Merge tag 'sysctl-6.2-rc1' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/mcgrof...
[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 <linux/energy_model.h>
24 #include <linux/mmap_lock.h>
25 #include <linux/hugetlb_inline.h>
26 #include <linux/jiffies.h>
27 #include <linux/mm_api.h>
28 #include <linux/highmem.h>
29 #include <linux/spinlock_api.h>
30 #include <linux/cpumask_api.h>
31 #include <linux/lockdep_api.h>
32 #include <linux/softirq.h>
33 #include <linux/refcount_api.h>
34 #include <linux/topology.h>
35 #include <linux/sched/clock.h>
36 #include <linux/sched/cond_resched.h>
37 #include <linux/sched/cputime.h>
38 #include <linux/sched/isolation.h>
39 #include <linux/sched/nohz.h>
40
41 #include <linux/cpuidle.h>
42 #include <linux/interrupt.h>
43 #include <linux/memory-tiers.h>
44 #include <linux/mempolicy.h>
45 #include <linux/mutex_api.h>
46 #include <linux/profile.h>
47 #include <linux/psi.h>
48 #include <linux/ratelimit.h>
49 #include <linux/task_work.h>
50
51 #include <asm/switch_to.h>
52
53 #include <linux/sched/cond_resched.h>
54
55 #include "sched.h"
56 #include "stats.h"
57 #include "autogroup.h"
58
59 /*
60  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
61  *
62  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
63  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
64  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
65  * based scheduling concepts.
66  *
67  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
68  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
69  *
70  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
71  */
72 unsigned int sysctl_sched_latency                       = 6000000ULL;
73 static unsigned int normalized_sysctl_sched_latency     = 6000000ULL;
74
75 /*
76  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
77  *
78  * Options are:
79  *
80  *   SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
81  *   SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
82  *   SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
83  *
84  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
85  */
86 unsigned int sysctl_sched_tunable_scaling = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
87
88 /*
89  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
90  *
91  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
92  */
93 unsigned int sysctl_sched_min_granularity                       = 750000ULL;
94 static unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity     = 750000ULL;
95
96 /*
97  * Minimal preemption granularity for CPU-bound SCHED_IDLE tasks.
98  * Applies only when SCHED_IDLE tasks compete with normal tasks.
99  *
100  * (default: 0.75 msec)
101  */
102 unsigned int sysctl_sched_idle_min_granularity                  = 750000ULL;
103
104 /*
105  * This value is kept at sysctl_sched_latency/sysctl_sched_min_granularity
106  */
107 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
108
109 /*
110  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
111  * parent will (try to) run first.
112  */
113 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
114
115 /*
116  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
117  *
118  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
119  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
120  * have immediate wakeup/sleep latencies.
121  *
122  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
123  */
124 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity                    = 1000000UL;
125 static unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity  = 1000000UL;
126
127 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost    = 500000UL;
128
129 int sched_thermal_decay_shift;
130 static int __init setup_sched_thermal_decay_shift(char *str)
131 {
132         int _shift = 0;
133
134         if (kstrtoint(str, 0, &_shift))
135                 pr_warn("Unable to set scheduler thermal pressure decay shift parameter\n");
136
137         sched_thermal_decay_shift = clamp(_shift, 0, 10);
138         return 1;
139 }
140 __setup("sched_thermal_decay_shift=", setup_sched_thermal_decay_shift);
141
142 #ifdef CONFIG_SMP
143 /*
144  * For asym packing, by default the lower numbered CPU has higher priority.
145  */
146 int __weak arch_asym_cpu_priority(int cpu)
147 {
148         return -cpu;
149 }
150
151 /*
152  * The margin used when comparing utilization with CPU capacity.
153  *
154  * (default: ~20%)
155  */
156 #define fits_capacity(cap, max) ((cap) * 1280 < (max) * 1024)
157
158 /*
159  * The margin used when comparing CPU capacities.
160  * is 'cap1' noticeably greater than 'cap2'
161  *
162  * (default: ~5%)
163  */
164 #define capacity_greater(cap1, cap2) ((cap1) * 1024 > (cap2) * 1078)
165 #endif
166
167 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
168 /*
169  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
170  * each time a cfs_rq requests quota.
