
5305 }
5306
5307 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
5308 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5309 {
5310         if (!cfs_bandwidth_used())
5311                 return false;
5312
5313         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
5314                 return false;
5315
5316         /*
5317          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
5318          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
5319          */
5320         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5321                 return true;
5322
5323         return throttle_cfs_rq(cfs_rq);
5324 }
5325
5326 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
5327 {
5328         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
5329                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
5330
5331         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
5332
5333         return HRTIMER_NORESTART;
5334 }
5335
5336 extern const u64 max_cfs_quota_period;
5337
5338 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
5339 {
5340         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
5341                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
5342         unsigned long flags;
5343         int overrun;
5344         int idle = 0;
5345         int count = 0;
5346
5347         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
5348         for (;;) {
5349                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
5350                 if (!overrun)
5351                         break;
5352
5353                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun, flags);
5354
5355                 if (++count > 3) {
5356                         u64 new, old = ktime_to_ns(cfs_b->period);
5357
5358                         /*
5359                          * Grow period by a factor of 2 to avoid losing precision.
5360                          * Precision loss in the quota/period ratio can cause __cfs_schedulable
5361                          * to fail.
5362                          */
5363                         new = old * 2;
5364                         if (new < max_cfs_quota_period) {
5365                                 cfs_b->period = ns_to_ktime(new);
5366                                 cfs_b->quota *= 2;
5367                                 cfs_b->burst *= 2;
5368
5369                                 pr_warn_ratelimited(
5370         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, scaling up (new cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
5371                                         smp_processor_id(),
5372                                         div_u64(new, NSEC_PER_USEC),
5373                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
5374                         } else {
5375                                 pr_warn_ratelimited(
5376         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, but cannot scale up without losing precision (cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
5377                                         smp_processor_id(),
5378                                         div_u64(old, NSEC_PER_USEC),
5379                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
5380                         }
5381
5382                         /* reset count so we don't come right back in here */
5383                         count = 0;
5384                 }
5385         }
5386         if (idle)
5387                 cfs_b->period_active = 0;
5388         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5389
5390         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
5391 }
5392
5393 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5394 {
5395         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
5396         cfs_b->runtime = 0;
5397         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
5398         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
5399         cfs_b->burst = 0;
5400
5401         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
5402         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
5403         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
5404         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
5405         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
5406         cfs_b->slack_started = false;
5407 }
5408
5409 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5410 {
5411         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
5412         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
5413 }
5414
5415 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5416 {
5417         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
5418
5419         if (cfs_b->period_active)
5420                 return;
5421
5422         cfs_b->period_active = 1;
5423         hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
5424         hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
5425 }
5426
5427 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5428 {
5429         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
5430         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
5431                 return;
5432
5433         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
5434         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
5435 }
5436
5437 /*
5438  * Both these CPU hotplug callbacks race against unregister_fair_sched_group()
5439  *
5440  * The race is harmless, since modifying bandwidth settings of unhooked group
5441  * bits doesn't do much.
5442  */
5443
5444 /* cpu online callback */
5445 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
5446 {
5447         struct task_group *tg;
5448
5449         lockdep_assert_rq_held(rq);
5450
5451         rcu_read_lock();
5452         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5453                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &tg->cfs_bandwidth;
5454                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5455
5456                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5457                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
5458                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5459         }
5460         rcu_read_unlock();
5461 }
5462
5463 /* cpu offline callback */
5464 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
5465 {
5466         struct task_group *tg;
5467
5468         lockdep_assert_rq_held(rq);
5469
5470         rcu_read_lock();
5471         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5472                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5473
5474                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
5475                         continue;
5476
5477                 /*
5478                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
5479                  * there's some valid quota amount
5480                  */
5481                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
5482                 /*
5483                  * Offline rq is schedulable till CPU is completely disabled
5484                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
5485                  */
5486                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
5487
5488                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5489                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
5490         }
5491         rcu_read_unlock();
5492 }
5493
5494 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5495
5496 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
5497 {
5498         return false;
5499 }
5500
5501 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
5502 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
5503 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5504 static inline void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu) {}
5505 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5506
5507 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
5508 {
5509         return 0;
5510 }
5511
5512 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
5513 {
5514         return 0;
5515 }
5516
5517 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
5518                                     int src_cpu, int dest_cpu)
5519 {
5520         return 0;
5521 }
5522
5523 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5524
5525 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5526 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5527 #endif
5528
5529 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
5530 {
5531         return NULL;
5532 }
5533 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5534 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
5535 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
5536
5537 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5538
5539 /**************************************************
5540  * CFS operations on tasks:
5541  */
5542
5543 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
5544 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5545 {
5546         struct sched_entity *se = &p->se;
5547         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5548
5549         SCHED_WARN_ON(task_rq(p) != rq);
5550
5551         if (rq->cfs.h_nr_running > 1) {
5552                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
5553                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
5554                 s64 delta = slice - ran;
5555
5556                 if (delta < 0) {
5557                         if (task_current(rq, p))
5558                                 resched_curr(rq);
5559                         return;
5560                 }
5561                 hrtick_start(rq, delta);
5562         }
5563 }
5564
5565 /*
5566  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
5567  * current task is from our class and nr_running is low enough
5568  * to matter.
5569  */
5570 static void hrtick_update(struct rq *rq)
5571 {
5572         struct task_struct *curr = rq->curr;
5573
5574         if (!hrtick_enabled_fair(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
5575                 return;
5576
5577         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
5578                 hrtick_start_fair(rq, curr);
5579 }
5580 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
5581 static inline void
5582 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5583 {
5584 }
5585
5586 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
5587 {
5588 }
5589 #endif
5590
5591 #ifdef CONFIG_SMP
5592 static inline unsigned long cpu_util(int cpu);
5593
5594 static inline bool cpu_overutilized(int cpu)
5595 {
5596         return !fits_capacity(cpu_util(cpu), capacity_of(cpu));
5597 }
5598
5599 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq)
5600 {
5601         if (!READ_ONCE(rq->rd->overutilized) && cpu_overutilized(rq->cpu)) {
5602                 WRITE_ONCE(rq->rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
5603                 trace_sched_overutilized_tp(rq->rd, SG_OVERUTILIZED);
5604         }
5605 }
5606 #else
5607 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq) { }
5608 #endif
5609
5610 /* Runqueue only has SCHED_IDLE tasks enqueued */
5611 static int sched_idle_rq(struct rq *rq)
5612 {
5613         return unlikely(rq->nr_running == rq->cfs.idle_h_nr_running &&
5614                         rq->nr_running);
5615 }
5616
5617 /*
5618  * Returns true if cfs_rq only has SCHED_IDLE entities enqueued. Note the use
5619  * of idle_nr_running, which does not consider idle descendants of normal
5620  * entities.
5621  */
5622 static bool sched_idle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
5623 {
5624         return cfs_rq->nr_running &&
5625                 cfs_rq->nr_running == cfs_rq->idle_nr_running;
5626 }
5627
5628 #ifdef CONFIG_SMP
5629 static int sched_idle_cpu(int cpu)
5630 {
5631         return sched_idle_rq(cpu_rq(cpu));
5632 }
5633 #endif
5634
5635 /*
5636  * The enqueue_task method is called before nr_running is
5637  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
5638  * then put the task into the rbtree:
5639  */
5640 static void
5641 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5642 {
5643         struct cfs_rq *cfs_rq;
5644         struct sched_entity *se = &p->se;
5645         int idle_h_nr_running = task_has_idle_policy(p);
5646         int task_new = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP);
5647
5648         /*
5649          * The code below (indirectly) updates schedutil which looks at
5650          * the cfs_rq utilization to select a frequency.
5651          * Let's add the task's estimated utilization to the cfs_rq's
5652          * estimated utilization, before we update schedutil.
5653          */
5654         util_est_enqueue(&rq->cfs, p);
5655
5656         /*
5657          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
5658          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
5659          * passed.
5660          */
5661         if (p->in_iowait)
5662                 cpufreq_update_util(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
5663
5664         for_each_sched_entity(se) {
5665                 if (se->on_rq)
5666                         break;
5667                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5668                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
5669
5670                 cfs_rq->h_nr_running++;
5671                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_h_nr_running;
5672
5673                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
5674                         idle_h_nr_running = 1;
5675
5676                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5677                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5678                         goto enqueue_throttle;
5679
5680                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
5681         }
5682
5683         for_each_sched_entity(se) {
5684                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5685
5686                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5687                 se_update_runnable(se);
5688                 update_cfs_group(se);
5689
5690                 cfs_rq->h_nr_running++;
5691                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_h_nr_running;
5692
5693                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
5694                         idle_h_nr_running = 1;
5695
5696                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5697                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5698                         goto enqueue_throttle;
5699
5700                /*
5701                 * One parent has been throttled and cfs_rq removed from the
5702                 * list. Add it back to not break the leaf list.
5703                 */
5704                if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
5705                        list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
5706         }
5707
5708         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
5709         add_nr_running(rq, 1);
5710
5711         /*
5712          * Since new tasks are assigned an initial util_avg equal to
5713          * half of the spare capacity of their CPU, tiny tasks have the
5714          * ability to cross the overutilized threshold, which will
5715          * result in the load balancer ruining all the task placement
5716          * done by EAS. As a way to mitigate that effect, do not account
5717          * for the first enqueue operation of new tasks during the
5718          * overutilized flag detection.
5719          *
5720          * A better way of solving this problem would be to wait for
5721          * the PELT signals of tasks to converge before taking them
5722          * into account, but that is not straightforward to implement,
5723          * and the following generally works well enough in practice.
5724          */
5725         if (!task_new)
5726                 update_overutilized_status(rq);
5727
5728 enqueue_throttle:
5729         if (cfs_bandwidth_used()) {
5730                 /*
5731                  * When bandwidth control is enabled; the cfs_rq_throttled()
5732                  * breaks in the above iteration can result in incomplete
5733                  * leaf list maintenance, resulting in triggering the assertion
5734                  * below.
5735                  */
5736                 for_each_sched_entity(se) {
5737                         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5738
5739                         if (list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq))
5740                                 break;
5741                 }
5742         }
5743
5744         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
5745
5746         hrtick_update(rq);
5747 }
5748
5749 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
5750
5751 /*
5752  * The dequeue_task method is called before nr_running is
5753  * decreased. We remove the task from the rbtree and
5754  * update the fair scheduling stats:
5755  */
5756 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5757 {
5758         struct cfs_rq *cfs_rq;
5759         struct sched_entity *se = &p->se;
5760         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
5761         int idle_h_nr_running = task_has_idle_policy(p);
5762         bool was_sched_idle = sched_idle_rq(rq);
5763
5764         util_est_dequeue(&rq->cfs, p);
5765
5766         for_each_sched_entity(se) {
5767                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5768                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
5769
5770                 cfs_rq->h_nr_running--;
5771                 cfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_h_nr_running;
5772
5773                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
5774                         idle_h_nr_running = 1;
5775
5776                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5777                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5778                         goto dequeue_throttle;
5779
5780                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
5781                 if (cfs_rq->load.weight) {
5782                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
5783                         se = parent_entity(se);
5784                         /*
5785                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
5786                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
5787                          */
5788                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
5789                                 set_next_buddy(se);
5790                         break;
5791                 }
5792                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
5793         }
5794
5795         for_each_sched_entity(se) {
5796                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5797
5798                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5799                 se_update_runnable(se);
5800                 update_cfs_group(se);
5801
5802                 cfs_rq->h_nr_running--;
5803                 cfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_h_nr_running;
5804
5805                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
5806                         idle_h_nr_running = 1;
5807
5808                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5809                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5810                         goto dequeue_throttle;
5811
5812         }
5813
5814         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
5815         sub_nr_running(rq, 1);
5816
5817         /* balance early to pull high priority tasks */
5818         if (unlikely(!was_sched_idle && sched_idle_rq(rq)))
5819                 rq->next_balance = jiffies;
5820
5821 dequeue_throttle:
5822         util_est_update(&rq->cfs, p, task_sleep);
5823         hrtick_update(rq);
5824 }
5825
5826 #ifdef CONFIG_SMP
5827
5828 /* Working cpumask for: load_balance, load_balance_newidle. */
5829 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
5830 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, select_idle_mask);
5831
5832 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5833
5834 static struct {
5835         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
5836         atomic_t nr_cpus;
5837         int has_blocked;                /* Idle CPUS has blocked load */
5838         int needs_update;               /* Newly idle CPUs need their next_balance collated */
5839         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
5840         unsigned long next_blocked;     /* Next update of blocked load in jiffies */
5841 } nohz ____cacheline_aligned;
5842
5843 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5844
5845 static unsigned long cpu_load(struct rq *rq)
5846 {
5847         return cfs_rq_load_avg(&rq->cfs);
5848 }
5849
5850 /*
5851  * cpu_load_without - compute CPU load without any contributions from *p
5852  * @cpu: the CPU which load is requested
5853  * @p: the task which load should be discounted
5854  *
5855  * The load of a CPU is defined by the load of tasks currently enqueued on that
5856  * CPU as well as tasks which are currently sleeping after an execution on that
5857  * CPU.
5858  *
5859  * This method returns the load of the specified CPU by discounting the load of
5860  * the specified task, whenever the task is currently contributing to the CPU
5861  * load.
5862  */
5863 static unsigned long cpu_load_without(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5864 {
5865         struct cfs_rq *cfs_rq;
5866         unsigned int load;
5867
5868         /* Task has no contribution or is new */
5869         if (cpu_of(rq) != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
5870                 return cpu_load(rq);
5871
5872         cfs_rq = &rq->cfs;
5873         load = READ_ONCE(cfs_rq->avg.load_avg);
5874
5875         /* Discount task's util from CPU's util */
5876         lsub_positive(&load, task_h_load(p));
5877
5878         return load;
5879 }
5880
5881 static unsigned long cpu_runnable(struct rq *rq)
5882 {
5883         return cfs_rq_runnable_avg(&rq->cfs);
5884 }
5885
5886 static unsigned long cpu_runnable_without(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5887 {
5888         struct cfs_rq *cfs_rq;
5889         unsigned int runnable;
5890
5891         /* Task has no contribution or is new */
5892         if (cpu_of(rq) != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
5893                 return cpu_runnable(rq);
5894
5895         cfs_rq = &rq->cfs;
5896         runnable = READ_ONCE(cfs_rq->avg.runnable_avg);
5897
5898         /* Discount task's runnable from CPU's runnable */
5899         lsub_positive(&runnable, p->se.avg.runnable_avg);
5900
5901         return runnable;
5902 }
5903
5904 static unsigned long capacity_of(int cpu)
5905 {
5906         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
5907 }
5908
5909 static void record_wakee(struct task_struct *p)
5910 {
5911         /*
5912          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
5913          * jiffy will not have built up many flips.
5914          */
5915         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
5916                 current->wakee_flips >>= 1;
5917                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
5918         }
5919
5920         if (current->last_wakee != p) {
5921                 current->last_wakee = p;
5922                 current->wakee_flips++;
5923         }
5924 }
5925
5926 /*
5927  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5928  *
5929  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5930  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
5931  *
5932  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
5933  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5934  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
5935  *
5936  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5937  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
5938  *
5939  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
5940  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
5941  * socket size.
5942  */
5943 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5944 {
5945         unsigned int master = current->wakee_flips;
5946         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5947         int factor = __this_cpu_read(sd_llc_size);
5948
5949         if (master < slave)
5950                 swap(master, slave);
5951         if (slave < factor || master < slave * factor)
5952                 return 0;
5953         return 1;
5954 }
5955
5956 /*
5957  * The purpose of wake_affine() is to quickly determine on which CPU we can run
5958  * soonest. For the purpose of speed we only consider the waking and previous
5959  * CPU.
5960  *
5961  * wake_affine_idle() - only considers 'now', it check if the waking CPU is
5962  *                      cache-affine and is (or will be) idle.
5963  *
5964  * wake_affine_weight() - considers the weight to reflect the average
5965  *                        scheduling latency of the CPUs. This seems to work
5966  *                        for the overloaded case.
5967  */
5968 static int
5969 wake_affine_idle(int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5970 {
5971         /*
5972          * If this_cpu is idle, it implies the wakeup is from interrupt
5973          * context. Only allow the move if cache is shared. Otherwise an
5974          * interrupt intensive workload could force all tasks onto one
5975          * node depending on the IO topology or IRQ affinity settings.
5976          *
5977          * If the prev_cpu is idle and cache affine then avoid a migration.
5978          * There is no guarantee that the cache hot data from an interrupt
5979          * is more important than cache hot data on the prev_cpu and from
5980          * a cpufreq perspective, it's better to have higher utilisation
5981          * on one CPU.
5982          */
5983         if (available_idle_cpu(this_cpu) && cpus_share_cache(this_cpu, prev_cpu))
5984                 return available_idle_cpu(prev_cpu) ? prev_cpu : this_cpu;
5985
5986         if (sync && cpu_rq(this_cpu)->nr_running == 1)
5987                 return this_cpu;
5988
5989         if (available_idle_cpu(prev_cpu))
5990                 return prev_cpu;
5991
5992         return nr_cpumask_bits;
5993 }
5994
5995 static int
5996 wake_affine_weight(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5997                    int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5998 {
5999         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
6000         unsigned long task_load;
6001
6002         this_eff_load = cpu_load(cpu_rq(this_cpu));
6003
6004         if (sync) {
6005                 unsigned long current_load = task_h_load(current);
6006
6007                 if (current_load > this_eff_load)
6008                         return this_cpu;
6009
6010                 this_eff_load -= current_load;
6011         }
6012
6013         task_load = task_h_load(p);
6014
6015         this_eff_load += task_load;
6016         if (sched_feat(WA_BIAS))
6017                 this_eff_load *= 100;
6018         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
6019
6020         prev_eff_load = cpu_load(cpu_rq(prev_cpu));
6021         prev_eff_load -= task_load;
6022         if (sched_feat(WA_BIAS))
6023                 prev_eff_load *= 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
6024         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
6025
6026         /*
6027          * If sync, adjust the weight of prev_eff_load such that if
6028          * prev_eff == this_eff that select_idle_sibling() will consider
6029          * stacking the wakee on top of the waker if no other CPU is
6030          * idle.
6031          */
6032         if (sync)
6033                 prev_eff_load += 1;
6034
6035         return this_eff_load < prev_eff_load ? this_cpu : nr_cpumask_bits;
6036 }
6037
6038 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
6039                        int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
6040 {
6041         int target = nr_cpumask_bits;
6042
6043         if (sched_feat(WA_IDLE))
6044                 target = wake_affine_idle(this_cpu, prev_cpu, sync);
6045
6046         if (sched_feat(WA_WEIGHT) && target == nr_cpumask_bits)
6047                 target = wake_affine_weight(sd, p, this_cpu, prev_cpu, sync);
6048
6049         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
6050         if (target == nr_cpumask_bits)
6051                 return prev_cpu;
6052
6053         schedstat_inc(sd->ttwu_move_affine);
6054         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine);
6055         return target;
6056 }
6057
6058 static struct sched_group *
6059 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int this_cpu);
6060
6061 /*
6062  * find_idlest_group_cpu - find the idlest CPU among the CPUs in the group.
6063  */
6064 static int
6065 find_idlest_group_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
6066 {
6067         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
6068         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
6069         u64 latest_idle_timestamp = 0;
6070         int least_loaded_cpu = this_cpu;
6071         int shallowest_idle_cpu = -1;
6072         int i;
6073
6074         /* Check if we have any choice: */
6075         if (group->group_weight == 1)
6076                 return cpumask_first(sched_group_span(group));
6077
6078         /* Traverse only the allowed CPUs */
6079         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), p->cpus_ptr) {
6080                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
6081
6082                 if (!sched_core_cookie_match(rq, p))
6083                         continue;
6084
6085                 if (sched_idle_cpu(i))
6086                         return i;
6087
6088                 if (available_idle_cpu(i)) {
6089                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
6090                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
6091                                 /*
6092                                  * We give priority to a CPU whose idle state
6093                                  * has the smallest exit latency irrespective
6094                                  * of any idle timestamp.
6095                                  */
6096                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
6097                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
6098                                 shallowest_idle_cpu = i;
6099                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
6100                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
6101                                 /*
6102                                  * If equal or no active idle state, then
6103                                  * the most recently idled CPU might have
6104                                  * a warmer cache.
6105                                  */
6106                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
6107                                 shallowest_idle_cpu = i;
6108                         }
6109                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
6110                         load = cpu_load(cpu_rq(i));
6111                         if (load < min_load) {
6112                                 min_load = load;
6113                                 least_loaded_cpu = i;
6114                         }
6115                 }
6116         }
6117
6118         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
6119 }
6120
6121 static inline int find_idlest_cpu(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
6122                                   int cpu, int prev_cpu, int sd_flag)
6123 {
6124         int new_cpu = cpu;
6125
6126         if (!cpumask_intersects(sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr))
6127                 return prev_cpu;
6128
6129         /*
6130          * We need task's util for cpu_util_without, sync it up to
6131          * prev_cpu's last_update_time.
6132          */
6133         if (!(sd_flag & SD_BALANCE_FORK))
6134                 sync_entity_load_avg(&p->se);
6135
6136         while (sd) {
6137                 struct sched_group *group;
6138                 struct sched_domain *tmp;
6139                 int weight;
6140
6141                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
6142                         sd = sd->child;
6143                         continue;
6144                 }
6145
6146                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu);
6147                 if (!group) {
6148                         sd = sd->child;
6149                         continue;
6150                 }
6151
6152                 new_cpu = find_idlest_group_cpu(group, p, cpu);
6153                 if (new_cpu == cpu) {
6154                         /* Now try balancing at a lower domain level of 'cpu': */
6155                         sd = sd->child;
6156                         continue;
6157                 }
6158
6159                 /* Now try balancing at a lower domain level of 'new_cpu': */
6160                 cpu = new_cpu;
6161                 weight = sd->span_weight;
6162                 sd = NULL;
6163                 for_each_domain(cpu, tmp) {
6164                         if (weight <= tmp->span_weight)
6165                                 break;
6166                         if (tmp->flags & sd_flag)
6167                                 sd = tmp;
6168                 }
6169         }
6170
6171         return new_cpu;
6172 }
6173
6174 static inline int __select_idle_cpu(int cpu, struct task_struct *p)
6175 {
6176         if ((available_idle_cpu(cpu) || sched_idle_cpu(cpu)) &&
6177             sched_cpu_cookie_match(cpu_rq(cpu), p))
6178                 return cpu;
6179
6180         return -1;
6181 }
6182
6183 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
6184 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(sched_smt_present);
6185 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_smt_present);
6186
6187 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
6188 {
6189         struct sched_domain_shared *sds;
6190
6191         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
6192         if (sds)
6193                 WRITE_ONCE(sds->has_idle_cores, val);
6194 }
6195
6196 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def)
6197 {
6198         struct sched_domain_shared *sds;
6199
6200         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
6201         if (sds)
6202                 return READ_ONCE(sds->has_idle_cores);
6203
6204         return def;
6205 }
6206
6207 /*
6208  * Scans the local SMT mask to see if the entire core is idle, and records this
6209  * information in sd_llc_shared->has_idle_cores.
6210  *
6211  * Since SMT siblings share all cache levels, inspecting this limited remote
6212  * state should be fairly cheap.
6213  */
6214 void __update_idle_core(struct rq *rq)
6215 {
6216         int core = cpu_of(rq);
6217         int cpu;
6218
6219         rcu_read_lock();
6220         if (test_idle_cores(core, true))
6221                 goto unlock;
6222
6223         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
6224                 if (cpu == core)
6225                         continue;
6226
6227                 if (!available_idle_cpu(cpu))
6228                         goto unlock;
6229         }
6230
6231         set_idle_cores(core, 1);
6232 unlock:
6233         rcu_read_unlock();
6234 }
6235
6236 /*
6237  * Scan the entire LLC domain for idle cores; this dynamically switches off if
6238  * there are no idle cores left in the system; tracked through
6239  * sd_llc->shared->has_idle_cores and enabled through update_idle_core() above.
6240  */
6241 static int select_idle_core(struct task_struct *p, int core, struct cpumask *cpus, int *idle_cpu)
6242 {
6243         bool idle = true;
6244         int cpu;
6245
6246         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
6247                 return __select_idle_cpu(core, p);
6248
6249         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
6250                 if (!available_idle_cpu(cpu)) {
6251                         idle = false;
6252                         if (*idle_cpu == -1) {
6253                                 if (sched_idle_cpu(cpu) && cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr)) {
6254                                         *idle_cpu = cpu;
6255                                         break;
6256                                 }
6257                                 continue;
6258                         }
6259                         break;
6260                 }
6261                 if (*idle_cpu == -1 && cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
6262                         *idle_cpu = cpu;
6263         }
6264
6265         if (idle)
6266                 return core;
6267
6268         cpumask_andnot(cpus, cpus, cpu_smt_mask(core));
6269         return -1;
6270 }
6271
6272 /*
6273  * Scan the local SMT mask for idle CPUs.
6274  */
6275 static int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6276 {
6277         int cpu;
6278
6279         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(target)) {
6280                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr) ||
6281                     !cpumask_test_cpu(cpu, sched_domain_span(sd)))
6282                         continue;
6283                 if (available_idle_cpu(cpu) || sched_idle_cpu(cpu))
6284                         return cpu;
6285         }
6286
6287         return -1;
6288 }
6289
6290 #else /* CONFIG_SCHED_SMT */
6291
6292 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
6293 {
6294 }
6295
6296 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def)
6297 {
6298         return def;
6299 }
6300
6301 static inline int select_idle_core(struct task_struct *p, int core, struct cpumask *cpus, int *idle_cpu)
6302 {
6303         return __select_idle_cpu(core, p);
6304 }
6305
6306 static inline int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6307 {
6308         return -1;
6309 }
6310
6311 #endif /* CONFIG_SCHED_SMT */
6312
6313 /*
6314  * Scan the LLC domain for idle CPUs; this is dynamically regulated by
6315  * comparing the average scan cost (tracked in sd->avg_scan_cost) against the
6316  * average idle time for this rq (as found in rq->avg_idle).
6317  */
6318 static int select_idle_cpu(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, bool has_idle_core, int target)
6319 {
6320         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
6321         int i, cpu, idle_cpu = -1, nr = INT_MAX;
6322         struct rq *this_rq = this_rq();
6323         int this = smp_processor_id();
6324         struct sched_domain *this_sd;
6325         u64 time = 0;
6326
6327         this_sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_llc));
6328         if (!this_sd)
6329                 return -1;
6330
6331         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr);
6332
6333         if (sched_feat(SIS_PROP) && !has_idle_core) {
6334                 u64 avg_cost, avg_idle, span_avg;
6335                 unsigned long now = jiffies;
6336
6337                 /*
6338                  * If we're busy, the assumption that the last idle period
6339                  * predicts the future is flawed; age away the remaining
6340                  * predicted idle time.
6341                  */
6342                 if (unlikely(this_rq->wake_stamp < now)) {
6343                         while (this_rq->wake_stamp < now && this_rq->wake_avg_idle) {
6344                                 this_rq->wake_stamp++;
6345                                 this_rq->wake_avg_idle >>= 1;
6346                         }
6347                 }
6348
6349                 avg_idle = this_rq->wake_avg_idle;
6350                 avg_cost = this_sd->avg_scan_cost + 1;
6351
6352                 span_avg = sd->span_weight * avg_idle;
6353                 if (span_avg > 4*avg_cost)
6354                         nr = div_u64(span_avg, avg_cost);
6355                 else
6356                         nr = 4;
6357
6358                 time = cpu_clock(this);
6359         }
6360
6361         for_each_cpu_wrap(cpu, cpus, target + 1) {
6362                 if (has_idle_core) {
6363                         i = select_idle_core(p, cpu, cpus, &idle_cpu);
6364                         if ((unsigned int)i < nr_cpumask_bits)
6365                                 return i;
6366
6367                 } else {
6368                         if (!--nr)
6369                                 return -1;
6370                         idle_cpu = __select_idle_cpu(cpu, p);
6371                         if ((unsigned int)idle_cpu < nr_cpumask_bits)
6372                                 break;
6373                 }
6374         }
6375
6376         if (has_idle_core)
6377                 set_idle_cores(target, false);
6378
6379         if (sched_feat(SIS_PROP) && !has_idle_core) {
6380                 time = cpu_clock(this) - time;
6381
6382                 /*
6383                  * Account for the scan cost of wakeups against the average
6384                  * idle time.
6385                  */
6386                 this_rq->wake_avg_idle -= min(this_rq->wake_avg_idle, time);
6387
6388                 update_avg(&this_sd->avg_scan_cost, time);
6389         }
6390
6391         return idle_cpu;
6392 }
6393
6394 /*
6395  * Scan the asym_capacity domain for idle CPUs; pick the first idle one on which
6396  * the task fits. If no CPU is big enough, but there are idle ones, try to
6397  * maximize capacity.
6398  */
6399 static int
6400 select_idle_capacity(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6401 {
6402         unsigned long task_util, best_cap = 0;
6403         int cpu, best_cpu = -1;
6404         struct cpumask *cpus;
6405
6406         cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
6407         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr);
6408
6409         task_util = uclamp_task_util(p);
6410
6411         for_each_cpu_wrap(cpu, cpus, target) {
6412                 unsigned long cpu_cap = capacity_of(cpu);
6413
6414                 if (!available_idle_cpu(cpu) && !sched_idle_cpu(cpu))
6415                         continue;
6416                 if (fits_capacity(task_util, cpu_cap))
6417                         return cpu;
6418
6419                 if (cpu_cap > best_cap) {
6420                         best_cap = cpu_cap;
6421                         best_cpu = cpu;
6422                 }
6423         }
6424
6425         return best_cpu;
6426 }
6427
6428 static inline bool asym_fits_capacity(int task_util, int cpu)
6429 {
6430         if (static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity))
6431                 return fits_capacity(task_util, capacity_of(cpu));
6432
6433         return true;
6434 }
6435
6436 /*
6437  * Try and locate an idle core/thread in the LLC cache domain.
6438  */
6439 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
6440 {
6441         bool has_idle_core = false;
6442         struct sched_domain *sd;
6443         unsigned long task_util;
6444         int i, recent_used_cpu;
6445
6446         /*
6447          * On asymmetric system, update task utilization because we will check
6448          * that the task fits with cpu's capacity.
6449          */
6450         if (static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity)) {
6451                 sync_entity_load_avg(&p->se);
6452                 task_util = uclamp_task_util(p);
6453         }
6454
6455         /*
6456          * per-cpu select_idle_mask usage
6457          */
6458         lockdep_assert_irqs_disabled();
6459
6460         if ((available_idle_cpu(target) || sched_idle_cpu(target)) &&
6461             asym_fits_capacity(task_util, target))
6462                 return target;
6463
6464         /*
6465          * If the previous CPU is cache affine and idle, don't be stupid:
6466          */
6467         if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) &&
6468             (available_idle_cpu(prev) || sched_idle_cpu(prev)) &&
6469             asym_fits_capacity(task_util, prev))
6470                 return prev;
6471
6472         /*
6473          * Allow a per-cpu kthread to stack with the wakee if the
6474          * kworker thread and the tasks previous CPUs are the same.
6475          * The assumption is that the wakee queued work for the
6476          * per-cpu kthread that is now complete and the wakeup is
6477          * essentially a sync wakeup. An obvious example of this
6478          * pattern is IO completions.
6479          */
6480         if (is_per_cpu_kthread(current) &&
6481             prev == smp_processor_id() &&
6482             this_rq()->nr_running <= 1) {
6483                 return prev;
6484         }
6485
6486         /* Check a recently used CPU as a potential idle candidate: */
6487         recent_used_cpu = p->recent_used_cpu;
6488         p->recent_used_cpu = prev;
6489         if (recent_used_cpu != prev &&
6490             recent_used_cpu != target &&
6491             cpus_share_cache(recent_used_cpu, target) &&
6492             (available_idle_cpu(recent_used_cpu) || sched_idle_cpu(recent_used_cpu)) &&
6493             cpumask_test_cpu(p->recent_used_cpu, p->cpus_ptr) &&
6494             asym_fits_capacity(task_util, recent_used_cpu)) {
6495                 /*
6496                  * Replace recent_used_cpu with prev as it is a potential
6497                  * candidate for the next wake:
6498                  */
6499                 p->recent_used_cpu = prev;
6500                 return recent_used_cpu;
6501         }
6502
6503         /*
6504          * For asymmetric CPU capacity systems, our domain of interest is
6505          * sd_asym_cpucapacity rather than sd_llc.
6506          */
6507         if (static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity)) {
6508                 sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_cpucapacity, target));
6509                 /*
6510                  * On an asymmetric CPU capacity system where an exclusive
6511                  * cpuset defines a symmetric island (i.e. one unique
6512                  * capacity_orig value through the cpuset), the key will be set
6513                  * but the CPUs within that cpuset will not have a domain with
6514                  * SD_ASYM_CPUCAPACITY. These should follow the usual symmetric
6515                  * capacity path.
6516                  */
6517                 if (sd) {
6518                         i = select_idle_capacity(p, sd, target);
6519                         return ((unsigned)i < nr_cpumask_bits) ? i : target;
6520                 }
6521         }
6522
6523         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
6524         if (!sd)
6525                 return target;
6526
6527         if (sched_smt_active()) {
6528                 has_idle_core = test_idle_cores(target, false);
6529
6530                 if (!has_idle_core && cpus_share_cache(prev, target)) {
6531                         i = select_idle_smt(p, sd, prev);
6532                         if ((unsigned int)i < nr_cpumask_bits)
6533                                 return i;
6534                 }
6535         }
6536
6537         i = select_idle_cpu(p, sd, has_idle_core, target);
6538         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6539                 return i;
6540
6541         return target;
6542 }
6543
6544 /**
6545  * cpu_util - Estimates the amount of capacity of a CPU used by CFS tasks.
6546  * @cpu: the CPU to get the utilization of
6547  *
6548  * The unit of the return value must be the one of capacity so we can compare
6549  * the utilization with the capacity of the CPU that is available for CFS task
6550  * (ie cpu_capacity).
6551  *
6552  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
6553  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
6554  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
6555  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
6556  * (arch_scale_freq_capacity()).
6557  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
6558  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
6559  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
6560  *
6561  * The estimated utilization of a CPU is defined to be the maximum between its
6562  * cfs_rq.avg.util_avg and the sum of the estimated utilization of the tasks
6563  * currently RUNNABLE on that CPU.
6564  * This allows to properly represent the expected utilization of a CPU which
6565  * has just got a big task running since a long sleep period. At the same time
6566  * however it preserves the benefits of the "blocked utilization" in
6567  * describing the potential for other tasks waking up on the same CPU.
6568  *
6569  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
6570  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
6571  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
6572  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
6573  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
6574  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
6575  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
6576  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
6577  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
6578  * migrations (scheduler-driven DVFS).
6579  *
6580  * Return: the (estimated) utilization for the specified CPU
6581  */
6582 static inline unsigned long cpu_util(int cpu)
6583 {
6584         struct cfs_rq *cfs_rq;
6585         unsigned int util;
6586
6587         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6588         util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6589
6590         if (sched_feat(UTIL_EST))
6591                 util = max(util, READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued));
6592
6593         return min_t(unsigned long, util, capacity_orig_of(cpu));
6594 }
6595
6596 /*
6597  * cpu_util_without: compute cpu utilization without any contributions from *p
6598  * @cpu: the CPU which utilization is requested
6599  * @p: the task which utilization should be discounted
6600  *
6601  * The utilization of a CPU is defined by the utilization of tasks currently
6602  * enqueued on that CPU as well as tasks which are currently sleeping after an
6603  * execution on that CPU.
6604  *
6605  * This method returns the utilization of the specified CPU by discounting the
6606  * utilization of the specified task, whenever the task is currently
6607  * contributing to the CPU utilization.
6608  */
6609 static unsigned long cpu_util_without(int cpu, struct task_struct *p)
6610 {
6611         struct cfs_rq *cfs_rq;
6612         unsigned int util;
6613
6614         /* Task has no contribution or is new */
6615         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
6616                 return cpu_util(cpu);
6617
6618         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6619         util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6620
6621         /* Discount task's util from CPU's util */
6622         lsub_positive(&util, task_util(p));
6623
6624         /*
6625          * Covered cases:
6626          *
6627          * a) if *p is the only task sleeping on this CPU, then:
6628          *      cpu_util (== task_util) > util_est (== 0)
6629          *    and thus we return:
6630          *      cpu_util_without = (cpu_util - task_util) = 0
6631          *
6632          * b) if other tasks are SLEEPING on this CPU, which is now exiting
6633          *    IDLE, then:
6634          *      cpu_util >= task_util
6635          *      cpu_util > util_est (== 0)
6636          *    and thus we discount *p's blocked utilization to return:
6637          *      cpu_util_without = (cpu_util - task_util) >= 0
6638          *
6639          * c) if other tasks are RUNNABLE on that CPU and
6640          *      util_est > cpu_util
6641          *    then we use util_est since it returns a more restrictive
6642          *    estimation of the spare capacity on that CPU, by just
6643          *    considering the expected utilization of tasks already
6644          *    runnable on that CPU.
6645          *
6646          * Cases a) and b) are covered by the above code, while case c) is
6647          * covered by the following code when estimated utilization is
6648          * enabled.
6649          */
6650         if (sched_feat(UTIL_EST)) {
6651                 unsigned int estimated =
6652                         READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued);
6653
6654                 /*
6655                  * Despite the following checks we still have a small window
6656                  * for a possible race, when an execl's select_task_rq_fair()
6657                  * races with LB's detach_task():
6658                  *
6659                  *   detach_task()
6660                  *     p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6661                  *     ---------------------------------- A
6662                  *     deactivate_task()                   \
6663                  *       dequeue_task()                     + RaceTime
6664                  *         util_est_dequeue()              /
6665                  *     ---------------------------------- B
6666                  *
6667                  * The additional check on "current == p" it's required to
6668                  * properly fix the execl regression and it helps in further
6669                  * reducing the chances for the above race.
6670                  */
6671                 if (unlikely(task_on_rq_queued(p) || current == p))
6672                         lsub_positive(&estimated, _task_util_est(p));
6673
6674                 util = max(util, estimated);
6675         }
6676
6677         /*
6678          * Utilization (estimated) can exceed the CPU capacity, thus let's
6679          * clamp to the maximum CPU capacity to ensure consistency with
6680          * the cpu_util call.
6681          */
6682         return min_t(unsigned long, util, capacity_orig_of(cpu));
6683 }
6684
6685 /*
6686  * Predicts what cpu_util(@cpu) would return if @p was migrated (and enqueued)
6687  * to @dst_cpu.
6688  */
6689 static unsigned long cpu_util_next(int cpu, struct task_struct *p, int dst_cpu)
6690 {
6691         struct cfs_rq *cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6692         unsigned long util_est, util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6693
6694         /*
6695          * If @p migrates from @cpu to another, remove its contribution. Or,
6696          * if @p migrates from another CPU to @cpu, add its contribution. In
6697          * the other cases, @cpu is not impacted by the migration, so the
6698          * util_avg should already be correct.
6699          */
6700         if (task_cpu(p) == cpu && dst_cpu != cpu)
6701                 lsub_positive(&util, task_util(p));
6702         else if (task_cpu(p) != cpu && dst_cpu == cpu)
6703                 util += task_util(p);
6704
6705         if (sched_feat(UTIL_EST)) {
6706                 util_est = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued);
6707
6708                 /*
6709                  * During wake-up, the task isn't enqueued yet and doesn't
6710                  * appear in the cfs_rq->avg.util_est.enqueued of any rq,
6711                  * so just add it (if needed) to "simulate" what will be
6712                  * cpu_util() after the task has been enqueued.
6713                  */
6714                 if (dst_cpu == cpu)
6715                         util_est += _task_util_est(p);
6716
6717                 util = max(util, util_est);
6718         }
6719
6720         return min(util, capacity_orig_of(cpu));
6721 }
6722
6723 /*
6724  * compute_energy(): Estimates the energy that @pd would consume if @p was
6725  * migrated to @dst_cpu. compute_energy() predicts what will be the utilization
6726  * landscape of @pd's CPUs after the task migration, and uses the Energy Model
6727  * to compute what would be the energy if we decided to actually migrate that
6728  * task.
6729  */
6730 static long
6731 compute_energy(struct task_struct *p, int dst_cpu, struct perf_domain *pd)
6732 {
6733         struct cpumask *pd_mask = perf_domain_span(pd);
6734         unsigned long cpu_cap = arch_scale_cpu_capacity(cpumask_first(pd_mask));
6735         unsigned long max_util = 0, sum_util = 0;
6736         unsigned long _cpu_cap = cpu_cap;
6737         int cpu;
6738
6739         _cpu_cap -= arch_scale_thermal_pressure(cpumask_first(pd_mask));
6740
6741         /*
6742          * The capacity state of CPUs of the current rd can be driven by CPUs
6743          * of another rd if they belong to the same pd. So, account for the
6744          * utilization of these CPUs too by masking pd with cpu_online_mask
6745          * instead of the rd span.
6746          *
6747          * If an entire pd is outside of the current rd, it will not appear in
6748          * its pd list and will not be accounted by compute_energy().
6749          */
6750         for_each_cpu_and(cpu, pd_mask, cpu_online_mask) {
6751                 unsigned long util_freq = cpu_util_next(cpu, p, dst_cpu);
6752                 unsigned long cpu_util, util_running = util_freq;
6753                 struct task_struct *tsk = NULL;
6754
6755                 /*
6756                  * When @p is placed on @cpu:
6757                  *
6758                  * util_running = max(cpu_util, cpu_util_est) +
6759                  *                max(task_util, _task_util_est)
6760                  *
6761                  * while cpu_util_next is: max(cpu_util + task_util,
6762                  *                             cpu_util_est + _task_util_est)
6763                  */
6764                 if (cpu == dst_cpu) {
6765                         tsk = p;
6766                         util_running =
6767                                 cpu_util_next(cpu, p, -1) + task_util_est(p);
6768                 }
6769
6770                 /*
6771                  * Busy time computation: utilization clamping is not
6772                  * required since the ratio (sum_util / cpu_capacity)
6773                  * is already enough to scale the EM reported power
6774                  * consumption at the (eventually clamped) cpu_capacity.
6775                  */
6776                 cpu_util = effective_cpu_util(cpu, util_running, cpu_cap,
6777                                               ENERGY_UTIL, NULL);
6778
6779                 sum_util += min(cpu_util, _cpu_cap);
6780
6781                 /*
6782                  * Performance domain frequency: utilization clamping
6783                  * must be considered since it affects the selection
6784                  * of the performance domain frequency.
6785                  * NOTE: in case RT tasks are running, by default the
6786                  * FREQUENCY_UTIL's utilization can be max OPP.
6787                  */
6788                 cpu_util = effective_cpu_util(cpu, util_freq, cpu_cap,
6789                                               FREQUENCY_UTIL, tsk);
6790                 max_util = max(max_util, min(cpu_util, _cpu_cap));
6791         }
6792
6793         return em_cpu_energy(pd->em_pd, max_util, sum_util, _cpu_cap);
6794 }
6795
6796 /*
6797  * find_energy_efficient_cpu(): Find most energy-efficient target CPU for the
6798  * waking task. find_energy_efficient_cpu() looks for the CPU with maximum
6799  * spare capacity in each performance domain and uses it as a potential
6800  * candidate to execute the task. Then, it uses the Energy Model to figure
6801  * out which of the CPU candidates is the most energy-efficient.
6802  *
6803  * The rationale for this heuristic is as follows. In a performance domain,
6804  * all the most energy efficient CPU candidates (according to the Energy
6805  * Model) are those for which we'll request a low frequency. When there are
6806  * several CPUs for which the frequency request will be the same, we don't
6807  * have enough data to break the tie between them, because the Energy Model
6808  * only includes active power costs. With this model, if we assume that
6809  * frequency requests follow utilization (e.g. using schedutil), the CPU with
6810  * the maximum spare capacity in a performance domain is guaranteed to be among
6811  * the best candidates of the performance domain.
6812  *
6813  * In practice, it could be preferable from an energy standpoint to pack
6814  * small tasks on a CPU in order to let other CPUs go in deeper idle states,
6815  * but that could also hurt our chances to go cluster idle, and we have no
6816  * ways to tell with the current Energy Model if this is actually a good
6817  * idea or not. So, find_energy_efficient_cpu() basically favors
6818  * cluster-packing, and spreading inside a cluster. That should at least be
6819  * a good thing for latency, and this is consistent with the idea that most
6820  * of the energy savings of EAS come from the asymmetry of the system, and
6821  * not so much from breaking the tie between identical CPUs. That's also the
6822  * reason why EAS is enabled in the topology code only for systems where
6823  * SD_ASYM_CPUCAPACITY is set.
6824  *
6825  * NOTE: Forkees are not accepted in the energy-aware wake-up path because
6826  * they don't have any useful utilization data yet and it's not possible to
6827  * forecast their impact on energy consumption. Consequently, they will be
6828  * placed by find_idlest_cpu() on the least loaded CPU, which might turn out
6829  * to be energy-inefficient in some use-cases. The alternative would be to
6830  * bias new tasks towards specific types of CPUs first, or to try to infer
6831  * their util_avg from the parent task, but those heuristics could hurt
6832  * other use-cases too. So, until someone finds a better way to solve this,
6833  * let's keep things simple by re-using the existing slow path.