171  *
172  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
173  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
174  * we will always only issue the remaining available time.
175  *
176  * (default: 5 msec, units: microseconds)
177  */
178 static unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice            = 5000UL;
179 #endif
180
181 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
182 /* Restrict the NUMA promotion throughput (MB/s) for each target node. */
183 static unsigned int sysctl_numa_balancing_promote_rate_limit = 65536;
184 #endif
185
186 #ifdef CONFIG_SYSCTL
187 static struct ctl_table sched_fair_sysctls[] = {
188         {
189                 .procname       = "sched_child_runs_first",
190                 .data           = &sysctl_sched_child_runs_first,
191                 .maxlen         = sizeof(unsigned int),
192                 .mode           = 0644,
193                 .proc_handler   = proc_dointvec,
194         },
195 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
196         {
197                 .procname       = "sched_cfs_bandwidth_slice_us",
198                 .data           = &sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice,
199                 .maxlen         = sizeof(unsigned int),
200                 .mode           = 0644,
201                 .proc_handler   = proc_dointvec_minmax,
202                 .extra1         = SYSCTL_ONE,
203         },
204 #endif
205 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
206         {
207                 .procname       = "numa_balancing_promote_rate_limit_MBps",
208                 .data           = &sysctl_numa_balancing_promote_rate_limit,
209                 .maxlen         = sizeof(unsigned int),
210                 .mode           = 0644,
211                 .proc_handler   = proc_dointvec_minmax,
212                 .extra1         = SYSCTL_ZERO,
213         },
214 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
215         {}
216 };
217
218 static int __init sched_fair_sysctl_init(void)
219 {
220         register_sysctl_init("kernel", sched_fair_sysctls);
221         return 0;
222 }
223 late_initcall(sched_fair_sysctl_init);
224 #endif
225
226 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
227 {
228         lw->weight += inc;
229         lw->inv_weight = 0;
230 }
231
232 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
233 {
234         lw->weight -= dec;
235         lw->inv_weight = 0;
236 }
237
238 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
239 {
240         lw->weight = w;
241         lw->inv_weight = 0;
242 }
243
244 /*
245  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
246  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
247  * to users decreases. But the relationship is not linear,
248  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
249  * number of CPUs.
250  *
251  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
252  */
253 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
254 {
255         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
256         unsigned int factor;
257
258         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
259         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
260                 factor = 1;
261                 break;
262         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
263                 factor = cpus;
264                 break;
265         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
266         default:
267                 factor = 1 + ilog2(cpus);
268                 break;
269         }
270
271         return factor;
272 }
273
274 static void update_sysctl(void)
275 {
276         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
277
278 #define SET_SYSCTL(name) \
279         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
280         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
281         SET_SYSCTL(sched_latency);
282         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
283 #undef SET_SYSCTL
284 }
285
286 void __init sched_init_granularity(void)
287 {
288         update_sysctl();
289 }
290
291 #define WMULT_CONST     (~0U)
292 #define WMULT_SHIFT     32
293
294 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
295 {
296         unsigned long w;
297
298         if (likely(lw->inv_weight))
299                 return;
300
301         w = scale_load_down(lw->weight);
302
303         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
304                 lw->inv_weight = 1;
305         else if (unlikely(!w))
306                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
307         else
308                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
309 }
310
311 /*
312  * delta_exec * weight / lw.weight
313  *   OR
314  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
315  *
316  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e sched_prio_to_wmult[], in which case
317  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
318  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
319  *
320  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
321  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
322  */
323 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
324 {
325         u64 fact = scale_load_down(weight);
326         u32 fact_hi = (u32)(fact >> 32);
327         int shift = WMULT_SHIFT;
328         int fs;
329
330         __update_inv_weight(lw);
331
332         if (unlikely(fact_hi)) {
333                 fs = fls(fact_hi);
334                 shift -= fs;
335                 fact >>= fs;
336         }
337
338         fact = mul_u32_u32(fact, lw->inv_weight);
339
340         fact_hi = (u32)(fact >> 32);
341         if (fact_hi) {
342                 fs = fls(fact_hi);
343                 shift -= fs;
344                 fact >>= fs;
345         }
346
347         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
348 }
349
350
351 const struct sched_class fair_sched_class;
352
353 /**************************************************************
354  * CFS operations on generic schedulable entities:
355  */
356
357 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
358
359 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
360 #define for_each_sched_entity(se) \
361                 for (; se; se = se->parent)
362
363 static inline bool list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
364 {
365         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
366         int cpu = cpu_of(rq);
367
368         if (cfs_rq->on_list)
369                 return rq->tmp_alone_branch == &rq->leaf_cfs_rq_list;
370
371         cfs_rq->on_list = 1;
372
373         /*
374          * Ensure we either appear before our parent (if already
375          * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
376          * enqueued. The fact that we always enqueue bottom-up
377          * reduces this to two cases and a special case for the root
378          * cfs_rq. Furthermore, it also means that we will always reset
379          * tmp_alone_branch either when the branch is connected
380          * to a tree or when we reach the top of the tree
381          */
382         if (cfs_rq->tg->parent &&
383             cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->on_list) {
384                 /*
385                  * If parent is already on the list, we add the child
386                  * just before. Thanks to circular linked property of
387                  * the list, this means to put the child at the tail
388                  * of the list that starts by parent.