6834  */
6835 static int find_energy_efficient_cpu(struct task_struct *p, int prev_cpu)
6836 {
6837         unsigned long prev_delta = ULONG_MAX, best_delta = ULONG_MAX;
6838         struct root_domain *rd = cpu_rq(smp_processor_id())->rd;
6839         int cpu, best_energy_cpu = prev_cpu, target = -1;
6840         unsigned long cpu_cap, util, base_energy = 0;
6841         struct sched_domain *sd;
6842         struct perf_domain *pd;
6843
6844         rcu_read_lock();
6845         pd = rcu_dereference(rd->pd);
6846         if (!pd || READ_ONCE(rd->overutilized))
6847                 goto unlock;
6848
6849         /*
6850          * Energy-aware wake-up happens on the lowest sched_domain starting
6851          * from sd_asym_cpucapacity spanning over this_cpu and prev_cpu.
6852          */
6853         sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_asym_cpucapacity));
6854         while (sd && !cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(sd)))
6855                 sd = sd->parent;
6856         if (!sd)
6857                 goto unlock;
6858
6859         target = prev_cpu;
6860
6861         sync_entity_load_avg(&p->se);
6862         if (!task_util_est(p))
6863                 goto unlock;
6864
6865         for (; pd; pd = pd->next) {
6866                 unsigned long cur_delta, spare_cap, max_spare_cap = 0;
6867                 bool compute_prev_delta = false;
6868                 unsigned long base_energy_pd;
6869                 int max_spare_cap_cpu = -1;
6870
6871                 for_each_cpu_and(cpu, perf_domain_span(pd), sched_domain_span(sd)) {
6872                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
6873                                 continue;
6874
6875                         util = cpu_util_next(cpu, p, cpu);
6876                         cpu_cap = capacity_of(cpu);
6877                         spare_cap = cpu_cap;
6878                         lsub_positive(&spare_cap, util);
6879
6880                         /*
6881                          * Skip CPUs that cannot satisfy the capacity request.
6882                          * IOW, placing the task there would make the CPU
6883                          * overutilized. Take uclamp into account to see how
6884                          * much capacity we can get out of the CPU; this is
6885                          * aligned with sched_cpu_util().
6886                          */
6887                         util = uclamp_rq_util_with(cpu_rq(cpu), util, p);
6888                         if (!fits_capacity(util, cpu_cap))
6889                                 continue;
6890
6891                         if (cpu == prev_cpu) {
6892                                 /* Always use prev_cpu as a candidate. */
6893                                 compute_prev_delta = true;
6894                         } else if (spare_cap > max_spare_cap) {
6895                                 /*
6896                                  * Find the CPU with the maximum spare capacity
6897                                  * in the performance domain.
6898                                  */
6899                                 max_spare_cap = spare_cap;
6900                                 max_spare_cap_cpu = cpu;
6901                         }
6902                 }
6903
6904                 if (max_spare_cap_cpu < 0 && !compute_prev_delta)
6905                         continue;
6906
6907                 /* Compute the 'base' energy of the pd, without @p */
6908                 base_energy_pd = compute_energy(p, -1, pd);
6909                 base_energy += base_energy_pd;
6910
6911                 /* Evaluate the energy impact of using prev_cpu. */
6912                 if (compute_prev_delta) {
6913                         prev_delta = compute_energy(p, prev_cpu, pd);
6914                         if (prev_delta < base_energy_pd)
6915                                 goto unlock;
6916                         prev_delta -= base_energy_pd;
6917                         best_delta = min(best_delta, prev_delta);
6918                 }
6919
6920                 /* Evaluate the energy impact of using max_spare_cap_cpu. */
6921                 if (max_spare_cap_cpu >= 0) {
6922                         cur_delta = compute_energy(p, max_spare_cap_cpu, pd);
6923                         if (cur_delta < base_energy_pd)
6924                                 goto unlock;
6925                         cur_delta -= base_energy_pd;
6926                         if (cur_delta < best_delta) {
6927                                 best_delta = cur_delta;
6928                                 best_energy_cpu = max_spare_cap_cpu;
6929                         }
6930                 }
6931         }
6932         rcu_read_unlock();
6933
6934         /*
6935          * Pick the best CPU if prev_cpu cannot be used, or if it saves at
6936          * least 6% of the energy used by prev_cpu.
6937          */
6938         if ((prev_delta == ULONG_MAX) ||
6939             (prev_delta - best_delta) > ((prev_delta + base_energy) >> 4))
6940                 target = best_energy_cpu;
6941
6942         return target;
6943
6944 unlock:
6945         rcu_read_unlock();
6946
6947         return target;
6948 }
6949
6950 /*
6951  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
6952  * that have the relevant SD flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
6953  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
6954  *
6955  * Balances load by selecting the idlest CPU in the idlest group, or under
6956  * certain conditions an idle sibling CPU if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
6957  *
6958  * Returns the target CPU number.
6959  */
6960 static int
6961 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int wake_flags)
6962 {
6963         int sync = (wake_flags & WF_SYNC) && !(current->flags & PF_EXITING);
6964         struct sched_domain *tmp, *sd = NULL;
6965         int cpu = smp_processor_id();
6966         int new_cpu = prev_cpu;
6967         int want_affine = 0;
6968         /* SD_flags and WF_flags share the first nibble */
6969         int sd_flag = wake_flags & 0xF;
6970
6971         /*
6972          * required for stable ->cpus_allowed
6973          */
6974         lockdep_assert_held(&p->pi_lock);
6975         if (wake_flags & WF_TTWU) {
6976                 record_wakee(p);
6977
6978                 if (sched_energy_enabled()) {
6979                         new_cpu = find_energy_efficient_cpu(p, prev_cpu);
6980                         if (new_cpu >= 0)
6981                                 return new_cpu;
6982                         new_cpu = prev_cpu;
6983                 }
6984
6985                 want_affine = !wake_wide(p) && cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr);
6986         }
6987
6988         rcu_read_lock();
6989         for_each_domain(cpu, tmp) {
6990                 /*
6991                  * If both 'cpu' and 'prev_cpu' are part of this domain,
6992                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
6993                  */
6994                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
6995                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
6996                         if (cpu != prev_cpu)
6997                                 new_cpu = wake_affine(tmp, p, cpu, prev_cpu, sync);
6998
6999                         sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
7000                         break;
7001                 }
7002
7003                 if (tmp->flags & sd_flag)
7004                         sd = tmp;
7005                 else if (!want_affine)
7006                         break;
7007         }
7008
7009         if (unlikely(sd)) {
7010                 /* Slow path */
7011                 new_cpu = find_idlest_cpu(sd, p, cpu, prev_cpu, sd_flag);
7012         } else if (wake_flags & WF_TTWU) { /* XXX always ? */
7013                 /* Fast path */
7014                 new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
7015         }
7016         rcu_read_unlock();
7017
7018         return new_cpu;
7019 }
7020
7021 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
7022
7023 /*
7024  * Called immediately before a task is migrated to a new CPU; task_cpu(p) and
7025  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
7026  * previous CPU. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
7027  */
7028 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p, int new_cpu)
7029 {
7030         /*
7031          * As blocked tasks retain absolute vruntime the migration needs to
7032          * deal with this by subtracting the old and adding the new
7033          * min_vruntime -- the latter is done by enqueue_entity() when placing
7034          * the task on the new runqueue.
7035          */
7036         if (READ_ONCE(p->__state) == TASK_WAKING) {
7037                 struct sched_entity *se = &p->se;
7038                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7039                 u64 min_vruntime;
7040
7041 #ifndef CONFIG_64BIT
7042                 u64 min_vruntime_copy;
7043
7044                 do {
7045                         min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
7046                         smp_rmb();
7047                         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
7048                 } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
7049 #else
7050                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
7051 #endif
7052
7053                 se->vruntime -= min_vruntime;
7054         }
7055
7056         if (p->on_rq == TASK_ON_RQ_MIGRATING) {
7057                 /*
7058                  * In case of TASK_ON_RQ_MIGRATING we in fact hold the 'old'
7059                  * rq->lock and can modify state directly.
7060                  */
7061                 lockdep_assert_rq_held(task_rq(p));
7062                 detach_entity_cfs_rq(&p->se);
7063
7064         } else {
7065                 /*
7066                  * We are supposed to update the task to "current" time, then
7067                  * its up to date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we
7068                  * have difficulty in getting what current time is, so simply
7069                  * throw away the out-of-date time. This will result in the
7070                  * wakee task is less decayed, but giving the wakee more load
7071                  * sounds not bad.
7072                  */
7073                 remove_entity_load_avg(&p->se);
7074         }
7075
7076         /* Tell new CPU we are migrated */
7077         p->se.avg.last_update_time = 0;
7078
7079         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
7080         p->se.exec_start = 0;
7081
7082         update_scan_period(p, new_cpu);
7083 }
7084
7085 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
7086 {
7087         remove_entity_load_avg(&p->se);
7088 }
7089
7090 static int
7091 balance_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
7092 {
7093         if (rq->nr_running)
7094                 return 1;
7095
7096         return newidle_balance(rq, rf) != 0;
7097 }
7098 #endif /* CONFIG_SMP */
7099
7100 static unsigned long wakeup_gran(struct sched_entity *se)
7101 {
7102         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
7103
7104         /*
7105          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
7106          * to virtual-time in his units.
7107          *
7108          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
7109          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
7110          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
7111          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
7112          * be smaller, again penalizing the lighter task.
7113          *
7114          * This is especially important for buddies when the leftmost
7115          * task is higher priority than the buddy.
7116          */
7117         return calc_delta_fair(gran, se);
7118 }
7119
7120 /*
7121  * Should 'se' preempt 'curr'.
7122  *
7123  *             |s1
7124  *        |s2
7125  *   |s3
7126  *         g
7127  *      |<--->|c
7128  *
7129  *  w(c, s1) = -1
7130  *  w(c, s2) =  0
7131  *  w(c, s3) =  1
7132  *
7133  */
7134 static int
7135 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
7136 {
7137         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
7138
7139         if (vdiff <= 0)
7140                 return -1;
7141
7142         gran = wakeup_gran(se);
7143         if (vdiff > gran)
7144                 return 1;
7145
7146         return 0;
7147 }
7148
7149 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
7150 {
7151         for_each_sched_entity(se) {
7152                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
7153                         return;
7154                 if (se_is_idle(se))
7155                         return;
7156                 cfs_rq_of(se)->last = se;
7157         }
7158 }
7159
7160 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
7161 {
7162         for_each_sched_entity(se) {
7163                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
7164                         return;
7165                 if (se_is_idle(se))
7166                         return;
7167                 cfs_rq_of(se)->next = se;
7168         }
7169 }
7170
7171 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
7172 {
7173         for_each_sched_entity(se)
7174                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
7175 }
7176
7177 /*
7178  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
7179  */
7180 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
7181 {
7182         struct task_struct *curr = rq->curr;
7183         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
7184         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
7185         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
7186         int next_buddy_marked = 0;
7187         int cse_is_idle, pse_is_idle;
7188
7189         if (unlikely(se == pse))
7190                 return;
7191
7192         /*
7193          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
7194          * unconditionally check_preempt_curr() after an enqueue (which may have
7195          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
7196          * next-buddy nomination below.
7197          */
7198         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
7199                 return;
7200
7201         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
7202                 set_next_buddy(pse);
7203                 next_buddy_marked = 1;
7204         }
7205
7206         /*
7207          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
7208          * wake up path.
7209          *
7210          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
7211          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
7212          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
7213          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
7214          * below.
7215          */
7216         if (test_tsk_need_resched(curr))
7217                 return;
7218
7219         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
7220         if (unlikely(task_has_idle_policy(curr)) &&
7221             likely(!task_has_idle_policy(p)))
7222                 goto preempt;
7223
7224         /*
7225          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
7226          * is driven by the tick):
7227          */
7228         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
7229                 return;
7230
7231         find_matching_se(&se, &pse);
7232         BUG_ON(!pse);
7233
7234         cse_is_idle = se_is_idle(se);
7235         pse_is_idle = se_is_idle(pse);
7236
7237         /*
7238          * Preempt an idle group in favor of a non-idle group (and don't preempt
7239          * in the inverse case).
7240          */
7241         if (cse_is_idle && !pse_is_idle)
7242                 goto preempt;
7243         if (cse_is_idle != pse_is_idle)
7244                 return;
7245
7246         update_curr(cfs_rq_of(se));
7247         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
7248                 /*
7249                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
7250                  * triggering this preemption.
7251                  */
7252                 if (!next_buddy_marked)
7253                         set_next_buddy(pse);
7254                 goto preempt;
7255         }
7256
7257         return;
7258
7259 preempt:
7260         resched_curr(rq);
7261         /*
7262          * Only set the backward buddy when the current task is still
7263          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
7264          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
7265          * point, either of which can * drop the rq lock.
7266          *
7267          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
7268          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
7269          */
7270         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
7271                 return;
7272
7273         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
7274                 set_last_buddy(se);
7275 }
7276
7277 #ifdef CONFIG_SMP
7278 static struct task_struct *pick_task_fair(struct rq *rq)
7279 {
7280         struct sched_entity *se;
7281         struct cfs_rq *cfs_rq;
7282
7283 again:
7284         cfs_rq = &rq->cfs;
7285         if (!cfs_rq->nr_running)
7286                 return NULL;
7287
7288         do {
7289                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
7290
7291                 /* When we pick for a remote RQ, we'll not have done put_prev_entity() */
7292                 if (curr) {
7293                         if (curr->on_rq)
7294                                 update_curr(cfs_rq);
7295                         else
7296                                 curr = NULL;
7297
7298                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
7299                                 goto again;
7300                 }
7301
7302                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
7303                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7304         } while (cfs_rq);
7305
7306         return task_of(se);
7307 }
7308 #endif
7309
7310 struct task_struct *
7311 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
7312 {
7313         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
7314         struct sched_entity *se;
7315         struct task_struct *p;
7316         int new_tasks;
7317
7318 again:
7319         if (!sched_fair_runnable(rq))
7320                 goto idle;
7321
7322 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7323         if (!prev || prev->sched_class != &fair_sched_class)
7324                 goto simple;
7325
7326         /*
7327          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
7328          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
7329          *
7330          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
7331          * hierarchy, only change the part that actually changes.
7332          */
7333
7334         do {
7335                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
7336
7337                 /*
7338                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
7339                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
7340                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
7341                  * forget we've ever seen it.
7342                  */
7343                 if (curr) {
7344                         if (curr->on_rq)
7345                                 update_curr(cfs_rq);
7346                         else
7347                                 curr = NULL;
7348
7349                         /*
7350                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
7351                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
7352                          * Therefore the nr_running test will indeed
7353                          * be correct.
7354                          */
7355                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq))) {
7356                                 cfs_rq = &rq->cfs;
7357
7358                                 if (!cfs_rq->nr_running)
7359                                         goto idle;
7360
7361                                 goto simple;
7362                         }
7363                 }
7364
7365                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
7366                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7367         } while (cfs_rq);
7368
7369         p = task_of(se);
7370
7371         /*
7372          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
7373          * is a different task than we started out with, try and touch the
7374          * least amount of cfs_rqs.
7375          */
7376         if (prev != p) {
7377                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
7378
7379                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
7380                         int se_depth = se->depth;
7381                         int pse_depth = pse->depth;
7382
7383                         if (se_depth <= pse_depth) {
7384                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
7385                                 pse = parent_entity(pse);
7386                         }
7387                         if (se_depth >= pse_depth) {
7388                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
7389                                 se = parent_entity(se);
7390                         }
7391                 }
7392
7393                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
7394                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7395         }
7396
7397         goto done;
7398 simple:
7399 #endif
7400         if (prev)
7401                 put_prev_task(rq, prev);
7402
7403         do {
7404                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
7405                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7406                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7407         } while (cfs_rq);
7408
7409         p = task_of(se);
7410
7411 done: __maybe_unused;
7412 #ifdef CONFIG_SMP
7413         /*
7414          * Move the next running task to the front of
7415          * the list, so our cfs_tasks list becomes MRU
7416          * one.
7417          */
7418         list_move(&p->se.group_node, &rq->cfs_tasks);
7419 #endif
7420
7421         if (hrtick_enabled_fair(rq))
7422                 hrtick_start_fair(rq, p);
7423
7424         update_misfit_status(p, rq);
7425
7426         return p;
7427
7428 idle:
7429         if (!rf)
7430                 return NULL;
7431
7432         new_tasks = newidle_balance(rq, rf);
7433
7434         /*
7435          * Because newidle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
7436          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
7437          * must re-start the pick_next_entity() loop.
7438          */
7439         if (new_tasks < 0)
7440                 return RETRY_TASK;
7441
7442         if (new_tasks > 0)
7443                 goto again;
7444
7445         /*
7446          * rq is about to be idle, check if we need to update the
7447          * lost_idle_time of clock_pelt
7448          */
7449         update_idle_rq_clock_pelt(rq);
7450
7451         return NULL;
7452 }
7453
7454 static struct task_struct *__pick_next_task_fair(struct rq *rq)
7455 {
7456         return pick_next_task_fair(rq, NULL, NULL);
7457 }
7458
7459 /*
7460  * Account for a descheduled task:
7461  */
7462 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
7463 {
7464         struct sched_entity *se = &prev->se;
7465         struct cfs_rq *cfs_rq;
7466
7467         for_each_sched_entity(se) {
7468                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7469                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
7470         }
7471 }
7472
7473 /*
7474  * sched_yield() is very simple
7475  *
7476  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
7477  */
7478 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
7479 {
7480         struct task_struct *curr = rq->curr;
7481         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
7482         struct sched_entity *se = &curr->se;
7483
7484         /*
7485          * Are we the only task in the tree?
7486          */
7487         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
7488                 return;
7489
7490         clear_buddies(cfs_rq, se);
7491
7492         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
7493                 update_rq_clock(rq);
7494                 /*
7495                  * Update run-time statistics of the 'current'.
7496                  */
7497                 update_curr(cfs_rq);
7498                 /*
7499                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
7500                  * so we don't do microscopic update in schedule()
7501                  * and double the fastpath cost.
7502                  */
7503                 rq_clock_skip_update(rq);
7504         }
7505
7506         set_skip_buddy(se);
7507 }
7508
7509 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7510 {
7511         struct sched_entity *se = &p->se;
7512
7513         /* throttled hierarchies are not runnable */
7514         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
7515                 return false;
7516
7517         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
7518         set_next_buddy(se);
7519
7520         yield_task_fair(rq);
7521
7522         return true;
7523 }
7524
7525 #ifdef CONFIG_SMP
7526 /**************************************************
7527  * Fair scheduling class load-balancing methods.
7528  *
7529  * BASICS
7530  *
7531  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
7532  * per-CPU scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
7533  * time to each task. This is expressed in the following equation:
7534  *
7535  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
7536  *
7537  * Where W_i,n is the n-th weight average for CPU i. The instantaneous weight
7538  * W_i,0 is defined as:
7539  *
7540  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
7541  *
7542  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on CPU i. This weight
7543  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
7544  *
7545  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
7546  * weight:
7547  *
7548  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
7549  *
7550  * C_i is the compute capacity of CPU i, typically it is the
7551  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
7552  * can also include other factors [XXX].
7553  *
7554  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
7555  * directly from (1):
7556  *
7557  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
7558  *
7559  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
7560  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
7561  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
7562  *
7563  * [XXX expand on:
7564  *     - infeasible weights;
7565  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
7566  *
7567  *
7568  * SCHED DOMAINS
7569  *
7570  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
7571  * for all i,j solution, we create a tree of CPUs that follows the hardware
7572  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
7573  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of CPUs going up the
7574  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
7575  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of CPUs in
7576  * the groups.
7577  *
7578  * This yields:
7579  *
7580  *     log_2 n     1     n
7581  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
7582  *     i = 0      2^i   2^i
7583  *                               `- size of each group
7584  *         |         |     `- number of CPUs doing load-balance
7585  *         |         `- freq
7586  *         `- sum over all levels
7587  *
7588  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
7589  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
7590  *
7591  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
7592  * to every other CPU in at most O(log n) steps:
7593  *
7594  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
7595  *
7596  *             log_2 n
7597  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
7598  *             k = 0
7599  *
7600  * And you'll find that:
7601  *
7602  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
7603  *
7604  * Showing there's indeed a path between every CPU in at most O(log n) steps.
7605  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
7606  * of:
7607  *
7608  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
7609  *
7610  *
7611  * WORK CONSERVING
7612  *
7613  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
7614  * balancing is more aggressive and has the newly idle CPU iterate up the domain
7615  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
7616  *
7617  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
7618  * time.
7619  *
7620  * [XXX more?]
7621  *
7622  *
7623  * CGROUPS
7624  *
7625  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
7626  *
7627  *                                s_k,i
7628  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
7629  *                                 S_k
7630  *
7631  * Where
7632  *
7633  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
7634  *
7635  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on CPU i.
7636  *
7637  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
7638  * property.
7639  *
7640  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
7641  *      rewrite all of this once again.]
7642  */
7643
7644 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
7645
7646 enum fbq_type { regular, remote, all };
7647
7648 /*
7649  * 'group_type' describes the group of CPUs at the moment of load balancing.
7650  *
7651  * The enum is ordered by pulling priority, with the group with lowest priority
7652  * first so the group_type can simply be compared when selecting the busiest
7653  * group. See update_sd_pick_busiest().
7654  */
7655 enum group_type {
7656         /* The group has spare capacity that can be used to run more tasks.  */
7657         group_has_spare = 0,
7658         /*
7659          * The group is fully used and the tasks don't compete for more CPU
7660          * cycles. Nevertheless, some tasks might wait before running.
7661          */
7662         group_fully_busy,
7663         /*
7664          * SD_ASYM_CPUCAPACITY only: One task doesn't fit with CPU's capacity
7665          * and must be migrated to a more powerful CPU.
7666          */
7667         group_misfit_task,
7668         /*
7669          * SD_ASYM_PACKING only: One local CPU with higher capacity is available,
7670          * and the task should be migrated to it instead of running on the
7671          * current CPU.
7672          */
7673         group_asym_packing,
7674         /*
7675          * The tasks' affinity constraints previously prevented the scheduler
7676          * from balancing the load across the system.
7677          */
7678         group_imbalanced,
7679         /*
7680          * The CPU is overloaded and can't provide expected CPU cycles to all
7681          * tasks.