389                  */
390                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
391                         &(cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->leaf_cfs_rq_list));
392                 /*
393                  * The branch is now connected to its tree so we can
394                  * reset tmp_alone_branch to the beginning of the
395                  * list.
396                  */
397                 rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
398                 return true;
399         }
400
401         if (!cfs_rq->tg->parent) {
402                 /*
403                  * cfs rq without parent should be put
404                  * at the tail of the list.
405                  */
406                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
407                         &rq->leaf_cfs_rq_list);
408                 /*
409                  * We have reach the top of a tree so we can reset
410                  * tmp_alone_branch to the beginning of the list.
411                  */
412                 rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
413                 return true;
414         }
415
416         /*
417          * The parent has not already been added so we want to
418          * make sure that it will be put after us.
419          * tmp_alone_branch points to the begin of the branch
420          * where we will add parent.
421          */
422         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list, rq->tmp_alone_branch);
423         /*
424          * update tmp_alone_branch to points to the new begin
425          * of the branch
426          */
427         rq->tmp_alone_branch = &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list;
428         return false;
429 }
430
431 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
432 {
433         if (cfs_rq->on_list) {
434                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
435
436                 /*
437                  * With cfs_rq being unthrottled/throttled during an enqueue,
438                  * it can happen the tmp_alone_branch points the a leaf that
439                  * we finally want to del. In this case, tmp_alone_branch moves
440                  * to the prev element but it will point to rq->leaf_cfs_rq_list
441                  * at the end of the enqueue.
442                  */
443                 if (rq->tmp_alone_branch == &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list)
444                         rq->tmp_alone_branch = cfs_rq->leaf_cfs_rq_list.prev;
445
446                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
447                 cfs_rq->on_list = 0;
448         }
449 }
450
451 static inline void assert_list_leaf_cfs_rq(struct rq *rq)
452 {
453         SCHED_WARN_ON(rq->tmp_alone_branch != &rq->leaf_cfs_rq_list);
454 }
455
456 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
457 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)                      \
458         list_for_each_entry_safe(cfs_rq, pos, &rq->leaf_cfs_rq_list,    \
459                                  leaf_cfs_rq_list)
460
461 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
462 static inline struct cfs_rq *
463 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
464 {
465         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
466                 return se->cfs_rq;
467
468         return NULL;
469 }
470
471 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
472 {
473         return se->parent;
474 }
475
476 static void
477 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
478 {
479         int se_depth, pse_depth;
480
481         /*
482          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
483          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
484          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
485          * parent.