7682          */
7683         group_overloaded
7684 };
7685
7686 enum migration_type {
7687         migrate_load = 0,
7688         migrate_util,
7689         migrate_task,
7690         migrate_misfit
7691 };
7692
7693 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
7694 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
7695 #define LBF_DST_PINNED  0x04
7696 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
7697 #define LBF_ACTIVE_LB   0x10
7698
7699 struct lb_env {
7700         struct sched_domain     *sd;
7701
7702         struct rq               *src_rq;
7703         int                     src_cpu;
7704
7705         int                     dst_cpu;
7706         struct rq               *dst_rq;
7707
7708         struct cpumask          *dst_grpmask;
7709         int                     new_dst_cpu;
7710         enum cpu_idle_type      idle;
7711         long                    imbalance;
7712         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
7713         struct cpumask          *cpus;
7714
7715         unsigned int            flags;
7716
7717         unsigned int            loop;
7718         unsigned int            loop_break;
7719         unsigned int            loop_max;
7720
7721         enum fbq_type           fbq_type;
7722         enum migration_type     migration_type;
7723         struct list_head        tasks;
7724 };
7725
7726 /*
7727  * Is this task likely cache-hot:
7728  */
7729 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7730 {
7731         s64 delta;
7732
7733         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
7734
7735         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
7736                 return 0;
7737
7738         if (unlikely(task_has_idle_policy(p)))
7739                 return 0;
7740
7741         /* SMT siblings share cache */
7742         if (env->sd->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY)
7743                 return 0;
7744
7745         /*
7746          * Buddy candidates are cache hot:
7747          */
7748         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
7749                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
7750                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
7751                 return 1;
7752
7753         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
7754                 return 1;
7755
7756         /*
7757          * Don't migrate task if the task's cookie does not match
7758          * with the destination CPU's core cookie.
7759          */
7760         if (!sched_core_cookie_match(cpu_rq(env->dst_cpu), p))
7761                 return 1;
7762
7763         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
7764                 return 0;
7765
7766         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
7767
7768         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
7769 }
7770
7771 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7772 /*
7773  * Returns 1, if task migration degrades locality
7774  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
7775  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
7776  */
7777 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7778 {
7779         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
7780         unsigned long src_weight, dst_weight;
7781         int src_nid, dst_nid, dist;
7782
7783         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
7784                 return -1;
7785
7786         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
7787                 return -1;
7788
7789         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
7790         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
7791
7792         if (src_nid == dst_nid)
7793                 return -1;
7794
7795         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
7796         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
7797                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
7798                         return 1;
7799                 else
7800                         return -1;
7801         }
7802
7803         /* Encourage migration to the preferred node. */
7804         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
7805                 return 0;
7806
7807         /* Leaving a core idle is often worse than degrading locality. */
7808         if (env->idle == CPU_IDLE)
7809                 return -1;
7810
7811         dist = node_distance(src_nid, dst_nid);
7812         if (numa_group) {
7813                 src_weight = group_weight(p, src_nid, dist);
7814                 dst_weight = group_weight(p, dst_nid, dist);
7815         } else {
7816                 src_weight = task_weight(p, src_nid, dist);
7817                 dst_weight = task_weight(p, dst_nid, dist);
7818         }
7819
7820         return dst_weight < src_weight;
7821 }
7822
7823 #else
7824 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
7825                                              struct lb_env *env)
7826 {
7827         return -1;
7828 }
7829 #endif
7830
7831 /*
7832  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
7833  */
7834 static
7835 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7836 {
7837         int tsk_cache_hot;
7838
7839         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
7840
7841         /*
7842          * We do not migrate tasks that are:
7843          * 1) throttled_lb_pair, or
7844          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_ptr, or
7845          * 3) running (obviously), or
7846          * 4) are cache-hot on their current CPU.
7847          */
7848         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
7849                 return 0;
7850
7851         /* Disregard pcpu kthreads; they are where they need to be. */
7852         if (kthread_is_per_cpu(p))
7853                 return 0;
7854
7855         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, p->cpus_ptr)) {
7856                 int cpu;
7857
7858                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
7859
7860                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
7861
7862                 /*
7863                  * Remember if this task can be migrated to any other CPU in
7864                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
7865                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
7866                  *
7867                  * Avoid computing new_dst_cpu
7868                  * - for NEWLY_IDLE
7869                  * - if we have already computed one in current iteration
7870                  * - if it's an active balance
7871                  */
7872                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE ||
7873                     env->flags & (LBF_DST_PINNED | LBF_ACTIVE_LB))
7874                         return 0;
7875
7876                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs: */
7877                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
7878                         if (cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr)) {
7879                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
7880                                 env->new_dst_cpu = cpu;
7881                                 break;
7882                         }
7883                 }
7884
7885                 return 0;
7886         }
7887
7888         /* Record that we found at least one task that could run on dst_cpu */
7889         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
7890
7891         if (task_running(env->src_rq, p)) {
7892                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_running);
7893                 return 0;
7894         }
7895
7896         /*
7897          * Aggressive migration if:
7898          * 1) active balance
7899          * 2) destination numa is preferred
7900          * 3) task is cache cold, or
7901          * 4) too many balance attempts have failed.
7902          */
7903         if (env->flags & LBF_ACTIVE_LB)
7904                 return 1;
7905
7906         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
7907         if (tsk_cache_hot == -1)
7908                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
7909
7910         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
7911             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
7912                 if (tsk_cache_hot == 1) {
7913                         schedstat_inc(env->sd->lb_hot_gained[env->idle]);
7914                         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_forced_migrations);
7915                 }
7916                 return 1;
7917         }
7918
7919         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
7920         return 0;
7921 }
7922
7923 /*
7924  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
7925  */
7926 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7927 {
7928         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
7929
7930         deactivate_task(env->src_rq, p, DEQUEUE_NOCLOCK);
7931         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
7932 }
7933
7934 /*
7935  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
7936  * part of active balancing operations within "domain".
7937  *
7938  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
7939  */
7940 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
7941 {
7942         struct task_struct *p;
7943
7944         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
7945
7946         list_for_each_entry_reverse(p,
7947                         &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
7948                 if (!can_migrate_task(p, env))
7949                         continue;
7950
7951                 detach_task(p, env);
7952
7953                 /*
7954                  * Right now, this is only the second place where
7955                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
7956                  * so we can safely collect stats here rather than
7957                  * inside detach_tasks().
7958                  */
7959                 schedstat_inc(env->sd->lb_gained[env->idle]);
7960                 return p;
7961         }
7962         return NULL;
7963 }
7964
7965 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
7966
7967 /*
7968  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance load/util/tasks from
7969  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
7970  *
7971  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
7972  */
7973 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
7974 {
7975         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
7976         unsigned long util, load;
7977         struct task_struct *p;
7978         int detached = 0;
7979
7980         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
7981
7982         /*
7983          * Source run queue has been emptied by another CPU, clear
7984          * LBF_ALL_PINNED flag as we will not test any task.
7985          */
7986         if (env->src_rq->nr_running <= 1) {
7987                 env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
7988                 return 0;
7989         }
7990
7991         if (env->imbalance <= 0)
7992                 return 0;
7993
7994         while (!list_empty(tasks)) {
7995                 /*
7996                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
7997                  * which could at worst lead to a livelock crash.
7998                  */
7999                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
8000                         break;
8001
8002                 p = list_last_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
8003
8004                 env->loop++;
8005                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
8006                 if (env->loop > env->loop_max)
8007                         break;
8008
8009                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
8010                 if (env->loop > env->loop_break) {
8011                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
8012                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
8013                         break;
8014                 }
8015
8016                 if (!can_migrate_task(p, env))
8017                         goto next;
8018
8019                 switch (env->migration_type) {
8020                 case migrate_load:
8021                         /*
8022                          * Depending of the number of CPUs and tasks and the
8023                          * cgroup hierarchy, task_h_load() can return a null
8024                          * value. Make sure that env->imbalance decreases
8025                          * otherwise detach_tasks() will stop only after
8026                          * detaching up to loop_max tasks.
8027                          */
8028                         load = max_t(unsigned long, task_h_load(p), 1);
8029
8030                         if (sched_feat(LB_MIN) &&
8031                             load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
8032                                 goto next;
8033
8034                         /*
8035                          * Make sure that we don't migrate too much load.
8036                          * Nevertheless, let relax the constraint if
8037                          * scheduler fails to find a good waiting task to
8038                          * migrate.
8039                          */
8040                         if (shr_bound(load, env->sd->nr_balance_failed) > env->imbalance)
8041                                 goto next;
8042
8043                         env->imbalance -= load;
8044                         break;
8045
8046                 case migrate_util:
8047                         util = task_util_est(p);
8048
8049                         if (util > env->imbalance)
8050                                 goto next;
8051
8052                         env->imbalance -= util;
8053                         break;
8054
8055                 case migrate_task:
8056                         env->imbalance--;
8057                         break;
8058
8059                 case migrate_misfit:
8060                         /* This is not a misfit task */
8061                         if (task_fits_capacity(p, capacity_of(env->src_cpu)))
8062                                 goto next;
8063
8064                         env->imbalance = 0;
8065                         break;
8066                 }
8067
8068                 detach_task(p, env);
8069                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
8070
8071                 detached++;
8072
8073 #ifdef CONFIG_PREEMPTION
8074                 /*
8075                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
8076                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
8077                  * the critical section.
8078                  */
8079                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
8080                         break;
8081 #endif
8082
8083                 /*
8084                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
8085                  * load/util/tasks.
8086                  */
8087                 if (env->imbalance <= 0)
8088                         break;
8089
8090                 continue;
8091 next:
8092                 list_move(&p->se.group_node, tasks);
8093         }
8094
8095         /*
8096          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
8097          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
8098          * than inside detach_one_task().
8099          */
8100         schedstat_add(env->sd->lb_gained[env->idle], detached);
8101
8102         return detached;
8103 }
8104
8105 /*
8106  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
8107  */
8108 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8109 {
8110         lockdep_assert_rq_held(rq);
8111
8112         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
8113         activate_task(rq, p, ENQUEUE_NOCLOCK);
8114         check_preempt_curr(rq, p, 0);
8115 }
8116
8117 /*
8118  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
8119  * its new rq.
8120  */
8121 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8122 {
8123         struct rq_flags rf;
8124
8125         rq_lock(rq, &rf);
8126         update_rq_clock(rq);
8127         attach_task(rq, p);
8128         rq_unlock(rq, &rf);
8129 }
8130
8131 /*
8132  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
8133  * new rq.
8134  */
8135 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
8136 {
8137         struct list_head *tasks = &env->tasks;
8138         struct task_struct *p;
8139         struct rq_flags rf;
8140
8141         rq_lock(env->dst_rq, &rf);
8142         update_rq_clock(env->dst_rq);
8143
8144         while (!list_empty(tasks)) {
8145                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
8146                 list_del_init(&p->se.group_node);
8147
8148                 attach_task(env->dst_rq, p);
8149         }
8150
8151         rq_unlock(env->dst_rq, &rf);
8152 }
8153
8154 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8155 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq)
8156 {
8157         if (cfs_rq->avg.load_avg)
8158                 return true;
8159
8160         if (cfs_rq->avg.util_avg)
8161                 return true;
8162
8163         return false;
8164 }
8165
8166 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq)
8167 {
8168         if (READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg))
8169                 return true;
8170
8171         if (READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg))
8172                 return true;
8173
8174         if (thermal_load_avg(rq))
8175                 return true;
8176
8177 #ifdef CONFIG_HAVE_SCHED_AVG_IRQ
8178         if (READ_ONCE(rq->avg_irq.util_avg))
8179                 return true;
8180 #endif
8181
8182         return false;
8183 }
8184
8185 static inline void update_blocked_load_tick(struct rq *rq)
8186 {
8187         WRITE_ONCE(rq->last_blocked_load_update_tick, jiffies);
8188 }
8189
8190 static inline void update_blocked_load_status(struct rq *rq, bool has_blocked)
8191 {
8192         if (!has_blocked)
8193                 rq->has_blocked_load = 0;
8194 }
8195 #else
8196 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
8197 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq) { return false; }
8198 static inline void update_blocked_load_tick(struct rq *rq) {}
8199 static inline void update_blocked_load_status(struct rq *rq, bool has_blocked) {}
8200 #endif
8201
8202 static bool __update_blocked_others(struct rq *rq, bool *done)
8203 {
8204         const struct sched_class *curr_class;
8205         u64 now = rq_clock_pelt(rq);
8206         unsigned long thermal_pressure;
8207         bool decayed;
8208
8209         /*
8210          * update_load_avg() can call cpufreq_update_util(). Make sure that RT,
8211          * DL and IRQ signals have been updated before updating CFS.
8212          */
8213         curr_class = rq->curr->sched_class;
8214
8215         thermal_pressure = arch_scale_thermal_pressure(cpu_of(rq));
8216
8217         decayed = update_rt_rq_load_avg(now, rq, curr_class == &rt_sched_class) |
8218                   update_dl_rq_load_avg(now, rq, curr_class == &dl_sched_class) |
8219                   update_thermal_load_avg(rq_clock_thermal(rq), rq, thermal_pressure) |
8220                   update_irq_load_avg(rq, 0);
8221
8222         if (others_have_blocked(rq))
8223                 *done = false;
8224
8225         return decayed;
8226 }
8227
8228 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8229
8230 static bool __update_blocked_fair(struct rq *rq, bool *done)
8231 {
8232         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
8233         bool decayed = false;
8234         int cpu = cpu_of(rq);
8235
8236         /*
8237          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
8238          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
8239          */
8240         for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos) {
8241                 struct sched_entity *se;
8242
8243                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq)) {
8244                         update_tg_load_avg(cfs_rq);
8245
8246                         if (cfs_rq == &rq->cfs)
8247                                 decayed = true;
8248                 }
8249
8250                 /* Propagate pending load changes to the parent, if any: */
8251                 se = cfs_rq->tg->se[cpu];
8252                 if (se && !skip_blocked_update(se))
8253                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
8254
8255                 /*
8256                  * There can be a lot of idle CPU cgroups.  Don't let fully
8257                  * decayed cfs_rqs linger on the list.
8258                  */
8259                 if (cfs_rq_is_decayed(cfs_rq))
8260                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
8261
8262                 /* Don't need periodic decay once load/util_avg are null */
8263                 if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
8264                         *done = false;
8265         }
8266
8267         return decayed;
8268 }
8269
8270 /*
8271  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
8272  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
8273  * group is a fraction of its parents load.
8274  */
8275 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
8276 {
8277         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
8278         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
8279         unsigned long now = jiffies;
8280         unsigned long load;
8281
8282         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
8283                 return;
8284
8285         WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, NULL);
8286         for_each_sched_entity(se) {
8287                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8288                 WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, se);
8289                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
8290                         break;
8291         }
8292
8293         if (!se) {
8294                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
8295                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
8296         }
8297
8298         while ((se = READ_ONCE(cfs_rq->h_load_next)) != NULL) {
8299                 load = cfs_rq->h_load;
8300                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
8301                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
8302                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
8303                 cfs_rq->h_load = load;
8304                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
8305         }
8306 }
8307
8308 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
8309 {
8310         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
8311
8312         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
8313         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
8314                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
8315 }
8316 #else
8317 static bool __update_blocked_fair(struct rq *rq, bool *done)
8318 {
8319         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
8320         bool decayed;
8321
8322         decayed = update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq);
8323         if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
8324                 *done = false;
8325
8326         return decayed;
8327 }
8328
8329 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
8330 {
8331         return p->se.avg.load_avg;
8332 }
8333 #endif
8334
8335 static void update_blocked_averages(int cpu)
8336 {
8337         bool decayed = false, done = true;
8338         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8339         struct rq_flags rf;
8340
8341         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
8342         update_blocked_load_tick(rq);
8343         update_rq_clock(rq);
8344
8345         decayed |= __update_blocked_others(rq, &done);
8346         decayed |= __update_blocked_fair(rq, &done);
8347
8348         update_blocked_load_status(rq, !done);
8349         if (decayed)
8350                 cpufreq_update_util(rq, 0);
8351         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
8352 }
8353
8354 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
8355
8356 /*
8357  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
8358  */
8359 struct sg_lb_stats {
8360         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
8361         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
8362         unsigned long group_capacity;
8363         unsigned long group_util; /* Total utilization over the CPUs of the group */
8364         unsigned long group_runnable; /* Total runnable time over the CPUs of the group */
8365         unsigned int sum_nr_running; /* Nr of tasks running in the group */
8366         unsigned int sum_h_nr_running; /* Nr of CFS tasks running in the group */
8367         unsigned int idle_cpus;
8368         unsigned int group_weight;
8369         enum group_type group_type;
8370         unsigned int group_asym_packing; /* Tasks should be moved to preferred CPU */
8371         unsigned long group_misfit_task_load; /* A CPU has a task too big for its capacity */
8372 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8373         unsigned int nr_numa_running;
8374         unsigned int nr_preferred_running;
8375 #endif
8376 };
8377
8378 /*
8379  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
8380  *               during load balancing.
8381  */
8382 struct sd_lb_stats {
8383         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
8384         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
8385         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
8386         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
8387         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
8388         unsigned int prefer_sibling; /* tasks should go to sibling first */
8389
8390         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
8391         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
8392 };
8393
8394 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
8395 {
8396         /*
8397          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
8398          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
8399          * We must however set busiest_stat::group_type and
8400          * busiest_stat::idle_cpus to the worst busiest group because
8401          * update_sd_pick_busiest() reads these before assignment.
8402          */
8403         *sds = (struct sd_lb_stats){
8404                 .busiest = NULL,
8405                 .local = NULL,
8406                 .total_load = 0UL,
8407                 .total_capacity = 0UL,
8408                 .busiest_stat = {
8409                         .idle_cpus = UINT_MAX,
8410                         .group_type = group_has_spare,
8411                 },
8412         };
8413 }
8414
8415 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
8416 {
8417         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8418         unsigned long max = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
8419         unsigned long used, free;
8420         unsigned long irq;
8421
8422         irq = cpu_util_irq(rq);
8423
8424         if (unlikely(irq >= max))
8425                 return 1;
8426
8427         /*
8428          * avg_rt.util_avg and avg_dl.util_avg track binary signals
8429          * (running and not running) with weights 0 and 1024 respectively.
8430          * avg_thermal.load_avg tracks thermal pressure and the weighted
8431          * average uses the actual delta max capacity(load).
8432          */
8433         used = READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg);
8434         used += READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg);
8435         used += thermal_load_avg(rq);
8436
8437         if (unlikely(used >= max))
8438                 return 1;
8439
8440         free = max - used;
8441
8442         return scale_irq_capacity(free, irq, max);
8443 }
8444
8445 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
8446 {
8447         unsigned long capacity = scale_rt_capacity(cpu);
8448         struct sched_group *sdg = sd->groups;
8449
8450         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
8451
8452         if (!capacity)
8453                 capacity = 1;
8454
8455         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
8456         trace_sched_cpu_capacity_tp(cpu_rq(cpu));
8457
8458         sdg->sgc->capacity = capacity;
8459         sdg->sgc->min_capacity = capacity;
8460         sdg->sgc->max_capacity = capacity;
8461 }
8462
8463 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
8464 {
8465         struct sched_domain *child = sd->child;
8466         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
8467         unsigned long capacity, min_capacity, max_capacity;
8468         unsigned long interval;
8469
8470         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
8471         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
8472         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
8473
8474         if (!child) {
8475                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
8476                 return;
8477         }
8478
8479         capacity = 0;
8480         min_capacity = ULONG_MAX;
8481         max_capacity = 0;
8482
8483         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
8484                 /*
8485                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
8486                  * span the current group.
8487                  */
8488
8489                 for_each_cpu(cpu, sched_group_span(sdg)) {
8490                         unsigned long cpu_cap = capacity_of(cpu);
8491
8492                         capacity += cpu_cap;
8493                         min_capacity = min(cpu_cap, min_capacity);
8494                         max_capacity = max(cpu_cap, max_capacity);
8495                 }
8496         } else  {
8497                 /*
8498                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
8499                  * span the current group.
8500                  */
8501
8502                 group = child->groups;
8503                 do {
8504                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
8505
8506                         capacity += sgc->capacity;
8507                         min_capacity = min(sgc->min_capacity, min_capacity);
8508                         max_capacity = max(sgc->max_capacity, max_capacity);
8509                         group = group->next;
8510                 } while (group != child->groups);
8511         }
8512
8513         sdg->sgc->capacity = capacity;
8514         sdg->sgc->min_capacity = min_capacity;
8515         sdg->sgc->max_capacity = max_capacity;
8516 }
8517
8518 /*
8519  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
8520  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
8521  * Return true is the capacity is reduced
8522  */
8523 static inline int
8524 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
8525 {
8526         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
8527                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
8528 }
8529
8530 /*
8531  * Check whether a rq has a misfit task and if it looks like we can actually
8532  * help that task: we can migrate the task to a CPU of higher capacity, or
8533  * the task's current CPU is heavily pressured.
8534  */
8535 static inline int check_misfit_status(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
8536 {
8537         return rq->misfit_task_load &&
8538                 (rq->cpu_capacity_orig < rq->rd->max_cpu_capacity ||
8539                  check_cpu_capacity(rq, sd));
8540 }
8541
8542 /*
8543  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
8544  * groups is inadequate due to ->cpus_ptr constraints.
8545  *
8546  * Imagine a situation of two groups of 4 CPUs each and 4 tasks each with a
8547  * cpumask covering 1 CPU of the first group and 3 CPUs of the second group.
8548  * Something like:
8549  *
8550  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
8551  *              *     * * *
8552  *
8553  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
8554  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
8555  * cpu 3 and leave one of the CPUs in the second group unused.
8556  *
8557  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
8558  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
8559  * moving tasks due to affinity constraints.
8560  *
8561  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
8562  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
8563  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
8564  * to create an effective group imbalance.
8565  *
8566  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
8567  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
8568  * subtle and fragile situation.
8569  */
8570
8571 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
8572 {
8573         return group->sgc->imbalance;
8574 }
8575
8576 /*
8577  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
8578  * be used by some tasks.
8579  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
8580  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
8581  * available capacity for CFS tasks.
8582  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
8583  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
8584  * capacity in meaningful for the load balancer.
8585  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
8586  * any benefit for the load balance.
8587  */
8588 static inline bool
8589 group_has_capacity(unsigned int imbalance_pct, struct sg_lb_stats *sgs)
8590 {
8591         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
8592                 return true;
8593
8594         if ((sgs->group_capacity * imbalance_pct) <
8595                         (sgs->group_runnable * 100))
8596                 return false;
8597
8598         if ((sgs->group_capacity * 100) >
8599                         (sgs->group_util * imbalance_pct))
8600                 return true;
8601
8602         return false;
8603 }
8604
8605 /*
8606  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
8607  *  handle.
8608  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
8609  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
8610  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
8611  *  false.
8612  */
8613 static inline bool
8614 group_is_overloaded(unsigned int imbalance_pct, struct sg_lb_stats *sgs)
8615 {
8616         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
8617                 return false;
8618
8619         if ((sgs->group_capacity * 100) <
8620                         (sgs->group_util * imbalance_pct))
8621                 return true;
8622
8623         if ((sgs->group_capacity * imbalance_pct) <
8624                         (sgs->group_runnable * 100))
8625                 return true;
8626
8627         return false;
8628 }
8629
8630 static inline enum
8631 group_type group_classify(unsigned int imbalance_pct,
8632                           struct sched_group *group,
8633                           struct sg_lb_stats *sgs)
8634 {
8635         if (group_is_overloaded(imbalance_pct, sgs))
8636                 return group_overloaded;
8637
8638         if (sg_imbalanced(group))
8639                 return group_imbalanced;
8640
8641         if (sgs->group_asym_packing)
8642                 return group_asym_packing;
8643
8644         if (sgs->group_misfit_task_load)
8645                 return group_misfit_task;
8646
8647         if (!group_has_capacity(imbalance_pct, sgs))
8648                 return group_fully_busy;
8649
8650         return group_has_spare;
8651 }
8652
8653 /**
8654  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
8655  * @env: The load balancing environment.