486          */
487
488         /* First walk up until both entities are at same depth */
489         se_depth = (*se)->depth;
490         pse_depth = (*pse)->depth;
491
492         while (se_depth > pse_depth) {
493                 se_depth--;
494                 *se = parent_entity(*se);
495         }
496
497         while (pse_depth > se_depth) {
498                 pse_depth--;
499                 *pse = parent_entity(*pse);
500         }
501
502         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
503                 *se = parent_entity(*se);
504                 *pse = parent_entity(*pse);
505         }
506 }
507
508 static int tg_is_idle(struct task_group *tg)
509 {
510         return tg->idle > 0;
511 }
512
513 static int cfs_rq_is_idle(struct cfs_rq *cfs_rq)
514 {
515         return cfs_rq->idle > 0;
516 }
517
518 static int se_is_idle(struct sched_entity *se)
519 {
520         if (entity_is_task(se))
521                 return task_has_idle_policy(task_of(se));
522         return cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se));
523 }
524
525 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
526
527 #define for_each_sched_entity(se) \
528                 for (; se; se = NULL)
529
530 static inline bool list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
531 {
532         return true;
533 }
534
535 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
536 {
537 }
538
539 static inline void assert_list_leaf_cfs_rq(struct rq *rq)
540 {
541 }
542
543 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)      \
544                 for (cfs_rq = &rq->cfs, pos = NULL; cfs_rq; cfs_rq = pos)
545
546 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
547 {
548         return NULL;
549 }
550
551 static inline void
552 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
553 {
554 }
555
556 static inline int tg_is_idle(struct task_group *tg)
557 {
558         return 0;
559 }
560
561 static int cfs_rq_is_idle(struct cfs_rq *cfs_rq)
562 {
563         return 0;
564 }
565
566 static int se_is_idle(struct sched_entity *se)
567 {
568         return 0;
569 }
570
571 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
572
573 static __always_inline
574 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
575
576 /**************************************************************
577  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
578  */
579
580 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
581 {
582         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
583         if (delta > 0)
584                 max_vruntime = vruntime;
585
586         return max_vruntime;
587 }
588
589 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
590 {
591         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
592         if (delta < 0)
593                 min_vruntime = vruntime;
594
595         return min_vruntime;
596 }
597
598 static inline bool entity_before(struct sched_entity *a,
599                                 struct sched_entity *b)
600 {
601         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
602 }
603
604 #define __node_2_se(node) \
605         rb_entry((node), struct sched_entity, run_node)
606
607 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
608 {
609         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
610         struct rb_node *leftmost = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
611
612         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
613
614         if (curr) {
615                 if (curr->on_rq)
616                         vruntime = curr->vruntime;
617                 else
618                         curr = NULL;
619         }
620
621         if (leftmost) { /* non-empty tree */
622                 struct sched_entity *se = __node_2_se(leftmost);
623
624                 if (!curr)
625                         vruntime = se->vruntime;
626                 else
627                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
628         }
629
630         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
631         u64_u32_store(cfs_rq->min_vruntime,
632                       max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime));
633 }
634
635 static inline bool __entity_less(struct rb_node *a, const struct rb_node *b)
636 {
637         return entity_before(__node_2_se(a), __node_2_se(b));
638 }
639
640 /*
641  * Enqueue an entity into the rb-tree:
642  */
643 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
644 {
645         rb_add_cached(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline, __entity_less);
646 }
647
648 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
649 {
650         rb_erase_cached(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
651 }
652
653 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
654 {
655         struct rb_node *left = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
656
657         if (!left)
658                 return NULL;
659
660         return __node_2_se(left);
661 }
662
663 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
664 {
665         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
666
667         if (!next)
668                 return NULL;
669
670         return __node_2_se(next);
671 }
672
673 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
674 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
675 {
676         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline.rb_root);
677
678         if (!last)
679                 return NULL;
680
681         return __node_2_se(last);
682 }
683
684 /**************************************************************
685  * Scheduling class statistics methods:
686  */
687
688 int sched_update_scaling(void)
689 {
690         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
691
692         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
693                                         sysctl_sched_min_granularity);
694
695 #define WRT_SYSCTL(name) \
696         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
697         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
698         WRT_SYSCTL(sched_latency);
699         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
700 #undef WRT_SYSCTL
701
702         return 0;
703 }
704 #endif
705
706 /*
707  * delta /= w
708  */
709 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
710 {
711         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
712                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
713
714         return delta;
715 }
716
717 /*
718  * The idea is to set a period in which each task runs once.
719  *
720  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
721  * this period because otherwise the slices get too small.
722  *
723  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
724  */
725 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
726 {
727         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
728                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
729         else
730                 return sysctl_sched_latency;
731 }
732
733 static bool sched_idle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq);
734
735 /*
736  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
737  * proportional to the weight.
738  *
739  * s = p*P[w/rw]
740  */
741 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
742 {
743         unsigned int nr_running = cfs_rq->nr_running;
744         struct sched_entity *init_se = se;
745         unsigned int min_gran;
746         u64 slice;
747
748         if (sched_feat(ALT_PERIOD))
749                 nr_running = rq_of(cfs_rq)->cfs.h_nr_running;
750
751         slice = __sched_period(nr_running + !se->on_rq);
752
753         for_each_sched_entity(se) {
754                 struct load_weight *load;
755                 struct load_weight lw;
756                 struct cfs_rq *qcfs_rq;
757
758                 qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
759                 load = &qcfs_rq->load;
760
761                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
762                         lw = qcfs_rq->load;
763
764                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
765                         load = &lw;
766                 }
767                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
768         }
769
770         if (sched_feat(BASE_SLICE)) {
771                 if (se_is_idle(init_se) && !sched_idle_cfs_rq(cfs_rq))
772                         min_gran = sysctl_sched_idle_min_granularity;
773                 else
774                         min_gran = sysctl_sched_min_granularity;
775
776                 slice = max_t(u64, slice, min_gran);
777         }
778
779         return slice;
780 }
781
782 /*
783  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
784  *
785  * vs = s/w
786  */
787 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
788 {
789         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
790 }
791
792 #include "pelt.h"
793 #ifdef CONFIG_SMP
794
795 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev_cpu, int cpu);
796 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
797 static unsigned long capacity_of(int cpu);
798
799 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
800 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
801 {
802         struct sched_avg *sa = &se->avg;
803
804         memset(sa, 0, sizeof(*sa));
805
806         /*
807          * Tasks are initialized with full load to be seen as heavy tasks until
808          * they get a chance to stabilize to their real load level.
809          * Group entities are initialized with zero load to reflect the fact that
810          * nothing has been attached to the task group yet.
811          */
812         if (entity_is_task(se))
813                 sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
814
815         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
816 }
817
818 /*
819  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
820  * based on the cfs_rq's current util_avg:
821  *
822  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
823  *
824  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
825  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
826  * as when the series is a harmonic series.
827  *
828  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
829  * only 1/2 of the left utilization budget:
830  *
831  *   util_avg_cap = (cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
832  *
833  * where n denotes the nth task and cpu_scale the CPU capacity.
834  *
835  * For example, for a CPU with 1024 of capacity, a simplest series from
836  * the beginning would be like:
837  *
838  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
839  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
840  *
841  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
842  * if util_avg > util_avg_cap.
843  */
844 void post_init_entity_util_avg(struct task_struct *p)
845 {
846         struct sched_entity *se = &p->se;
847         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
848         struct sched_avg *sa = &se->avg;
849         long cpu_scale = arch_scale_cpu_capacity(cpu_of(rq_of(cfs_rq)));
850         long cap = (long)(cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
851
852         if (p->sched_class != &fair_sched_class) {
853                 /*
854                  * For !fair tasks do:
855                  *
856                 update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
857                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
858                 switched_from_fair(rq, p);
859                  *
860                  * such that the next switched_to_fair() has the
861                  * expected state.
862                  */
863                 se->avg.last_update_time = cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
864                 return;
865         }
866
867         if (cap > 0) {
868                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
869                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
870                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
871
872                         if (sa->util_avg > cap)
873                                 sa->util_avg = cap;
874                 } else {
875                         sa->util_avg = cap;
876                 }
877         }
878
879         sa->runnable_avg = sa->util_avg;
880 }
881
882 #else /* !CONFIG_SMP */
883 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
884 {
885 }
886 void post_init_entity_util_avg(struct task_struct *p)
887 {
888 }
889 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
890 {
891 }
892 #endif /* CONFIG_SMP */
893
894 /*
895  * Update the current task's runtime statistics.