8656  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
8657  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
8658  * @sg_status: Holds flag indicating the status of the sched_group
8659  */
8660 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
8661                                       struct sched_group *group,
8662                                       struct sg_lb_stats *sgs,
8663                                       int *sg_status)
8664 {
8665         int i, nr_running, local_group;
8666
8667         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
8668
8669         local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(group));
8670
8671         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
8672                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8673
8674                 sgs->group_load += cpu_load(rq);
8675                 sgs->group_util += cpu_util(i);
8676                 sgs->group_runnable += cpu_runnable(rq);
8677                 sgs->sum_h_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
8678
8679                 nr_running = rq->nr_running;
8680                 sgs->sum_nr_running += nr_running;
8681
8682                 if (nr_running > 1)
8683                         *sg_status |= SG_OVERLOAD;
8684
8685                 if (cpu_overutilized(i))
8686                         *sg_status |= SG_OVERUTILIZED;
8687
8688 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8689                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
8690                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
8691 #endif
8692                 /*
8693                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
8694                  */
8695                 if (!nr_running && idle_cpu(i)) {
8696                         sgs->idle_cpus++;
8697                         /* Idle cpu can't have misfit task */
8698                         continue;
8699                 }
8700
8701                 if (local_group)
8702                         continue;
8703
8704                 /* Check for a misfit task on the cpu */
8705                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
8706                     sgs->group_misfit_task_load < rq->misfit_task_load) {
8707                         sgs->group_misfit_task_load = rq->misfit_task_load;
8708                         *sg_status |= SG_OVERLOAD;
8709                 }
8710         }
8711
8712         /* Check if dst CPU is idle and preferred to this group */
8713         if (env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING &&
8714             env->idle != CPU_NOT_IDLE &&
8715             sgs->sum_h_nr_running &&
8716             sched_asym_prefer(env->dst_cpu, group->asym_prefer_cpu)) {
8717                 sgs->group_asym_packing = 1;
8718         }
8719
8720         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
8721
8722         sgs->group_weight = group->group_weight;
8723
8724         sgs->group_type = group_classify(env->sd->imbalance_pct, group, sgs);
8725
8726         /* Computing avg_load makes sense only when group is overloaded */
8727         if (sgs->group_type == group_overloaded)
8728                 sgs->avg_load = (sgs->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8729                                 sgs->group_capacity;
8730 }
8731
8732 /**
8733  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
8734  * @env: The load balancing environment.
8735  * @sds: sched_domain statistics
8736  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
8737  * @sgs: sched_group statistics
8738  *
8739  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
8740  * busiest group.
8741  *
8742  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
8743  * busiest group. %false otherwise.
8744  */
8745 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
8746                                    struct sd_lb_stats *sds,
8747                                    struct sched_group *sg,
8748                                    struct sg_lb_stats *sgs)
8749 {
8750         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
8751
8752         /* Make sure that there is at least one task to pull */
8753         if (!sgs->sum_h_nr_running)
8754                 return false;
8755
8756         /*
8757          * Don't try to pull misfit tasks we can't help.
8758          * We can use max_capacity here as reduction in capacity on some
8759          * CPUs in the group should either be possible to resolve
8760          * internally or be covered by avg_load imbalance (eventually).
8761          */
8762         if (sgs->group_type == group_misfit_task &&
8763             (!capacity_greater(capacity_of(env->dst_cpu), sg->sgc->max_capacity) ||
8764              sds->local_stat.group_type != group_has_spare))
8765                 return false;
8766
8767         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
8768                 return true;
8769
8770         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
8771                 return false;
8772
8773         /*
8774          * The candidate and the current busiest group are the same type of
8775          * group. Let check which one is the busiest according to the type.
8776          */
8777
8778         switch (sgs->group_type) {
8779         case group_overloaded:
8780                 /* Select the overloaded group with highest avg_load. */
8781                 if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
8782                         return false;
8783                 break;
8784
8785         case group_imbalanced:
8786                 /*
8787                  * Select the 1st imbalanced group as we don't have any way to
8788                  * choose one more than another.
8789                  */
8790                 return false;
8791
8792         case group_asym_packing:
8793                 /* Prefer to move from lowest priority CPU's work */
8794                 if (sched_asym_prefer(sg->asym_prefer_cpu, sds->busiest->asym_prefer_cpu))
8795                         return false;
8796                 break;
8797
8798         case group_misfit_task:
8799                 /*
8800                  * If we have more than one misfit sg go with the biggest
8801                  * misfit.
8802                  */
8803                 if (sgs->group_misfit_task_load < busiest->group_misfit_task_load)
8804                         return false;
8805                 break;
8806
8807         case group_fully_busy:
8808                 /*
8809                  * Select the fully busy group with highest avg_load. In
8810                  * theory, there is no need to pull task from such kind of
8811                  * group because tasks have all compute capacity that they need
8812                  * but we can still improve the overall throughput by reducing
8813                  * contention when accessing shared HW resources.
8814                  *
8815                  * XXX for now avg_load is not computed and always 0 so we
8816                  * select the 1st one.
8817                  */
8818                 if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
8819                         return false;
8820                 break;
8821
8822         case group_has_spare:
8823                 /*
8824                  * Select not overloaded group with lowest number of idle cpus
8825                  * and highest number of running tasks. We could also compare
8826                  * the spare capacity which is more stable but it can end up
8827                  * that the group has less spare capacity but finally more idle
8828                  * CPUs which means less opportunity to pull tasks.
8829                  */
8830                 if (sgs->idle_cpus > busiest->idle_cpus)
8831                         return false;
8832                 else if ((sgs->idle_cpus == busiest->idle_cpus) &&
8833                          (sgs->sum_nr_running <= busiest->sum_nr_running))
8834                         return false;
8835
8836                 break;
8837         }
8838
8839         /*
8840          * Candidate sg has no more than one task per CPU and has higher
8841          * per-CPU capacity. Migrating tasks to less capable CPUs may harm
8842          * throughput. Maximize throughput, power/energy consequences are not
8843          * considered.
8844          */
8845         if ((env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY) &&
8846             (sgs->group_type <= group_fully_busy) &&
8847             (capacity_greater(sg->sgc->min_capacity, capacity_of(env->dst_cpu))))
8848                 return false;
8849
8850         return true;
8851 }
8852
8853 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8854 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8855 {
8856         if (sgs->sum_h_nr_running > sgs->nr_numa_running)
8857                 return regular;
8858         if (sgs->sum_h_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
8859                 return remote;
8860         return all;
8861 }
8862
8863 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8864 {
8865         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
8866                 return regular;
8867         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
8868                 return remote;
8869         return all;
8870 }
8871 #else
8872 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8873 {
8874         return all;
8875 }
8876
8877 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8878 {
8879         return regular;
8880 }
8881 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
8882
8883
8884 struct sg_lb_stats;
8885
8886 /*
8887  * task_running_on_cpu - return 1 if @p is running on @cpu.
8888  */
8889
8890 static unsigned int task_running_on_cpu(int cpu, struct task_struct *p)
8891 {
8892         /* Task has no contribution or is new */
8893         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
8894                 return 0;
8895
8896         if (task_on_rq_queued(p))
8897                 return 1;
8898
8899         return 0;
8900 }
8901
8902 /**
8903  * idle_cpu_without - would a given CPU be idle without p ?
8904  * @cpu: the processor on which idleness is tested.
8905  * @p: task which should be ignored.
8906  *
8907  * Return: 1 if the CPU would be idle. 0 otherwise.
8908  */
8909 static int idle_cpu_without(int cpu, struct task_struct *p)
8910 {
8911         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8912
8913         if (rq->curr != rq->idle && rq->curr != p)
8914                 return 0;
8915
8916         /*
8917          * rq->nr_running can't be used but an updated version without the
8918          * impact of p on cpu must be used instead. The updated nr_running
8919          * be computed and tested before calling idle_cpu_without().
8920          */
8921
8922 #ifdef CONFIG_SMP
8923         if (rq->ttwu_pending)
8924                 return 0;
8925 #endif
8926
8927         return 1;
8928 }
8929
8930 /*
8931  * update_sg_wakeup_stats - Update sched_group's statistics for wakeup.
8932  * @sd: The sched_domain level to look for idlest group.
8933  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
8934  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
8935  * @p: The task for which we look for the idlest group/CPU.
8936  */
8937 static inline void update_sg_wakeup_stats(struct sched_domain *sd,
8938                                           struct sched_group *group,
8939                                           struct sg_lb_stats *sgs,
8940                                           struct task_struct *p)
8941 {
8942         int i, nr_running;
8943
8944         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
8945
8946         for_each_cpu(i, sched_group_span(group)) {
8947                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8948                 unsigned int local;
8949
8950                 sgs->group_load += cpu_load_without(rq, p);
8951                 sgs->group_util += cpu_util_without(i, p);
8952                 sgs->group_runnable += cpu_runnable_without(rq, p);
8953                 local = task_running_on_cpu(i, p);
8954                 sgs->sum_h_nr_running += rq->cfs.h_nr_running - local;
8955
8956                 nr_running = rq->nr_running - local;
8957                 sgs->sum_nr_running += nr_running;
8958
8959                 /*
8960                  * No need to call idle_cpu_without() if nr_running is not 0
8961                  */
8962                 if (!nr_running && idle_cpu_without(i, p))
8963                         sgs->idle_cpus++;
8964
8965         }
8966
8967         /* Check if task fits in the group */
8968         if (sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
8969             !task_fits_capacity(p, group->sgc->max_capacity)) {
8970                 sgs->group_misfit_task_load = 1;
8971         }
8972
8973         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
8974
8975         sgs->group_weight = group->group_weight;
8976
8977         sgs->group_type = group_classify(sd->imbalance_pct, group, sgs);
8978
8979         /*
8980          * Computing avg_load makes sense only when group is fully busy or
8981          * overloaded
8982          */
8983         if (sgs->group_type == group_fully_busy ||
8984                 sgs->group_type == group_overloaded)
8985                 sgs->avg_load = (sgs->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8986                                 sgs->group_capacity;
8987 }
8988
8989 static bool update_pick_idlest(struct sched_group *idlest,
8990                                struct sg_lb_stats *idlest_sgs,
8991                                struct sched_group *group,
8992                                struct sg_lb_stats *sgs)
8993 {
8994         if (sgs->group_type < idlest_sgs->group_type)
8995                 return true;
8996
8997         if (sgs->group_type > idlest_sgs->group_type)
8998                 return false;
8999
9000         /*
9001          * The candidate and the current idlest group are the same type of
9002          * group. Let check which one is the idlest according to the type.
9003          */
9004
9005         switch (sgs->group_type) {
9006         case group_overloaded:
9007         case group_fully_busy:
9008                 /* Select the group with lowest avg_load. */
9009                 if (idlest_sgs->avg_load <= sgs->avg_load)
9010                         return false;
9011                 break;
9012
9013         case group_imbalanced:
9014         case group_asym_packing:
9015                 /* Those types are not used in the slow wakeup path */
9016                 return false;
9017
9018         case group_misfit_task:
9019                 /* Select group with the highest max capacity */
9020                 if (idlest->sgc->max_capacity >= group->sgc->max_capacity)
9021                         return false;
9022                 break;
9023
9024         case group_has_spare:
9025                 /* Select group with most idle CPUs */
9026                 if (idlest_sgs->idle_cpus > sgs->idle_cpus)
9027                         return false;
9028
9029                 /* Select group with lowest group_util */
9030                 if (idlest_sgs->idle_cpus == sgs->idle_cpus &&
9031                         idlest_sgs->group_util <= sgs->group_util)
9032                         return false;
9033
9034                 break;
9035         }
9036
9037         return true;
9038 }
9039
9040 /*
9041  * Allow a NUMA imbalance if busy CPUs is less than 25% of the domain.
9042  * This is an approximation as the number of running tasks may not be
9043  * related to the number of busy CPUs due to sched_setaffinity.
9044  */
9045 static inline bool allow_numa_imbalance(int dst_running, int dst_weight)
9046 {
9047         return (dst_running < (dst_weight >> 2));
9048 }
9049
9050 /*
9051  * find_idlest_group() finds and returns the least busy CPU group within the
9052  * domain.
9053  *
9054  * Assumes p is allowed on at least one CPU in sd.
9055  */
9056 static struct sched_group *
9057 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int this_cpu)
9058 {
9059         struct sched_group *idlest = NULL, *local = NULL, *group = sd->groups;
9060         struct sg_lb_stats local_sgs, tmp_sgs;
9061         struct sg_lb_stats *sgs;
9062         unsigned long imbalance;
9063         struct sg_lb_stats idlest_sgs = {
9064                         .avg_load = UINT_MAX,
9065                         .group_type = group_overloaded,
9066         };
9067
9068         do {
9069                 int local_group;
9070
9071                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
9072                 if (!cpumask_intersects(sched_group_span(group),
9073                                         p->cpus_ptr))
9074                         continue;
9075
9076                 /* Skip over this group if no cookie matched */
9077                 if (!sched_group_cookie_match(cpu_rq(this_cpu), p, group))
9078                         continue;
9079
9080                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
9081                                                sched_group_span(group));
9082
9083                 if (local_group) {
9084                         sgs = &local_sgs;
9085                         local = group;
9086                 } else {
9087                         sgs = &tmp_sgs;
9088                 }
9089
9090                 update_sg_wakeup_stats(sd, group, sgs, p);
9091
9092                 if (!local_group && update_pick_idlest(idlest, &idlest_sgs, group, sgs)) {
9093                         idlest = group;
9094                         idlest_sgs = *sgs;
9095                 }
9096
9097         } while (group = group->next, group != sd->groups);
9098
9099
9100         /* There is no idlest group to push tasks to */
9101         if (!idlest)
9102                 return NULL;
9103
9104         /* The local group has been skipped because of CPU affinity */
9105         if (!local)
9106                 return idlest;
9107
9108         /*
9109          * If the local group is idler than the selected idlest group
9110          * don't try and push the task.
9111          */
9112         if (local_sgs.group_type < idlest_sgs.group_type)
9113                 return NULL;
9114
9115         /*
9116          * If the local group is busier than the selected idlest group
9117          * try and push the task.
9118          */
9119         if (local_sgs.group_type > idlest_sgs.group_type)
9120                 return idlest;
9121
9122         switch (local_sgs.group_type) {
9123         case group_overloaded:
9124         case group_fully_busy:
9125
9126                 /* Calculate allowed imbalance based on load */
9127                 imbalance = scale_load_down(NICE_0_LOAD) *
9128                                 (sd->imbalance_pct-100) / 100;
9129
9130                 /*
9131                  * When comparing groups across NUMA domains, it's possible for
9132                  * the local domain to be very lightly loaded relative to the
9133                  * remote domains but "imbalance" skews the comparison making
9134                  * remote CPUs look much more favourable. When considering
9135                  * cross-domain, add imbalance to the load on the remote node
9136                  * and consider staying local.
9137                  */
9138
9139                 if ((sd->flags & SD_NUMA) &&
9140                     ((idlest_sgs.avg_load + imbalance) >= local_sgs.avg_load))
9141                         return NULL;
9142
9143                 /*
9144                  * If the local group is less loaded than the selected
9145                  * idlest group don't try and push any tasks.
9146                  */
9147                 if (idlest_sgs.avg_load >= (local_sgs.avg_load + imbalance))
9148                         return NULL;
9149
9150                 if (100 * local_sgs.avg_load <= sd->imbalance_pct * idlest_sgs.avg_load)
9151                         return NULL;
9152                 break;
9153
9154         case group_imbalanced:
9155         case group_asym_packing:
9156                 /* Those type are not used in the slow wakeup path */
9157                 return NULL;
9158
9159         case group_misfit_task:
9160                 /* Select group with the highest max capacity */
9161                 if (local->sgc->max_capacity >= idlest->sgc->max_capacity)
9162                         return NULL;
9163                 break;
9164
9165         case group_has_spare:
9166                 if (sd->flags & SD_NUMA) {
9167 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9168                         int idlest_cpu;
9169                         /*
9170                          * If there is spare capacity at NUMA, try to select
9171                          * the preferred node
9172                          */
9173                         if (cpu_to_node(this_cpu) == p->numa_preferred_nid)
9174                                 return NULL;
9175
9176                         idlest_cpu = cpumask_first(sched_group_span(idlest));
9177                         if (cpu_to_node(idlest_cpu) == p->numa_preferred_nid)
9178                                 return idlest;
9179 #endif
9180                         /*
9181                          * Otherwise, keep the task on this node to stay close
9182                          * its wakeup source and improve locality. If there is
9183                          * a real need of migration, periodic load balance will
9184                          * take care of it.
9185                          */
9186                         if (allow_numa_imbalance(local_sgs.sum_nr_running, sd->span_weight))
9187                                 return NULL;
9188                 }
9189
9190                 /*
9191                  * Select group with highest number of idle CPUs. We could also
9192                  * compare the utilization which is more stable but it can end
9193                  * up that the group has less spare capacity but finally more
9194                  * idle CPUs which means more opportunity to run task.
9195                  */
9196                 if (local_sgs.idle_cpus >= idlest_sgs.idle_cpus)
9197                         return NULL;
9198                 break;
9199         }
9200
9201         return idlest;
9202 }
9203
9204 /**
9205  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
9206  * @env: The load balancing environment.
9207  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
9208  */
9209
9210 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
9211 {
9212         struct sched_domain *child = env->sd->child;
9213         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
9214         struct sg_lb_stats *local = &sds->local_stat;
9215         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
9216         int sg_status = 0;
9217
9218         do {
9219                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
9220                 int local_group;
9221
9222                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(sg));
9223                 if (local_group) {
9224                         sds->local = sg;
9225                         sgs = local;
9226
9227                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
9228                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
9229                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
9230                 }
9231
9232                 update_sg_lb_stats(env, sg, sgs, &sg_status);
9233
9234                 if (local_group)
9235                         goto next_group;
9236
9237
9238                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
9239                         sds->busiest = sg;
9240                         sds->busiest_stat = *sgs;
9241                 }
9242
9243 next_group:
9244                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
9245                 sds->total_load += sgs->group_load;
9246                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
9247
9248                 sg = sg->next;
9249         } while (sg != env->sd->groups);
9250
9251         /* Tag domain that child domain prefers tasks go to siblings first */
9252         sds->prefer_sibling = child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING;
9253
9254
9255         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
9256                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
9257
9258         if (!env->sd->parent) {
9259                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
9260
9261                 /* update overload indicator if we are at root domain */
9262                 WRITE_ONCE(rd->overload, sg_status & SG_OVERLOAD);
9263
9264                 /* Update over-utilization (tipping point, U >= 0) indicator */
9265                 WRITE_ONCE(rd->overutilized, sg_status & SG_OVERUTILIZED);
9266                 trace_sched_overutilized_tp(rd, sg_status & SG_OVERUTILIZED);
9267         } else if (sg_status & SG_OVERUTILIZED) {
9268                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
9269
9270                 WRITE_ONCE(rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
9271                 trace_sched_overutilized_tp(rd, SG_OVERUTILIZED);
9272         }
9273 }
9274
9275 #define NUMA_IMBALANCE_MIN 2
9276
9277 static inline long adjust_numa_imbalance(int imbalance,
9278                                 int dst_running, int dst_weight)
9279 {
9280         if (!allow_numa_imbalance(dst_running, dst_weight))
9281                 return imbalance;
9282
9283         /*
9284          * Allow a small imbalance based on a simple pair of communicating
9285          * tasks that remain local when the destination is lightly loaded.
9286          */
9287         if (imbalance <= NUMA_IMBALANCE_MIN)
9288                 return 0;
9289
9290         return imbalance;
9291 }
9292
9293 /**
9294  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
9295  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
9296  * @env: load balance environment
9297  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
9298  */
9299 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
9300 {
9301         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
9302
9303         local = &sds->local_stat;
9304         busiest = &sds->busiest_stat;
9305
9306         if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
9307                 /* Set imbalance to allow misfit tasks to be balanced. */
9308                 env->migration_type = migrate_misfit;
9309                 env->imbalance = 1;
9310                 return;
9311         }
9312
9313         if (busiest->group_type == group_asym_packing) {
9314                 /*
9315                  * In case of asym capacity, we will try to migrate all load to
9316                  * the preferred CPU.
9317                  */
9318                 env->migration_type = migrate_task;
9319                 env->imbalance = busiest->sum_h_nr_running;
9320                 return;
9321         }
9322
9323         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
9324                 /*
9325                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
9326                  * to ensure CPU-load equilibrium, try to move any task to fix
9327                  * the imbalance. The next load balance will take care of
9328                  * balancing back the system.
9329                  */
9330                 env->migration_type = migrate_task;
9331                 env->imbalance = 1;
9332                 return;
9333         }
9334
9335         /*
9336          * Try to use spare capacity of local group without overloading it or
9337          * emptying busiest.
9338          */
9339         if (local->group_type == group_has_spare) {
9340                 if ((busiest->group_type > group_fully_busy) &&
9341                     !(env->sd->flags & SD_SHARE_PKG_RESOURCES)) {
9342                         /*
9343                          * If busiest is overloaded, try to fill spare
9344                          * capacity. This might end up creating spare capacity
9345                          * in busiest or busiest still being overloaded but
9346                          * there is no simple way to directly compute the
9347                          * amount of load to migrate in order to balance the
9348                          * system.
9349                          */
9350                         env->migration_type = migrate_util;
9351                         env->imbalance = max(local->group_capacity, local->group_util) -
9352                                          local->group_util;
9353
9354                         /*
9355                          * In some cases, the group's utilization is max or even
9356                          * higher than capacity because of migrations but the
9357                          * local CPU is (newly) idle. There is at least one
9358                          * waiting task in this overloaded busiest group. Let's
9359                          * try to pull it.
9360                          */
9361                         if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->imbalance == 0) {
9362                                 env->migration_type = migrate_task;
9363                                 env->imbalance = 1;
9364                         }
9365
9366                         return;
9367                 }
9368
9369                 if (busiest->group_weight == 1 || sds->prefer_sibling) {
9370                         unsigned int nr_diff = busiest->sum_nr_running;
9371                         /*
9372                          * When prefer sibling, evenly spread running tasks on
9373                          * groups.