896  */
897 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
898 {
899         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
900         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
901         u64 delta_exec;
902
903         if (unlikely(!curr))
904                 return;
905
906         delta_exec = now - curr->exec_start;
907         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
908                 return;
909
910         curr->exec_start = now;
911
912         if (schedstat_enabled()) {
913                 struct sched_statistics *stats;
914
915                 stats = __schedstats_from_se(curr);
916                 __schedstat_set(stats->exec_max,
917                                 max(delta_exec, stats->exec_max));
918         }
919
920         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
921         schedstat_add(cfs_rq->exec_clock, delta_exec);
922
923         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
924         update_min_vruntime(cfs_rq);
925
926         if (entity_is_task(curr)) {
927                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
928
929                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
930                 cgroup_account_cputime(curtask, delta_exec);
931                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
932         }
933
934         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
935 }
936
937 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
938 {
939         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
940 }
941
942 static inline void
943 update_stats_wait_start_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
944 {
945         struct sched_statistics *stats;
946         struct task_struct *p = NULL;
947
948         if (!schedstat_enabled())
949                 return;
950
951         stats = __schedstats_from_se(se);
952
953         if (entity_is_task(se))
954                 p = task_of(se);
955
956         __update_stats_wait_start(rq_of(cfs_rq), p, stats);
957 }
958
959 static inline void
960 update_stats_wait_end_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
961 {
962         struct sched_statistics *stats;
963         struct task_struct *p = NULL;
964
965         if (!schedstat_enabled())
966                 return;
967
968         stats = __schedstats_from_se(se);
969
970         /*
971          * When the sched_schedstat changes from 0 to 1, some sched se
972          * maybe already in the runqueue, the se->statistics.wait_start
973          * will be 0.So it will let the delta wrong. We need to avoid this
974          * scenario.
975          */
976         if (unlikely(!schedstat_val(stats->wait_start)))
977                 return;
978
979         if (entity_is_task(se))
980                 p = task_of(se);
981
982         __update_stats_wait_end(rq_of(cfs_rq), p, stats);
983 }
984
985 static inline void
986 update_stats_enqueue_sleeper_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
987 {
988         struct sched_statistics *stats;
989         struct task_struct *tsk = NULL;
990
991         if (!schedstat_enabled())
992                 return;
993
994         stats = __schedstats_from_se(se);
995
996         if (entity_is_task(se))
997                 tsk = task_of(se);
998
999         __update_stats_enqueue_sleeper(rq_of(cfs_rq), tsk, stats);
1000 }
1001
1002 /*
1003  * Task is being enqueued - update stats:
1004  */
1005 static inline void
1006 update_stats_enqueue_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
1007 {
1008         if (!schedstat_enabled())
1009                 return;
1010
1011         /*
1012          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
1013          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
1014          */
1015         if (se != cfs_rq->curr)
1016                 update_stats_wait_start_fair(cfs_rq, se);
1017
1018         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
1019                 update_stats_enqueue_sleeper_fair(cfs_rq, se);
1020 }
1021
1022 static inline void
1023 update_stats_dequeue_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
1024 {
1025
1026         if (!schedstat_enabled())
1027                 return;
1028
1029         /*
1030          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
1031          * waiting task:
1032          */
1033         if (se != cfs_rq->curr)
1034                 update_stats_wait_end_fair(cfs_rq, se);
1035
1036         if ((flags & DEQUEUE_SLEEP) && entity_is_task(se)) {
1037                 struct task_struct *tsk = task_of(se);
1038                 unsigned int state;
1039
1040                 /* XXX racy against TTWU */
1041                 state = READ_ONCE(tsk->__state);
1042                 if (state & TASK_INTERRUPTIBLE)
1043                         __schedstat_set(tsk->stats.sleep_start,
1044                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1045                 if (state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
1046                         __schedstat_set(tsk->stats.block_start,
1047                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1048         }
1049 }
1050
1051 /*
1052  * We are picking a new current task - update its stats:
1053  */
1054 static inline void
1055 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1056 {
1057         /*
1058          * We are starting a new run period:
1059          */
1060         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
1061 }
1062
1063 /**************************************************
1064  * Scheduling class queueing methods:
1065  */
1066
1067 #ifdef CONFIG_NUMA
1068 #define NUMA_IMBALANCE_MIN 2
1069
1070 static inline long
1071 adjust_numa_imbalance(int imbalance, int dst_running, int imb_numa_nr)
1072 {
1073         /*
1074          * Allow a NUMA imbalance if busy CPUs is less than the maximum
1075          * threshold. Above this threshold, individual tasks may be contending
1076          * for both memory bandwidth and any shared HT resources.  This is an
1077          * approximation as the number of running tasks may not be related to
1078          * the number of busy CPUs due to sched_setaffinity.
1079          */
1080         if (dst_running > imb_numa_nr)
1081                 return imbalance;
1082
1083         /*
1084          * Allow a small imbalance based on a simple pair of communicating
1085          * tasks that remain local when the destination is lightly loaded.
1086          */
1087         if (imbalance <= NUMA_IMBALANCE_MIN)
1088                 return 0;
1089
1090         return imbalance;
1091 }
1092 #endif /* CONFIG_NUMA */
1093
1094 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1095 /*
1096  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
1097  * calculated based on the tasks virtual memory size and
1098  * numa_balancing_scan_size.
1099  */
1100 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
1101 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
1102
1103 /* Portion of address space to scan in MB */
1104 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
1105
1106 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
1107 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
1108
1109 /* The page with hint page fault latency < threshold in ms is considered hot */
1110 unsigned int sysctl_numa_balancing_hot_threshold = MSEC_PER_SEC;
1111
1112 struct numa_group {
1113         refcount_t refcount;
1114
1115         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
1116         int nr_tasks;
1117         pid_t gid;
1118         int active_nodes;
1119
1120         struct rcu_head rcu;
1121         unsigned long total_faults;
1122         unsigned long max_faults_cpu;
1123         /*
1124          * faults[] array is split into two regions: faults_mem and faults_cpu.
1125          *
1126          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
1127          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
1128          * more by CPU use than by memory faults.
1129          */
1130         unsigned long faults[];
1131 };
1132
1133 /*
1134  * For functions that can be called in multiple contexts that permit reading
1135  * ->numa_group (see struct task_struct for locking rules).
1136  */
1137 static struct numa_group *deref_task_numa_group(struct task_struct *p)
1138 {
1139         return rcu_dereference_check(p->numa_group, p == current ||
1140                 (lockdep_is_held(__rq_lockp(task_rq(p))) && !READ_ONCE(p->on_cpu)));
1141 }
1142
1143 static struct numa_group *deref_curr_numa_group(struct task_struct *p)
1144 {
1145         return rcu_dereference_protected(p->numa_group, p == current);
1146 }
1147
1148 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng);
1149 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng);
1150
1151 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
1152 {
1153         unsigned long rss = 0;
1154         unsigned long nr_scan_pages;
1155
1156         /*
1157          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
1158          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
1159          * on resident pages
1160          */
1161         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
1162         rss = get_mm_rss(p->mm);
1163         if (!rss)
1164                 rss = nr_scan_pages;
1165
1166         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
1167         return rss / nr_scan_pages;
1168 }
1169
1170 /* For sanity's sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
1171 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
1172
1173 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
1174 {
1175         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
1176         unsigned int scan, floor;
1177         unsigned int windows = 1;
1178
1179         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
1180                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
1181         floor = 1000 / windows;
1182
1183         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
1184         return max_t(unsigned int, floor, scan);
1185 }
1186
1187 static unsigned int task_scan_start(struct task_struct *p)
1188 {
1189         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1190         unsigned long period = smin;
1191         struct numa_group *ng;
1192
1193         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1194         rcu_read_lock();
1195         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
1196         if (ng) {
1197                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1198                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1199
1200                 period *= refcount_read(&ng->refcount);
1201                 period *= shared + 1;
1202                 period /= private + shared + 1;
1203         }
1204         rcu_read_unlock();
1205
1206         return max(smin, period);
1207 }
1208
1209 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
1210 {
1211         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1212         unsigned long smax;
1213         struct numa_group *ng;
1214
1215         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
1216         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
1217
1218         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1219         ng = deref_curr_numa_group(p);
1220         if (ng) {
1221                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1222                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1223                 unsigned long period = smax;
1224
1225                 period *= refcount_read(&ng->refcount);
1226                 period *= shared + 1;
1227                 period /= private + shared + 1;
1228
1229                 smax = max(smax, period);
1230         }
1231
1232         return max(smin, smax);
1233 }
1234
1235 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1236 {
1237         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE);
1238         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1239 }
1240
1241 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1242 {
1243         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE);
1244         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1245 }
1246
1247 /* Shared or private faults. */
1248 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1249
1250 /* Memory and CPU locality */
1251 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1252
1253 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1254 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1255
1256 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1257 {
1258         struct numa_group *ng;
1259         pid_t gid = 0;
1260
1261         rcu_read_lock();
1262         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
1263         if (ng)
1264                 gid = ng->gid;
1265         rcu_read_unlock();
1266
1267         return gid;
1268 }
1269
1270 /*
1271  * The averaged statistics, shared & private, memory & CPU,
1272  * occupy the first half of the array. The second half of the
1273  * array is for current counters, which are averaged into the
1274  * first set by task_numa_placement.