9374                          */
9375                         env->migration_type = migrate_task;
9376                         lsub_positive(&nr_diff, local->sum_nr_running);
9377                         env->imbalance = nr_diff >> 1;
9378                 } else {
9379
9380                         /*
9381                          * If there is no overload, we just want to even the number of
9382                          * idle cpus.
9383                          */
9384                         env->migration_type = migrate_task;
9385                         env->imbalance = max_t(long, 0, (local->idle_cpus -
9386                                                  busiest->idle_cpus) >> 1);
9387                 }
9388
9389                 /* Consider allowing a small imbalance between NUMA groups */
9390                 if (env->sd->flags & SD_NUMA) {
9391                         env->imbalance = adjust_numa_imbalance(env->imbalance,
9392                                 busiest->sum_nr_running, busiest->group_weight);
9393                 }
9394
9395                 return;
9396         }
9397
9398         /*
9399          * Local is fully busy but has to take more load to relieve the
9400          * busiest group
9401          */
9402         if (local->group_type < group_overloaded) {
9403                 /*
9404                  * Local will become overloaded so the avg_load metrics are
9405                  * finally needed.
9406                  */
9407
9408                 local->avg_load = (local->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9409                                   local->group_capacity;
9410
9411                 sds->avg_load = (sds->total_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9412                                 sds->total_capacity;
9413                 /*
9414                  * If the local group is more loaded than the selected
9415                  * busiest group don't try to pull any tasks.
9416                  */
9417                 if (local->avg_load >= busiest->avg_load) {
9418                         env->imbalance = 0;
9419                         return;
9420                 }
9421         }
9422
9423         /*
9424          * Both group are or will become overloaded and we're trying to get all
9425          * the CPUs to the average_load, so we don't want to push ourselves
9426          * above the average load, nor do we wish to reduce the max loaded CPU
9427          * below the average load. At the same time, we also don't want to
9428          * reduce the group load below the group capacity. Thus we look for
9429          * the minimum possible imbalance.
9430          */
9431         env->migration_type = migrate_load;
9432         env->imbalance = min(
9433                 (busiest->avg_load - sds->avg_load) * busiest->group_capacity,
9434                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
9435         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
9436 }
9437
9438 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
9439
9440 /*
9441  * Decision matrix according to the local and busiest group type:
9442  *
9443  * busiest \ local has_spare fully_busy misfit asym imbalanced overloaded
9444  * has_spare        nr_idle   balanced   N/A    N/A  balanced   balanced
9445  * fully_busy       nr_idle   nr_idle    N/A    N/A  balanced   balanced
9446  * misfit_task      force     N/A        N/A    N/A  force      force
9447  * asym_packing     force     force      N/A    N/A  force      force
9448  * imbalanced       force     force      N/A    N/A  force      force
9449  * overloaded       force     force      N/A    N/A  force      avg_load
9450  *
9451  * N/A :      Not Applicable because already filtered while updating
9452  *            statistics.
9453  * balanced : The system is balanced for these 2 groups.
9454  * force :    Calculate the imbalance as load migration is probably needed.
9455  * avg_load : Only if imbalance is significant enough.
9456  * nr_idle :  dst_cpu is not busy and the number of idle CPUs is quite
9457  *            different in groups.
9458  */
9459
9460 /**
9461  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
9462  * if there is an imbalance.
9463  *
9464  * Also calculates the amount of runnable load which should be moved
9465  * to restore balance.
9466  *
9467  * @env: The load balancing environment.
9468  *
9469  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
9470  */
9471 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
9472 {
9473         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
9474         struct sd_lb_stats sds;
9475
9476         init_sd_lb_stats(&sds);
9477
9478         /*
9479          * Compute the various statistics relevant for load balancing at
9480          * this level.
9481          */
9482         update_sd_lb_stats(env, &sds);
9483
9484         if (sched_energy_enabled()) {
9485                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
9486
9487                 if (rcu_dereference(rd->pd) && !READ_ONCE(rd->overutilized))
9488                         goto out_balanced;
9489         }
9490
9491         local = &sds.local_stat;
9492         busiest = &sds.busiest_stat;
9493
9494         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
9495         if (!sds.busiest)
9496                 goto out_balanced;
9497
9498         /* Misfit tasks should be dealt with regardless of the avg load */
9499         if (busiest->group_type == group_misfit_task)
9500                 goto force_balance;
9501
9502         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
9503         if (busiest->group_type == group_asym_packing)
9504                 goto force_balance;
9505
9506         /*
9507          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
9508          * work because they assume all things are equal, which typically
9509          * isn't true due to cpus_ptr constraints and the like.
9510          */
9511         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
9512                 goto force_balance;
9513
9514         /*
9515          * If the local group is busier than the selected busiest group
9516          * don't try and pull any tasks.
9517          */
9518         if (local->group_type > busiest->group_type)
9519                 goto out_balanced;
9520
9521         /*
9522          * When groups are overloaded, use the avg_load to ensure fairness
9523          * between tasks.
9524          */
9525         if (local->group_type == group_overloaded) {
9526                 /*
9527                  * If the local group is more loaded than the selected
9528                  * busiest group don't try to pull any tasks.
9529                  */
9530                 if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
9531                         goto out_balanced;
9532
9533                 /* XXX broken for overlapping NUMA groups */
9534                 sds.avg_load = (sds.total_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9535                                 sds.total_capacity;
9536
9537                 /*
9538                  * Don't pull any tasks if this group is already above the
9539                  * domain average load.
9540                  */
9541                 if (local->avg_load >= sds.avg_load)
9542                         goto out_balanced;
9543
9544                 /*
9545                  * If the busiest group is more loaded, use imbalance_pct to be
9546                  * conservative.
9547                  */
9548                 if (100 * busiest->avg_load <=
9549                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
9550                         goto out_balanced;
9551         }
9552
9553         /* Try to move all excess tasks to child's sibling domain */
9554         if (sds.prefer_sibling && local->group_type == group_has_spare &&
9555             busiest->sum_nr_running > local->sum_nr_running + 1)
9556                 goto force_balance;
9557
9558         if (busiest->group_type != group_overloaded) {
9559                 if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
9560                         /*
9561                          * If the busiest group is not overloaded (and as a
9562                          * result the local one too) but this CPU is already
9563                          * busy, let another idle CPU try to pull task.
9564                          */
9565                         goto out_balanced;
9566
9567                 if (busiest->group_weight > 1 &&
9568                     local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1))
9569                         /*
9570                          * If the busiest group is not overloaded
9571                          * and there is no imbalance between this and busiest
9572                          * group wrt idle CPUs, it is balanced. The imbalance
9573                          * becomes significant if the diff is greater than 1
9574                          * otherwise we might end up to just move the imbalance
9575                          * on another group. Of course this applies only if
9576                          * there is more than 1 CPU per group.
9577                          */
9578                         goto out_balanced;
9579
9580                 if (busiest->sum_h_nr_running == 1)
9581                         /*
9582                          * busiest doesn't have any tasks waiting to run
9583                          */
9584                         goto out_balanced;
9585         }
9586
9587 force_balance:
9588         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
9589         calculate_imbalance(env, &sds);
9590         return env->imbalance ? sds.busiest : NULL;
9591
9592 out_balanced:
9593         env->imbalance = 0;
9594         return NULL;
9595 }
9596
9597 /*
9598  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the CPUs in the group.
9599  */
9600 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
9601                                      struct sched_group *group)
9602 {
9603         struct rq *busiest = NULL, *rq;
9604         unsigned long busiest_util = 0, busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
9605         unsigned int busiest_nr = 0;
9606         int i;
9607
9608         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
9609                 unsigned long capacity, load, util;
9610                 unsigned int nr_running;
9611                 enum fbq_type rt;
9612
9613                 rq = cpu_rq(i);
9614                 rt = fbq_classify_rq(rq);
9615
9616                 /*
9617                  * We classify groups/runqueues into three groups:
9618                  *  - regular: there are !numa tasks
9619                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
9620                  *  - all:     there is no distinction
9621                  *
9622                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
9623                  * ignore those when there's better options.
9624                  *
9625                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
9626                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
9627                  * queue by moving tasks around inside the node.
9628                  *
9629                  * If we cannot move enough load due to this classification
9630                  * the next pass will adjust the group classification and
9631                  * allow migration of more tasks.
9632                  *
9633                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
9634                  */
9635                 if (rt > env->fbq_type)
9636                         continue;
9637
9638                 nr_running = rq->cfs.h_nr_running;
9639                 if (!nr_running)
9640                         continue;
9641
9642                 capacity = capacity_of(i);
9643
9644                 /*
9645                  * For ASYM_CPUCAPACITY domains, don't pick a CPU that could
9646                  * eventually lead to active_balancing high->low capacity.
9647                  * Higher per-CPU capacity is considered better than balancing
9648                  * average load.
9649                  */
9650                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
9651                     !capacity_greater(capacity_of(env->dst_cpu), capacity) &&
9652                     nr_running == 1)
9653                         continue;
9654
9655                 switch (env->migration_type) {
9656                 case migrate_load:
9657                         /*
9658                          * When comparing with load imbalance, use cpu_load()
9659                          * which is not scaled with the CPU capacity.
9660                          */
9661                         load = cpu_load(rq);
9662
9663                         if (nr_running == 1 && load > env->imbalance &&
9664                             !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
9665                                 break;
9666
9667                         /*
9668                          * For the load comparisons with the other CPUs,
9669                          * consider the cpu_load() scaled with the CPU
9670                          * capacity, so that the load can be moved away
9671                          * from the CPU that is potentially running at a
9672                          * lower capacity.
9673                          *
9674                          * Thus we're looking for max(load_i / capacity_i),
9675                          * crosswise multiplication to rid ourselves of the
9676                          * division works out to:
9677                          * load_i * capacity_j > load_j * capacity_i;
9678                          * where j is our previous maximum.
9679                          */
9680                         if (load * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
9681                                 busiest_load = load;
9682                                 busiest_capacity = capacity;
9683                                 busiest = rq;
9684                         }
9685                         break;
9686
9687                 case migrate_util:
9688                         util = cpu_util(cpu_of(rq));
9689
9690                         /*
9691                          * Don't try to pull utilization from a CPU with one
9692                          * running task. Whatever its utilization, we will fail
9693                          * detach the task.
9694                          */
9695                         if (nr_running <= 1)
9696                                 continue;
9697
9698                         if (busiest_util < util) {
9699                                 busiest_util = util;
9700                                 busiest = rq;
9701                         }
9702                         break;
9703
9704                 case migrate_task:
9705                         if (busiest_nr < nr_running) {
9706                                 busiest_nr = nr_running;
9707                                 busiest = rq;
9708                         }
9709                         break;
9710
9711                 case migrate_misfit:
9712                         /*
9713                          * For ASYM_CPUCAPACITY domains with misfit tasks we
9714                          * simply seek the "biggest" misfit task.
9715                          */
9716                         if (rq->misfit_task_load > busiest_load) {
9717                                 busiest_load = rq->misfit_task_load;
9718                                 busiest = rq;
9719                         }
9720
9721                         break;
9722
9723                 }
9724         }
9725
9726         return busiest;
9727 }
9728
9729 /*
9730  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
9731  * so long as it is large enough.
9732  */
9733 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
9734
9735 static inline bool
9736 asym_active_balance(struct lb_env *env)
9737 {
9738         /*
9739          * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
9740          * lower priority CPUs in order to pack all tasks in the
9741          * highest priority CPUs.
9742          */
9743         return env->idle != CPU_NOT_IDLE && (env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING) &&
9744                sched_asym_prefer(env->dst_cpu, env->src_cpu);
9745 }
9746
9747 static inline bool
9748 imbalanced_active_balance(struct lb_env *env)
9749 {
9750         struct sched_domain *sd = env->sd;
9751
9752         /*
9753          * The imbalanced case includes the case of pinned tasks preventing a fair
9754          * distribution of the load on the system but also the even distribution of the
9755          * threads on a system with spare capacity
9756          */
9757         if ((env->migration_type == migrate_task) &&
9758             (sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2))
9759                 return 1;
9760
9761         return 0;
9762 }
9763
9764 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
9765 {
9766         struct sched_domain *sd = env->sd;
9767
9768         if (asym_active_balance(env))
9769                 return 1;
9770
9771         if (imbalanced_active_balance(env))
9772                 return 1;
9773
9774         /*
9775          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
9776          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
9777          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
9778          * available on dst_cpu.
9779          */
9780         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
9781             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
9782                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
9783                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
9784                         return 1;
9785         }
9786
9787         if (env->migration_type == migrate_misfit)
9788                 return 1;
9789
9790         return 0;
9791 }
9792
9793 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
9794
9795 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
9796 {
9797         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
9798         int cpu;
9799
9800         /*
9801          * Ensure the balancing environment is consistent; can happen
9802          * when the softirq triggers 'during' hotplug.
9803          */
9804         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, env->cpus))
9805                 return 0;
9806
9807         /*
9808          * In the newly idle case, we will allow all the CPUs
9809          * to do the newly idle load balance.
9810          */
9811         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
9812                 return 1;
9813
9814         /* Try to find first idle CPU */
9815         for_each_cpu_and(cpu, group_balance_mask(sg), env->cpus) {
9816                 if (!idle_cpu(cpu))
9817                         continue;
9818
9819                 /* Are we the first idle CPU? */
9820                 return cpu == env->dst_cpu;
9821         }
9822
9823         /* Are we the first CPU of this group ? */
9824         return group_balance_cpu(sg) == env->dst_cpu;
9825 }
9826
9827 /*
9828  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
9829  * tasks if there is an imbalance.
9830  */
9831 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
9832                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
9833                         int *continue_balancing)
9834 {
9835         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
9836         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
9837         struct sched_group *group;
9838         struct rq *busiest;
9839         struct rq_flags rf;
9840         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
9841
9842         struct lb_env env = {
9843                 .sd             = sd,
9844                 .dst_cpu        = this_cpu,
9845                 .dst_rq         = this_rq,
9846                 .dst_grpmask    = sched_group_span(sd->groups),
9847                 .idle           = idle,
9848                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
9849                 .cpus           = cpus,
9850                 .fbq_type       = all,
9851                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
9852         };
9853
9854         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), cpu_active_mask);
9855
9856         schedstat_inc(sd->lb_count[idle]);
9857
9858 redo:
9859         if (!should_we_balance(&env)) {
9860                 *continue_balancing = 0;
9861                 goto out_balanced;
9862         }
9863
9864         group = find_busiest_group(&env);
9865         if (!group) {
9866                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyg[idle]);
9867                 goto out_balanced;
9868         }
9869
9870         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
9871         if (!busiest) {
9872                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyq[idle]);
9873                 goto out_balanced;
9874         }
9875
9876         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
9877
9878         schedstat_add(sd->lb_imbalance[idle], env.imbalance);
9879
9880         env.src_cpu = busiest->cpu;
9881         env.src_rq = busiest;
9882
9883         ld_moved = 0;
9884         /* Clear this flag as soon as we find a pullable task */
9885         env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
9886         if (busiest->nr_running > 1) {
9887                 /*
9888                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
9889                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
9890                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
9891                  * correctly treated as an imbalance.
9892                  */
9893                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
9894
9895 more_balance:
9896                 rq_lock_irqsave(busiest, &rf);
9897                 update_rq_clock(busiest);
9898
9899                 /*
9900                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
9901                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
9902                  */
9903                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
9904
9905                 /*
9906                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
9907                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
9908                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
9909                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
9910                  * See task_rq_lock() family for the details.
9911                  */
9912
9913                 rq_unlock(busiest, &rf);
9914
9915                 if (cur_ld_moved) {
9916                         attach_tasks(&env);
9917                         ld_moved += cur_ld_moved;
9918                 }
9919
9920                 local_irq_restore(rf.flags);
9921
9922                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
9923                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
9924                         goto more_balance;
9925                 }
9926
9927                 /*
9928                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
9929                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
9930                  * where they can run. The upper limit on how many times we
9931                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of CPUs in our
9932                  * sched_group.
9933                  *
9934                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
9935                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
9936                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
9937                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
9938                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
9939                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
9940                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
9941                  * given_cpu) causing excess load to be moved to given_cpu.
9942                  * This however should not happen so much in practice and
9943                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
9944                  * excess load moved.
9945                  */
9946                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
9947
9948                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs */
9949                         __cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
9950
9951                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
9952                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
9953                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
9954                         env.loop         = 0;
9955                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
9956
9957                         /*
9958                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
9959                          * need to continue with same src_cpu.
9960                          */
9961                         goto more_balance;
9962                 }
9963
9964                 /*
9965                  * We failed to reach balance because of affinity.
9966                  */
9967                 if (sd_parent) {
9968                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
9969
9970                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
9971                                 *group_imbalance = 1;
9972                 }
9973
9974                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
9975                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
9976                         __cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
9977                         /*
9978                          * Attempting to continue load balancing at the current
9979                          * sched_domain level only makes sense if there are
9980                          * active CPUs remaining as possible busiest CPUs to
9981                          * pull load from which are not contained within the
9982                          * destination group that is receiving any migrated
9983                          * load.
9984                          */
9985                         if (!cpumask_subset(cpus, env.dst_grpmask)) {
9986                                 env.loop = 0;
9987                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
9988                                 goto redo;
9989                         }
9990                         goto out_all_pinned;
9991                 }
9992         }
9993
9994         if (!ld_moved) {
9995                 schedstat_inc(sd->lb_failed[idle]);
9996                 /*
9997                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
9998                  * We do not want newidle balance, which can be very
9999                  * frequent, pollute the failure counter causing
10000                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
10001                  */
10002                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
10003                         sd->nr_balance_failed++;
10004
10005                 if (need_active_balance(&env)) {
10006                         unsigned long flags;
10007
10008                         raw_spin_rq_lock_irqsave(busiest, flags);
10009
10010                         /*
10011                          * Don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
10012                          * if the curr task on busiest CPU can't be
10013                          * moved to this_cpu:
10014                          */
10015                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu, busiest->curr->cpus_ptr)) {
10016                                 raw_spin_rq_unlock_irqrestore(busiest, flags);
10017                                 goto out_one_pinned;
10018                         }
10019
10020                         /* Record that we found at least one task that could run on this_cpu */
10021                         env.flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
10022
10023                         /*
10024                          * ->active_balance synchronizes accesses to
10025                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
10026                          * only after active load balance is finished.
10027                          */
10028                         if (!busiest->active_balance) {
10029                                 busiest->active_balance = 1;
10030                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
10031                                 active_balance = 1;
10032                         }
10033                         raw_spin_rq_unlock_irqrestore(busiest, flags);
10034
10035                         if (active_balance) {
10036                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
10037                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
10038                                         &busiest->active_balance_work);
10039                         }
10040                 }
10041         } else {
10042                 sd->nr_balance_failed = 0;
10043         }
10044
10045         if (likely(!active_balance) || need_active_balance(&env)) {
10046                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
10047                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
10048         }
10049
10050         goto out;
10051
10052 out_balanced:
10053         /*
10054          * We reach balance although we may have faced some affinity
10055          * constraints. Clear the imbalance flag only if other tasks got
10056          * a chance to move and fix the imbalance.
10057          */
10058         if (sd_parent && !(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
10059                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
10060
10061                 if (*group_imbalance)
10062                         *group_imbalance = 0;
10063         }
10064
10065 out_all_pinned:
10066         /*
10067          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
10068          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
10069          * can try to migrate them.
10070          */
10071         schedstat_inc(sd->lb_balanced[idle]);
10072
10073         sd->nr_balance_failed = 0;
10074
10075 out_one_pinned:
10076         ld_moved = 0;
10077
10078         /*
10079          * newidle_balance() disregards balance intervals, so we could
10080          * repeatedly reach this code, which would lead to balance_interval
10081          * skyrocketing in a short amount of time. Skip the balance_interval
10082          * increase logic to avoid that.
10083          */
10084         if (env.idle == CPU_NEWLY_IDLE)
10085                 goto out;
10086
10087         /* tune up the balancing interval */
10088         if ((env.flags & LBF_ALL_PINNED &&
10089              sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
10090             sd->balance_interval < sd->max_interval)
10091                 sd->balance_interval *= 2;
10092 out:
10093         return ld_moved;
10094 }
10095
10096 static inline unsigned long
10097 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
10098 {
10099         unsigned long interval = sd->balance_interval;
10100
10101         if (cpu_busy)
10102                 interval *= sd->busy_factor;
10103
10104         /* scale ms to jiffies */
10105         interval = msecs_to_jiffies(interval);
10106
10107         /*
10108          * Reduce likelihood of busy balancing at higher domains racing with
10109          * balancing at lower domains by preventing their balancing periods
10110          * from being multiples of each other.
10111          */
10112         if (cpu_busy)
10113                 interval -= 1;
10114
10115         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
10116
10117         return interval;
10118 }
10119
10120 static inline void
10121 update_next_balance(struct sched_domain *sd, unsigned long *next_balance)
10122 {
10123         unsigned long interval, next;
10124
10125         /* used by idle balance, so cpu_busy = 0 */
10126         interval = get_sd_balance_interval(sd, 0);
10127         next = sd->last_balance + interval;
10128
10129         if (time_after(*next_balance, next))
10130                 *next_balance = next;
10131 }
10132
10133 /*
10134  * active_load_balance_cpu_stop is run by the CPU stopper. It pushes
10135  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
10136  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
10137  * avoids physical / logical imbalances.
10138  */
10139 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
10140 {
10141         struct rq *busiest_rq = data;
10142         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
10143         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
10144         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
10145         struct sched_domain *sd;
10146         struct task_struct *p = NULL;
10147         struct rq_flags rf;
10148
10149         rq_lock_irq(busiest_rq, &rf);
10150         /*
10151          * Between queueing the stop-work and running it is a hole in which
10152          * CPUs can become inactive. We should not move tasks from or to
10153          * inactive CPUs.
10154          */
10155         if (!cpu_active(busiest_cpu) || !cpu_active(target_cpu))
10156                 goto out_unlock;
10157
10158         /* Make sure the requested CPU hasn't gone down in the meantime: */
10159         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
10160                      !busiest_rq->active_balance))
10161                 goto out_unlock;
10162
10163         /* Is there any task to move? */
10164         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
10165                 goto out_unlock;
10166
10167         /*
10168          * This condition is "impossible", if it occurs
10169          * we need to fix it. Originally reported by
10170          * Bjorn Helgaas on a 128-CPU setup.
10171          */
10172         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
10173
10174         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
10175         rcu_read_lock();
10176         for_each_domain(target_cpu, sd) {
10177                 if (cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
10178                         break;
10179         }
10180
10181         if (likely(sd)) {
10182                 struct lb_env env = {
10183                         .sd             = sd,
10184                         .dst_cpu        = target_cpu,
10185                         .dst_rq         = target_rq,
10186                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
10187                         .src_rq         = busiest_rq,
10188                         .idle           = CPU_IDLE,
10189                         .flags          = LBF_ACTIVE_LB,
10190                 };
10191
10192                 schedstat_inc(sd->alb_count);
10193                 update_rq_clock(busiest_rq);
10194
10195                 p = detach_one_task(&env);
10196                 if (p) {
10197                         schedstat_inc(sd->alb_pushed);
10198                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
10199                         sd->nr_balance_failed = 0;
10200                 } else {
10201                         schedstat_inc(sd->alb_failed);
10202                 }
10203         }
10204         rcu_read_unlock();
10205 out_unlock:
10206         busiest_rq->active_balance = 0;
10207         rq_unlock(busiest_rq, &rf);
10208
10209         if (p)
10210                 attach_one_task(target_rq, p);
10211
10212         local_irq_enable();
10213
10214         return 0;
10215 }
10216
10217 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
10218
10219 /*
10220  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
10221  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
10222  */
10223 void update_max_interval(void)
10224 {
10225         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
10226 }
10227
10228 /*
10229  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
10230  * and initiates a balancing operation if so.
10231  *
10232  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
10233  */
10234 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
10235 {
10236         int continue_balancing = 1;
10237         int cpu = rq->cpu;
10238         int busy = idle != CPU_IDLE && !sched_idle_cpu(cpu);
10239         unsigned long interval;
10240         struct sched_domain *sd;
10241         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
10242         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
10243         int update_next_balance = 0;
10244         int need_serialize, need_decay = 0;
10245         u64 max_cost = 0;
10246
10247         rcu_read_lock();
10248         for_each_domain(cpu, sd) {
10249                 /*
10250                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
10251                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
10252                  */
10253                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
10254                         sd->max_newidle_lb_cost =
10255                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
10256                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
10257                         need_decay = 1;
10258                 }
10259                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
10260
10261                 /*
10262                  * Stop the load balance at this level. There is another
10263                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
10264                  * actively.
10265                  */
10266                 if (!continue_balancing) {
10267                         if (need_decay)
10268                                 continue;
10269                         break;
10270                 }
10271
10272                 interval = get_sd_balance_interval(sd, busy);
10273
10274                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
10275                 if (need_serialize) {
10276                         if (!spin_trylock(&balancing))
10277                                 goto out;
10278                 }
10279
10280                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
10281                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
10282                                 /*
10283                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
10284                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
10285                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
10286                                  */
10287                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
10288                                 busy = idle != CPU_IDLE && !sched_idle_cpu(cpu);
10289                         }
10290                         sd->last_balance = jiffies;
10291                         interval = get_sd_balance_interval(sd, busy);
10292                 }
10293                 if (need_serialize)
10294                         spin_unlock(&balancing);
10295 out:
10296                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
10297                         next_balance = sd->last_balance + interval;
10298                         update_next_balance = 1;
10299                 }
10300         }
10301         if (need_decay) {
10302                 /*
10303                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
10304                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
10305                  */
10306                 rq->max_idle_balance_cost =
10307                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
10308         }
10309         rcu_read_unlock();
10310
10311         /*
10312          * next_balance will be updated only when there is a need.
10313          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
10314          * updated.
10315          */
10316         if (likely(update_next_balance))
10317                 rq->next_balance = next_balance;
10318
10319 }
10320
10321 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
10322 {
10323         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
10324 }
10325
10326 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
10327 /*
10328  * idle load balancing details
10329  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
10330  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
10331  *   load balancing for all the idle CPUs.
10332  * - HK_FLAG_MISC CPUs are used for this task, because HK_FLAG_SCHED not set
10333  *   anywhere yet.
10334  */
10335
10336 static inline int find_new_ilb(void)
10337 {
10338         int ilb;
10339         const struct cpumask *hk_mask;
10340
10341         hk_mask = housekeeping_cpumask(HK_FLAG_MISC);
10342
10343         for_each_cpu_and(ilb, nohz.idle_cpus_mask, hk_mask) {
10344
10345                 if (ilb == smp_processor_id())
10346                         continue;
10347
10348                 if (idle_cpu(ilb))
10349                         return ilb;
10350         }
10351
10352         return nr_cpu_ids;
10353 }
10354
10355 /*
10356  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick any
10357  * idle CPU in the HK_FLAG_MISC housekeeping set (if there is one).
10358  */
10359 static void kick_ilb(unsigned int flags)
10360 {
10361         int ilb_cpu;
10362
10363         /*
10364          * Increase nohz.next_balance only when if full ilb is triggered but
10365          * not if we only update stats.
10366          */
10367         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
10368                 nohz.next_balance = jiffies+1;
10369
10370         ilb_cpu = find_new_ilb();
10371
10372         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
10373                 return;
10374
10375         /*
10376          * Access to rq::nohz_csd is serialized by NOHZ_KICK_MASK; he who sets
10377          * the first flag owns it; cleared by nohz_csd_func().
10378          */
10379         flags = atomic_fetch_or(flags, nohz_flags(ilb_cpu));
10380         if (flags & NOHZ_KICK_MASK)
10381                 return;
10382
10383         /*
10384          * This way we generate an IPI on the target CPU which
10385          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
10386          * will be run before returning from the IPI.
10387          */
10388         smp_call_function_single_async(ilb_cpu, &cpu_rq(ilb_cpu)->nohz_csd);
10389 }
10390
10391 /*
10392  * Current decision point for kicking the idle load balancer in the presence
10393  * of idle CPUs in the system.
10394  */
10395 static void nohz_balancer_kick(struct rq *rq)
10396 {
10397         unsigned long now = jiffies;
10398         struct sched_domain_shared *sds;
10399         struct sched_domain *sd;
10400         int nr_busy, i, cpu = rq->cpu;
10401         unsigned int flags = 0;
10402
10403         if (unlikely(rq->idle_balance))
10404                 return;
10405
10406         /*
10407          * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
10408          * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
10409          */
10410         nohz_balance_exit_idle(rq);
10411
10412         /*
10413          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
10414          * balancing.
10415          */
10416         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
10417                 return;
10418
10419         if (READ_ONCE(nohz.has_blocked) &&
10420             time_after(now, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
10421                 flags = NOHZ_STATS_KICK;
10422
10423         if (time_before(now, nohz.next_balance))
10424                 goto out;
10425
10426         if (rq->nr_running >= 2) {
10427                 flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
10428                 goto out;
10429         }
10430
10431         rcu_read_lock();
10432
10433         sd = rcu_dereference(rq->sd);
10434         if (sd) {
10435                 /*
10436                  * If there's a CFS task and the current CPU has reduced
10437                  * capacity; kick the ILB to see if there's a better CPU to run
10438                  * on.
10439                  */
10440                 if (rq->cfs.h_nr_running >= 1 && check_cpu_capacity(rq, sd)) {
10441                         flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
10442                         goto unlock;
10443                 }
10444         }
10445
10446         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_packing, cpu));
10447         if (sd) {
10448                 /*
10449                  * When ASYM_PACKING; see if there's a more preferred CPU
10450                  * currently idle; in which case, kick the ILB to move tasks
10451                  * around.
10452                  */
10453                 for_each_cpu_and(i, sched_domain_span(sd), nohz.idle_cpus_mask) {
10454                         if (sched_asym_prefer(i, cpu)) {
10455                                 flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
10456                                 goto unlock;
10457                         }
10458                 }
10459         }
10460
10461         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_cpucapacity, cpu));
10462         if (sd) {
10463                 /*
10464                  * When ASYM_CPUCAPACITY; see if there's a higher capacity CPU
10465                  * to run the misfit task on.
10466                  */
10467                 if (check_misfit_status(rq, sd)) {
10468                         flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
10469                         goto unlock;
10470                 }
10471
10472                 /*
10473                  * For asymmetric systems, we do not want to nicely balance
10474                  * cache use, instead we want to embrace asymmetry and only
10475                  * ensure tasks have enough CPU capacity.
10476                  *
10477                  * Skip the LLC logic because it's not relevant in that case.
10478                  */
10479                 goto unlock;
10480         }
10481
10482         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
10483         if (sds) {
10484                 /*
10485                  * If there is an imbalance between LLC domains (IOW we could
10486                  * increase the overall cache use), we need some less-loaded LLC
10487                  * domain to pull some load. Likewise, we may need to spread
10488                  * load within the current LLC domain (e.g. packed SMT cores but
10489                  * other CPUs are idle). We can't really know from here how busy
10490                  * the others are - so just get a nohz balance going if it looks
10491                  * like this LLC domain has tasks we could move.
10492                  */
10493                 nr_busy = atomic_read(&sds->nr_busy_cpus);
10494                 if (nr_busy > 1) {
10495                         flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
10496                         goto unlock;
10497                 }
10498         }
10499 unlock:
10500         rcu_read_unlock();
10501 out:
10502         if (READ_ONCE(nohz.needs_update))
10503                 flags |= NOHZ_NEXT_KICK;
10504
10505         if (flags)
10506                 kick_ilb(flags);
10507 }
10508
10509 static void set_cpu_sd_state_busy(int cpu)
10510 {
10511         struct sched_domain *sd;
10512
10513         rcu_read_lock();
10514         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
10515
10516         if (!sd || !sd->nohz_idle)
10517                 goto unlock;
10518         sd->nohz_idle = 0;
10519
10520         atomic_inc(&sd->shared->nr_busy_cpus);
10521 unlock:
10522         rcu_read_unlock();
10523 }
10524
10525 void nohz_balance_exit_idle(struct rq *rq)
10526 {
10527         SCHED_WARN_ON(rq != this_rq());
10528
10529         if (likely(!rq->nohz_tick_stopped))
10530                 return;
10531
10532         rq->nohz_tick_stopped = 0;
10533         cpumask_clear_cpu(rq->cpu, nohz.idle_cpus_mask);
10534         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
10535
10536         set_cpu_sd_state_busy(rq->cpu);
10537 }
10538
10539 static void set_cpu_sd_state_idle(int cpu)
10540 {
10541         struct sched_domain *sd;
10542
10543         rcu_read_lock();
10544         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
10545
10546         if (!sd || sd->nohz_idle)
10547                 goto unlock;
10548         sd->nohz_idle = 1;
10549
10550         atomic_dec(&sd->shared->nr_busy_cpus);
10551 unlock:
10552         rcu_read_unlock();
10553 }
10554
10555 /*
10556  * This routine will record that the CPU is going idle with tick stopped.
10557  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
10558  */
10559 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
10560 {
10561         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
10562
10563         SCHED_WARN_ON(cpu != smp_processor_id());
10564
10565         /* If this CPU is going down, then nothing needs to be done: */
10566         if (!cpu_active(cpu))
10567                 return;
10568
10569         /* Spare idle load balancing on CPUs that don't want to be disturbed: */
10570         if (!housekeeping_cpu(cpu, HK_FLAG_SCHED))
10571                 return;
10572
10573         /*
10574          * Can be set safely without rq->lock held
10575          * If a clear happens, it will have evaluated last additions because
10576          * rq->lock is held during the check and the clear
10577          */
10578         rq->has_blocked_load = 1;
10579
10580         /*
10581          * The tick is still stopped but load could have been added in the
10582          * meantime. We set the nohz.has_blocked flag to trig a check of the
10583          * *_avg. The CPU is already part of nohz.idle_cpus_mask so the clear
10584          * of nohz.has_blocked can only happen after checking the new load
10585          */
10586         if (rq->nohz_tick_stopped)
10587                 goto out;
10588
10589         /* If we're a completely isolated CPU, we don't play: */
10590         if (on_null_domain(rq))
10591                 return;
10592
10593         rq->nohz_tick_stopped = 1;
10594
10595         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
10596         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
10597
10598         /*
10599          * Ensures that if nohz_idle_balance() fails to observe our
10600          * @idle_cpus_mask store, it must observe the @has_blocked
10601          * and @needs_update stores.
10602          */
10603         smp_mb__after_atomic();
10604
10605         set_cpu_sd_state_idle(cpu);
10606
10607         WRITE_ONCE(nohz.needs_update, 1);
10608 out:
10609         /*
10610          * Each time a cpu enter idle, we assume that it has blocked load and
10611          * enable the periodic update of the load of idle cpus
10612          */
10613         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
10614 }
10615
10616 static bool update_nohz_stats(struct rq *rq)
10617 {
10618         unsigned int cpu = rq->cpu;
10619
10620         if (!rq->has_blocked_load)
10621                 return false;
10622
10623         if (!cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))
10624                 return false;
10625
10626         if (!time_after(jiffies, READ_ONCE(rq->last_blocked_load_update_tick)))
10627                 return true;
10628
10629         update_blocked_averages(cpu);
10630
10631         return rq->has_blocked_load;
10632 }
10633
10634 /*
10635  * Internal function that runs load balance for all idle cpus. The load balance
10636  * can be a simple update of blocked load or a complete load balance with
10637  * tasks movement depending of flags.
10638  */
10639 static void _nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, unsigned int flags,
10640                                enum cpu_idle_type idle)
10641 {
10642         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
10643         unsigned long now = jiffies;
10644         unsigned long next_balance = now + 60*HZ;
10645         bool has_blocked_load = false;
10646         int update_next_balance = 0;
10647         int this_cpu = this_rq->cpu;
10648         int balance_cpu;
10649         struct rq *rq;
10650
10651         SCHED_WARN_ON((flags & NOHZ_KICK_MASK) == NOHZ_BALANCE_KICK);
10652
10653         /*
10654          * We assume there will be no idle load after this update and clear
10655          * the has_blocked flag. If a cpu enters idle in the mean time, it will
10656          * set the has_blocked flag and trigger another update of idle load.
10657          * Because a cpu that becomes idle, is added to idle_cpus_mask before
10658          * setting the flag, we are sure to not clear the state and not
10659          * check the load of an idle cpu.
10660          *
10661          * Same applies to idle_cpus_mask vs needs_update.
10662          */
10663         if (flags & NOHZ_STATS_KICK)
10664                 WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 0);
10665         if (flags & NOHZ_NEXT_KICK)
10666                 WRITE_ONCE(nohz.needs_update, 0);
10667
10668         /*
10669          * Ensures that if we miss the CPU, we must see the has_blocked
10670          * store from nohz_balance_enter_idle().
10671          */
10672         smp_mb();
10673
10674         /*
10675          * Start with the next CPU after this_cpu so we will end with this_cpu and let a
10676          * chance for other idle cpu to pull load.
10677          */
10678         for_each_cpu_wrap(balance_cpu,  nohz.idle_cpus_mask, this_cpu+1) {
10679                 if (!idle_cpu(balance_cpu))
10680                         continue;
10681
10682                 /*
10683                  * If this CPU gets work to do, stop the load balancing
10684                  * work being done for other CPUs. Next load
10685                  * balancing owner will pick it up.
10686                  */
10687                 if (need_resched()) {
10688                         if (flags & NOHZ_STATS_KICK)
10689                                 has_blocked_load = true;
10690                         if (flags & NOHZ_NEXT_KICK)
10691                                 WRITE_ONCE(nohz.needs_update, 1);
10692                         goto abort;
10693                 }
10694
10695                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
10696
10697                 if (flags & NOHZ_STATS_KICK)
10698                         has_blocked_load |= update_nohz_stats(rq);
10699
10700                 /*
10701                  * If time for next balance is due,
10702                  * do the balance.
10703                  */
10704                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
10705                         struct rq_flags rf;
10706
10707                         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
10708                         update_rq_clock(rq);
10709                         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
10710
10711                         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
10712                                 rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
10713                 }
10714
10715                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
10716                         next_balance = rq->next_balance;
10717                         update_next_balance = 1;
10718                 }
10719         }
10720
10721         /*
10722          * next_balance will be updated only when there is a need.
10723          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
10724          * updated.
10725          */
10726         if (likely(update_next_balance))
10727                 nohz.next_balance = next_balance;
10728
10729         if (flags & NOHZ_STATS_KICK)
10730                 WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
10731                            now + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
10732
10733 abort:
10734         /* There is still blocked load, enable periodic update */
10735         if (has_blocked_load)
10736                 WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
10737 }
10738
10739 /*
10740  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
10741  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
10742  */
10743 static bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
10744 {
10745         unsigned int flags = this_rq->nohz_idle_balance;
10746
10747         if (!flags)
10748                 return false;
10749
10750         this_rq->nohz_idle_balance = 0;
10751
10752         if (idle != CPU_IDLE)
10753                 return false;
10754
10755         _nohz_idle_balance(this_rq, flags, idle);
10756
10757         return true;
10758 }
10759
10760 /*
10761  * Check if we need to run the ILB for updating blocked load before entering
10762  * idle state.
10763  */
10764 void nohz_run_idle_balance(int cpu)
10765 {
10766         unsigned int flags;
10767
10768         flags = atomic_fetch_andnot(NOHZ_NEWILB_KICK, nohz_flags(cpu));
10769
10770         /*
10771          * Update the blocked load only if no SCHED_SOFTIRQ is about to happen
10772          * (ie NOHZ_STATS_KICK set) and will do the same.
10773          */
10774         if ((flags == NOHZ_NEWILB_KICK) && !need_resched())
10775                 _nohz_idle_balance(cpu_rq(cpu), NOHZ_STATS_KICK, CPU_IDLE);
10776 }
10777
10778 static void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq)
10779 {
10780         int this_cpu = this_rq->cpu;
10781
10782         /*
10783          * This CPU doesn't want to be disturbed by scheduler
10784          * housekeeping
10785          */
10786         if (!housekeeping_cpu(this_cpu, HK_FLAG_SCHED))
10787                 return;
10788
10789         /* Will wake up very soon. No time for doing anything else*/
10790         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost)
10791                 return;
10792
10793         /* Don't need to update blocked load of idle CPUs*/
10794         if (!READ_ONCE(nohz.has_blocked) ||
10795             time_before(jiffies, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
10796                 return;
10797
10798         /*
10799          * Set the need to trigger ILB in order to update blocked load
10800          * before entering idle state.
10801          */
10802         atomic_or(NOHZ_NEWILB_KICK, nohz_flags(this_cpu));
10803 }
10804
10805 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
10806 static inline void nohz_balancer_kick(struct rq *rq) { }
10807
10808 static inline bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
10809 {
10810         return false;
10811 }
10812
10813 static inline void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq) { }
10814 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
10815
10816 /*
10817  * newidle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
10818  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
10819  *
10820  * Returns:
10821  *   < 0 - we released the lock and there are !fair tasks present
10822  *     0 - failed, no new tasks
10823  *   > 0 - success, new (fair) tasks present
10824  */
10825 static int newidle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf)
10826 {
10827         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
10828         int this_cpu = this_rq->cpu;
10829         struct sched_domain *sd;
10830         int pulled_task = 0;
10831         u64 curr_cost = 0;
10832
10833         update_misfit_status(NULL, this_rq);
10834
10835         /*
10836          * There is a task waiting to run. No need to search for one.
10837          * Return 0; the task will be enqueued when switching to idle.
10838          */
10839         if (this_rq->ttwu_pending)
10840                 return 0;
10841
10842         /*
10843          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
10844          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
10845          */
10846         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
10847
10848         /*
10849          * Do not pull tasks towards !active CPUs...
10850          */
10851         if (!cpu_active(this_cpu))
10852                 return 0;
10853
10854         /*
10855          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
10856          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
10857          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
10858          * re-start the picking loop.
10859          */
10860         rq_unpin_lock(this_rq, rf);
10861
10862         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
10863             !READ_ONCE(this_rq->rd->overload)) {
10864
10865                 rcu_read_lock();
10866                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
10867                 if (sd)
10868                         update_next_balance(sd, &next_balance);
10869                 rcu_read_unlock();
10870
10871                 goto out;
10872         }
10873
10874         raw_spin_rq_unlock(this_rq);
10875
10876         update_blocked_averages(this_cpu);
10877         rcu_read_lock();
10878         for_each_domain(this_cpu, sd) {
10879                 int continue_balancing = 1;
10880                 u64 t0, domain_cost;
10881
10882                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
10883                         update_next_balance(sd, &next_balance);
10884                         break;
10885                 }
10886
10887                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
10888                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
10889
10890                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
10891                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
10892                                                    &continue_balancing);
10893
10894                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
10895                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
10896                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
10897
10898                         curr_cost += domain_cost;
10899                 }
10900
10901                 update_next_balance(sd, &next_balance);
10902
10903                 /*
10904                  * Stop searching for tasks to pull if there are
10905                  * now runnable tasks on this rq.
10906                  */
10907                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0 ||
10908                     this_rq->ttwu_pending)
10909                         break;
10910         }
10911         rcu_read_unlock();
10912
10913         raw_spin_rq_lock(this_rq);
10914
10915         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
10916                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
10917
10918         /*
10919          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
10920          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
10921          * pretend we pulled a task.
10922          */
10923         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
10924                 pulled_task = 1;
10925
10926         /* Is there a task of a high priority class? */
10927         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
10928                 pulled_task = -1;
10929
10930 out:
10931         /* Move the next balance forward */
10932         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
10933                 this_rq->next_balance = next_balance;
10934
10935         if (pulled_task)
10936                 this_rq->idle_stamp = 0;
10937         else
10938                 nohz_newidle_balance(this_rq);
10939
10940         rq_repin_lock(this_rq, rf);
10941
10942         return pulled_task;
10943 }
10944
10945 /*
10946  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
10947  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
10948  */
10949 static __latent_entropy void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
10950 {
10951         struct rq *this_rq = this_rq();
10952         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
10953                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
10954
10955         /*
10956          * If this CPU has a pending nohz_balance_kick, then do the
10957          * balancing on behalf of the other idle CPUs whose ticks are
10958          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
10959          * give the idle CPUs a chance to load balance. Else we may
10960          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
10961          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
10962          */
10963         if (nohz_idle_balance(this_rq, idle))
10964                 return;
10965
10966         /* normal load balance */
10967         update_blocked_averages(this_rq->cpu);
10968         rebalance_domains(this_rq, idle);
10969 }
10970
10971 /*
10972  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
10973  */
10974 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
10975 {
10976         /*
10977          * Don't need to rebalance while attached to NULL domain or
10978          * runqueue CPU is not active
10979          */
10980         if (unlikely(on_null_domain(rq) || !cpu_active(cpu_of(rq))))
10981                 return;
10982
10983         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
10984                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
10985
10986         nohz_balancer_kick(rq);
10987 }
10988
10989 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
10990 {
10991         update_sysctl();
10992
10993         update_runtime_enabled(rq);
10994 }
10995
10996 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
10997 {
10998         update_sysctl();
10999
11000         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
11001         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
11002 }
11003
11004 #endif /* CONFIG_SMP */
11005
11006 #ifdef CONFIG_SCHED_CORE
11007 static inline bool
11008 __entity_slice_used(struct sched_entity *se, int min_nr_tasks)
11009 {
11010         u64 slice = sched_slice(cfs_rq_of(se), se);
11011         u64 rtime = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
11012
11013         return (rtime * min_nr_tasks > slice);
11014 }
11015
11016 #define MIN_NR_TASKS_DURING_FORCEIDLE   2
11017 static inline void task_tick_core(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
11018 {
11019         if (!sched_core_enabled(rq))
11020                 return;
11021
11022         /*
11023          * If runqueue has only one task which used up its slice and
11024          * if the sibling is forced idle, then trigger schedule to
11025          * give forced idle task a chance.
11026          *
11027          * sched_slice() considers only this active rq and it gets the
11028          * whole slice. But during force idle, we have siblings acting
11029          * like a single runqueue and hence we need to consider runnable
11030          * tasks on this CPU and the forced idle CPU. Ideally, we should
11031          * go through the forced idle rq, but that would be a perf hit.
11032          * We can assume that the forced idle CPU has at least
11033          * MIN_NR_TASKS_DURING_FORCEIDLE - 1 tasks and use that to check
11034          * if we need to give up the CPU.
11035          */
11036         if (rq->core->core_forceidle && rq->cfs.nr_running == 1 &&
11037             __entity_slice_used(&curr->se, MIN_NR_TASKS_DURING_FORCEIDLE))
11038                 resched_curr(rq);
11039 }
11040
11041 /*
11042  * se_fi_update - Update the cfs_rq->min_vruntime_fi in a CFS hierarchy if needed.
11043  */
11044 static void se_fi_update(struct sched_entity *se, unsigned int fi_seq, bool forceidle)
11045 {
11046         for_each_sched_entity(se) {
11047                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11048
11049                 if (forceidle) {
11050                         if (cfs_rq->forceidle_seq == fi_seq)
11051                                 break;
11052                         cfs_rq->forceidle_seq = fi_seq;
11053                 }
11054
11055                 cfs_rq->min_vruntime_fi = cfs_rq->min_vruntime;
11056         }
11057 }
11058
11059 void task_vruntime_update(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool in_fi)
11060 {
11061         struct sched_entity *se = &p->se;
11062
11063         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
11064                 return;
11065
11066         se_fi_update(se, rq->core->core_forceidle_seq, in_fi);
11067 }
11068
11069 bool cfs_prio_less(struct task_struct *a, struct task_struct *b, bool in_fi)
11070 {
11071         struct rq *rq = task_rq(a);
11072         struct sched_entity *sea = &a->se;
11073         struct sched_entity *seb = &b->se;
11074         struct cfs_rq *cfs_rqa;
11075         struct cfs_rq *cfs_rqb;
11076         s64 delta;
11077
11078         SCHED_WARN_ON(task_rq(b)->core != rq->core);
11079
11080 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
11081         /*
11082          * Find an se in the hierarchy for tasks a and b, such that the se's
11083          * are immediate siblings.
11084          */
11085         while (sea->cfs_rq->tg != seb->cfs_rq->tg) {
11086                 int sea_depth = sea->depth;
11087                 int seb_depth = seb->depth;
11088
11089                 if (sea_depth >= seb_depth)
11090                         sea = parent_entity(sea);
11091                 if (sea_depth <= seb_depth)
11092                         seb = parent_entity(seb);
11093         }
11094
11095         se_fi_update(sea, rq->core->core_forceidle_seq, in_fi);
11096         se_fi_update(seb, rq->core->core_forceidle_seq, in_fi);
11097
11098         cfs_rqa = sea->cfs_rq;
11099         cfs_rqb = seb->cfs_rq;
11100 #else
11101         cfs_rqa = &task_rq(a)->cfs;
11102         cfs_rqb = &task_rq(b)->cfs;
11103 #endif
11104
11105         /*
11106          * Find delta after normalizing se's vruntime with its cfs_rq's
11107          * min_vruntime_fi, which would have been updated in prior calls
11108          * to se_fi_update().
11109          */
11110         delta = (s64)(sea->vruntime - seb->vruntime) +
11111                 (s64)(cfs_rqb->min_vruntime_fi - cfs_rqa->min_vruntime_fi);
11112
11113         return delta > 0;
11114 }
11115 #else
11116 static inline void task_tick_core(struct rq *rq, struct task_struct *curr) {}
11117 #endif
11118
11119 /*
11120  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class.
11121  *
11122  * NOTE: This function can be called remotely by the tick offload that
11123  * goes along full dynticks. Therefore no local assumption can be made
11124  * and everything must be accessed through the @rq and @curr passed in
11125  * parameters.
11126  */
11127 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
11128 {
11129         struct cfs_rq *cfs_rq;
11130         struct sched_entity *se = &curr->se;
11131
11132         for_each_sched_entity(se) {
11133                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11134                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
11135         }
11136
11137         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
11138                 task_tick_numa(rq, curr);
11139
11140         update_misfit_status(curr, rq);
11141         update_overutilized_status(task_rq(curr));
11142
11143         task_tick_core(rq, curr);
11144 }
11145
11146 /*
11147  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
11148  *  - child not yet on the tasklist
11149  *  - preemption disabled
11150  */
11151 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
11152 {
11153         struct cfs_rq *cfs_rq;
11154         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
11155         struct rq *rq = this_rq();
11156         struct rq_flags rf;
11157
11158         rq_lock(rq, &rf);
11159         update_rq_clock(rq);
11160
11161         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
11162         curr = cfs_rq->curr;
11163         if (curr) {
11164                 update_curr(cfs_rq);
11165                 se->vruntime = curr->vruntime;
11166         }
11167         place_entity(cfs_rq, se, 1);
11168
11169         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
11170                 /*
11171                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
11172                  * 'current' within the tree based on its new key value.
11173                  */
11174                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
11175                 resched_curr(rq);
11176         }
11177
11178         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
11179         rq_unlock(rq, &rf);
11180 }
11181
11182 /*
11183  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
11184  * the current task.
11185  */
11186 static void
11187 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
11188 {
11189         if (!task_on_rq_queued(p))
11190                 return;
11191
11192         if (rq->cfs.nr_running == 1)
11193                 return;
11194
11195         /*
11196          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
11197          * our priority decreased, or if we are not currently running on
11198          * this runqueue and our priority is higher than the current's
11199          */
11200         if (task_current(rq, p)) {
11201                 if (p->prio > oldprio)
11202                         resched_curr(rq);
11203         } else
11204                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
11205 }
11206
11207 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
11208 {
11209         struct sched_entity *se = &p->se;
11210
11211         /*
11212          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
11213          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
11214          * vruntime.
11215          */
11216         if (p->on_rq)
11217                 return true;
11218
11219         /*
11220          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
11221          * But there are some cases where it has already been normalized:
11222          *
11223          * - A forked child which is waiting for being woken up by
11224          *   wake_up_new_task().
11225          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
11226          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
11227          */
11228         if (!se->sum_exec_runtime ||
11229             (READ_ONCE(p->__state) == TASK_WAKING && p->sched_remote_wakeup))
11230                 return true;
11231
11232         return false;
11233 }
11234
11235 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
11236 /*
11237  * Propagate the changes of the sched_entity across the tg tree to make it
11238  * visible to the root
11239  */
11240 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
11241 {
11242         struct cfs_rq *cfs_rq;
11243
11244         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq_of(se));
11245
11246         /* Start to propagate at parent */
11247         se = se->parent;
11248
11249         for_each_sched_entity(se) {
11250                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11251
11252                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq)){
11253                         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
11254                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
11255                         continue;
11256                 }
11257
11258                 if (list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq))
11259                         break;
11260         }
11261 }
11262 #else
11263 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se) { }
11264 #endif
11265
11266 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
11267 {
11268         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11269
11270         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
11271         update_load_avg(cfs_rq, se, 0);
11272         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
11273         update_tg_load_avg(cfs_rq);
11274         propagate_entity_cfs_rq(se);
11275 }
11276
11277 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
11278 {
11279         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11280
11281 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
11282         /*
11283          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
11284          * class maintain depth value), reset depth properly.
11285          */
11286         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
11287 #endif
11288
11289         /* Synchronize entity with its cfs_rq */
11290         update_load_avg(cfs_rq, se, sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD) ? 0 : SKIP_AGE_LOAD);
11291         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
11292         update_tg_load_avg(cfs_rq);
11293         propagate_entity_cfs_rq(se);
11294 }
11295
11296 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
11297 {
11298         struct sched_entity *se = &p->se;
11299         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11300
11301         if (!vruntime_normalized(p)) {
11302                 /*
11303                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
11304                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
11305                  */
11306                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
11307                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
11308         }
11309
11310         detach_entity_cfs_rq(se);
11311 }
11312
11313 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
11314 {
11315         struct sched_entity *se = &p->se;
11316         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11317
11318         attach_entity_cfs_rq(se);
11319
11320         if (!vruntime_normalized(p))
11321                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
11322 }
11323
11324 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
11325 {
11326         detach_task_cfs_rq(p);
11327 }
11328
11329 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
11330 {
11331         attach_task_cfs_rq(p);
11332
11333         if (task_on_rq_queued(p)) {
11334                 /*
11335                  * We were most likely switched from sched_rt, so
11336                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
11337                  * if we can still preempt the current task.
11338                  */
11339                 if (task_current(rq, p))
11340                         resched_curr(rq);
11341                 else
11342                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
11343         }
11344 }
11345
11346 /* Account for a task changing its policy or group.
11347  *
11348  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
11349  * migrates between groups/classes.
11350  */
11351 static void set_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool first)
11352 {
11353         struct sched_entity *se = &p->se;
11354
11355 #ifdef CONFIG_SMP
11356         if (task_on_rq_queued(p)) {
11357                 /*
11358                  * Move the next running task to the front of the list, so our
11359                  * cfs_tasks list becomes MRU one.
11360                  */
11361                 list_move(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
11362         }
11363 #endif
11364
11365         for_each_sched_entity(se) {
11366                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11367
11368                 set_next_entity(cfs_rq, se);
11369                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
11370                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
11371         }
11372 }
11373
11374 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
11375 {
11376         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT_CACHED;
11377         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
11378 #ifndef CONFIG_64BIT
11379         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
11380 #endif
11381 #ifdef CONFIG_SMP
11382         raw_spin_lock_init(&cfs_rq->removed.lock);
11383 #endif
11384 }
11385
11386 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
11387 static void task_set_group_fair(struct task_struct *p)
11388 {
11389         struct sched_entity *se = &p->se;
11390
11391         set_task_rq(p, task_cpu(p));
11392         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
11393 }
11394
11395 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
11396 {
11397         detach_task_cfs_rq(p);
11398         set_task_rq(p, task_cpu(p));
11399
11400 #ifdef CONFIG_SMP
11401         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
11402         p->se.avg.last_update_time = 0;
11403 #endif
11404         attach_task_cfs_rq(p);
11405 }
11406
11407 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p, int type)
11408 {
11409         switch (type) {
11410         case TASK_SET_GROUP:
11411                 task_set_group_fair(p);
11412                 break;
11413
11414         case TASK_MOVE_GROUP:
11415                 task_move_group_fair(p);
11416                 break;
11417         }
11418 }
11419
11420 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
11421 {
11422         int i;
11423
11424         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
11425
11426         for_each_possible_cpu(i) {
11427                 if (tg->cfs_rq)
11428                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
11429                 if (tg->se)
11430                         kfree(tg->se[i]);
11431         }
11432
11433         kfree(tg->cfs_rq);
11434         kfree(tg->se);
11435 }
11436
11437 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
11438 {
11439         struct sched_entity *se;
11440         struct cfs_rq *cfs_rq;
11441         int i;
11442
11443         tg->cfs_rq = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(cfs_rq), GFP_KERNEL);
11444         if (!tg->cfs_rq)
11445                 goto err;
11446         tg->se = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(se), GFP_KERNEL);
11447         if (!tg->se)
11448                 goto err;
11449
11450         tg->shares = NICE_0_LOAD;
11451
11452         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
11453
11454         for_each_possible_cpu(i) {
11455                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
11456                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
11457                 if (!cfs_rq)
11458                         goto err;
11459
11460                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
11461                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
11462                 if (!se)
11463                         goto err_free_rq;
11464
11465                 init_cfs_rq(cfs_rq);
11466                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
11467                 init_entity_runnable_average(se);
11468         }
11469
11470         return 1;
11471
11472 err_free_rq:
11473         kfree(cfs_rq);
11474 err:
11475         return 0;
11476 }
11477
11478 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg)
11479 {
11480         struct sched_entity *se;
11481         struct rq_flags rf;
11482         struct rq *rq;
11483         int i;
11484
11485         for_each_possible_cpu(i) {
11486                 rq = cpu_rq(i);
11487                 se = tg->se[i];
11488                 rq_lock_irq(rq, &rf);
11489                 update_rq_clock(rq);
11490                 attach_entity_cfs_rq(se);
11491                 sync_throttle(tg, i);
11492                 rq_unlock_irq(rq, &rf);
11493         }
11494 }
11495
11496 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
11497 {
11498         unsigned long flags;
11499         struct rq *rq;
11500         int cpu;
11501
11502         for_each_possible_cpu(cpu) {
11503                 if (tg->se[cpu])
11504                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
11505
11506                 /*
11507                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
11508                  * check on_list without danger of it being re-added.
11509                  */
11510                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
11511                         continue;
11512
11513                 rq = cpu_rq(cpu);
11514
11515                 raw_spin_rq_lock_irqsave(rq, flags);
11516                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
11517                 raw_spin_rq_unlock_irqrestore(rq, flags);
11518         }
11519 }
11520
11521 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
11522                         struct sched_entity *se, int cpu,
11523                         struct sched_entity *parent)
11524 {
11525         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
11526
11527         cfs_rq->tg = tg;
11528         cfs_rq->rq = rq;
11529         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
11530
11531         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
11532         tg->se[cpu] = se;
11533
11534         /* se could be NULL for root_task_group */
11535         if (!se)
11536                 return;
11537
11538         if (!parent) {
11539                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
11540                 se->depth = 0;
11541         } else {
11542                 se->cfs_rq = parent->my_q;
11543                 se->depth = parent->depth + 1;
11544         }
11545
11546         se->my_q = cfs_rq;
11547         /* guarantee group entities always have weight */
11548         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
11549         se->parent = parent;
11550 }
11551
11552 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
11553
11554 static int __sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
11555 {
11556         int i;
11557
11558         lockdep_assert_held(&shares_mutex);
11559
11560         /*
11561          * We can't change the weight of the root cgroup.
11562          */
11563         if (!tg->se[0])
11564                 return -EINVAL;
11565
11566         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
11567
11568         if (tg->shares == shares)
11569                 return 0;
11570
11571         tg->shares = shares;
11572         for_each_possible_cpu(i) {
11573                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
11574                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
11575                 struct rq_flags rf;
11576
11577                 /* Propagate contribution to hierarchy */
11578                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
11579                 update_rq_clock(rq);
11580                 for_each_sched_entity(se) {
11581                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
11582                         update_cfs_group(se);
11583                 }
11584                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
11585         }
11586
11587         return 0;
11588 }
11589
11590 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
11591 {
11592         int ret;
11593
11594         mutex_lock(&shares_mutex);
11595         if (tg_is_idle(tg))
11596                 ret = -EINVAL;
11597         else
11598                 ret = __sched_group_set_shares(tg, shares);
11599         mutex_unlock(&shares_mutex);
11600
11601         return ret;
11602 }
11603
11604 int sched_group_set_idle(struct task_group *tg, long idle)
11605 {
11606         int i;
11607
11608         if (tg == &root_task_group)
11609                 return -EINVAL;
11610
11611         if (idle < 0 || idle > 1)
11612                 return -EINVAL;
11613
11614         mutex_lock(&shares_mutex);
11615
11616         if (tg->idle == idle) {
11617                 mutex_unlock(&shares_mutex);
11618                 return 0;
11619         }
11620
11621         tg->idle = idle;
11622
11623         for_each_possible_cpu(i) {
11624                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
11625                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
11626                 struct cfs_rq *parent_cfs_rq, *grp_cfs_rq = tg->cfs_rq[i];
11627                 bool was_idle = cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq);
11628                 long idle_task_delta;
11629                 struct rq_flags rf;
11630
11631                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
11632
11633                 grp_cfs_rq->idle = idle;
11634                 if (WARN_ON_ONCE(was_idle == cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq)))
11635                         goto next_cpu;
11636
11637                 if (se->on_rq) {
11638                         parent_cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11639                         if (cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq))
11640                                 parent_cfs_rq->idle_nr_running++;
11641                         else
11642                                 parent_cfs_rq->idle_nr_running--;
11643                 }
11644
11645                 idle_task_delta = grp_cfs_rq->h_nr_running -
11646                                   grp_cfs_rq->idle_h_nr_running;
11647                 if (!cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq))
11648                         idle_task_delta *= -1;
11649
11650                 for_each_sched_entity(se) {
11651                         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11652
11653                         if (!se->on_rq)
11654                                 break;
11655
11656                         cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
11657
11658                         /* Already accounted at parent level and above. */
11659                         if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
11660                                 break;
11661                 }
11662
11663 next_cpu:
11664                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
11665         }
11666
11667         /* Idle groups have minimum weight. */
11668         if (tg_is_idle(tg))
11669                 __sched_group_set_shares(tg, scale_load(WEIGHT_IDLEPRIO));
11670         else
11671                 __sched_group_set_shares(tg, NICE_0_LOAD);
11672
11673         mutex_unlock(&shares_mutex);
11674         return 0;
11675 }
11676
11677 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
11678
11679 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
11680
11681 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
11682 {
11683         return 1;
11684 }
11685
11686 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
11687
11688 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
11689
11690 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
11691
11692
11693 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
11694 {
11695         struct sched_entity *se = &task->se;
11696         unsigned int rr_interval = 0;
11697
11698         /*
11699          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
11700          * idle runqueue:
11701          */
11702         if (rq->cfs.load.weight)
11703                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
11704
11705         return rr_interval;
11706 }
11707
11708 /*
11709  * All the scheduling class methods:
11710  */
11711 DEFINE_SCHED_CLASS(fair) = {
11712
11713         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
11714         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
11715         .yield_task             = yield_task_fair,
11716         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
11717
11718         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
11719
11720         .pick_next_task         = __pick_next_task_fair,
11721         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
11722         .set_next_task          = set_next_task_fair,
11723
11724 #ifdef CONFIG_SMP
11725         .balance                = balance_fair,
11726         .pick_task              = pick_task_fair,
11727         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
11728         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
11729
11730         .rq_online              = rq_online_fair,
11731         .rq_offline             = rq_offline_fair,
11732
11733         .task_dead              = task_dead_fair,
11734         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
11735 #endif
11736
11737         .task_tick              = task_tick_fair,
11738         .task_fork              = task_fork_fair,
11739
11740         .prio_changed           = prio_changed_fair,
11741         .switched_from          = switched_from_fair,
11742         .switched_to            = switched_to_fair,
11743
11744         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
11745
11746         .update_curr            = update_curr_fair,
11747
11748 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
11749         .task_change_group      = task_change_group_fair,
11750 #endif
11751
11752 #ifdef CONFIG_UCLAMP_TASK
11753         .uclamp_enabled         = 1,
11754 #endif
11755 };
11756
11757 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
11758 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
11759 {
11760         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
11761
11762         rcu_read_lock();
11763         for_each_leaf_cfs_rq_safe(cpu_rq(cpu), cfs_rq, pos)
11764                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
11765         rcu_read_unlock();
11766 }
11767
11768 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
11769 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
11770 {
11771         int node;
11772         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
11773         struct numa_group *ng;
11774
11775         rcu_read_lock();
11776         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
11777         for_each_online_node(node) {
11778                 if (p->numa_faults) {
11779                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
11780                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
11781                 }
11782                 if (ng) {
11783                         gsf = ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
11784                         gpf = ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
11785                 }
11786                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
11787         }
11788         rcu_read_unlock();
11789 }
11790 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
11791 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
11792
11793 __init void init_sched_fair_class(void)
11794 {
11795 #ifdef CONFIG_SMP
11796         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
11797
11798 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
11799         nohz.next_balance = jiffies;
11800         nohz.next_blocked = jiffies;
11801         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
11802 #endif
11803 #endif /* SMP */
11804
11805 }
11806
11807 /*
11808  * Helper functions to facilitate extracting info from tracepoints.
11809  */
11810
11811 const struct sched_avg *sched_trace_cfs_rq_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
11812 {
11813 #ifdef CONFIG_SMP
11814         return cfs_rq ? &cfs_rq->avg : NULL;
11815 #else
11816         return NULL;
11817 #endif
11818 }
11819 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_cfs_rq_avg);
11820
11821 char *sched_trace_cfs_rq_path(struct cfs_rq *cfs_rq, char *str, int len)
11822 {
11823         if (!cfs_rq) {
11824                 if (str)
11825                         strlcpy(str, "(null)", len);
11826                 else
11827                         return NULL;
11828         }
11829
11830         cfs_rq_tg_path(cfs_rq, str, len);
11831         return str;
11832 }
11833 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_cfs_rq_path);
11834
11835 int sched_trace_cfs_rq_cpu(struct cfs_rq *cfs_rq)
11836 {
11837         return cfs_rq ? cpu_of(rq_of(cfs_rq)) : -1;
11838 }
11839 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_cfs_rq_cpu);
11840
11841 const struct sched_avg *sched_trace_rq_avg_rt(struct rq *rq)
11842 {
11843 #ifdef CONFIG_SMP
11844         return rq ? &rq->avg_rt : NULL;
11845 #else
11846         return NULL;
11847 #endif
11848 }
11849 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_avg_rt);
11850
11851 const struct sched_avg *sched_trace_rq_avg_dl(struct rq *rq)
11852 {
11853 #ifdef CONFIG_SMP
11854         return rq ? &rq->avg_dl : NULL;
11855 #else
11856         return NULL;
11857 #endif
11858 }
11859 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_avg_dl);
11860
11861 const struct sched_avg *sched_trace_rq_avg_irq(struct rq *rq)
11862 {
11863 #if defined(CONFIG_SMP) && defined(CONFIG_HAVE_SCHED_AVG_IRQ)
11864         return rq ? &rq->avg_irq : NULL;
11865 #else
11866         return NULL;
11867 #endif
11868 }
11869 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_avg_irq);
11870
11871 int sched_trace_rq_cpu(struct rq *rq)
11872 {
11873         return rq ? cpu_of(rq) : -1;
11874 }
11875 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_cpu);
11876
11877 int sched_trace_rq_cpu_capacity(struct rq *rq)
11878 {
11879         return rq ?
11880 #ifdef CONFIG_SMP
11881                 rq->cpu_capacity
11882 #else
11883                 SCHED_CAPACITY_SCALE
11884 #endif
11885                 : -1;
11886 }
11887 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_cpu_capacity);
11888
11889 const struct cpumask *sched_trace_rd_span(struct root_domain *rd)
11890 {
11891 #ifdef CONFIG_SMP
11892         return rd ? rd->span : NULL;
11893 #else
11894         return NULL;
11895 #endif
11896 }
11897 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rd_span);
11898
11899 int sched_trace_rq_nr_running(struct rq *rq)
11900 {
11901         return rq ? rq->nr_running : -1;
11902 }
11903 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_nr_running);