1275  */
1276 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1277 {
1278         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1279 }
1280
1281 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1282 {
1283         if (!p->numa_faults)
1284                 return 0;
1285
1286         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1287                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1288 }
1289
1290 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1291 {
1292         struct numa_group *ng = deref_task_numa_group(p);
1293
1294         if (!ng)
1295                 return 0;
1296
1297         return ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1298                 ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1299 }
1300
1301 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1302 {
1303         return group->faults[task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, 0)] +
1304                 group->faults[task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, 1)];
1305 }
1306
1307 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng)
1308 {
1309         unsigned long faults = 0;
1310         int node;
1311
1312         for_each_online_node(node) {
1313                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
1314         }
1315
1316         return faults;
1317 }
1318
1319 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng)
1320 {
1321         unsigned long faults = 0;
1322         int node;
1323
1324         for_each_online_node(node) {
1325                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
1326         }
1327
1328         return faults;
1329 }
1330
1331 /*
1332  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1333  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1334  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1335  */
1336 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1337
1338 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1339 {
1340         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1341 }
1342
1343 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1344 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1345                                         int lim_dist, bool task)
1346 {
1347         unsigned long score = 0;
1348         int node, max_dist;
1349
1350         /*
1351          * All nodes are directly connected, and the same distance
1352          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1353          */
1354         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1355                 return 0;
1356
1357         /* sched_max_numa_distance may be changed in parallel. */
1358         max_dist = READ_ONCE(sched_max_numa_distance);
1359         /*
1360          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1361          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1362          */
1363         for_each_online_node(node) {
1364                 unsigned long faults;
1365                 int dist = node_distance(nid, node);
1366
1367                 /*
1368                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1369                  * for placement; nid was already counted.
1370                  */
1371                 if (dist >= max_dist || node == nid)
1372                         continue;
1373
1374                 /*
1375                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1376                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1377                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1378                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1379                  * of each group. Skip other nodes.
1380                  */
1381                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE && dist >= lim_dist)
1382                         continue;
1383
1384                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1385                 if (task)
1386                         faults = task_faults(p, node);
1387                 else
1388                         faults = group_faults(p, node);
1389
1390                 /*
1391                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1392                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1393                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1394                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1395                  * The further away a node is, the less the faults count.
1396                  * This seems to result in good task placement.
1397                  */
1398                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1399                         faults *= (max_dist - dist);
1400                         faults /= (max_dist - LOCAL_DISTANCE);
1401                 }
1402
1403                 score += faults;
1404         }
1405
1406         return score;
1407 }
1408
1409 /*
1410  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1411  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1412  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1413  * evenly spread out between numa nodes.
1414  */
1415 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1416                                         int dist)
1417 {
1418         unsigned long faults, total_faults;
1419
1420         if (!p->numa_faults)
1421                 return 0;
1422
1423         total_faults = p->total_numa_faults;
1424
1425         if (!total_faults)
1426                 return 0;
1427
1428         faults = task_faults(p, nid);
1429         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1430
1431         return 1000 * faults / total_faults;
1432 }
1433
1434 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1435                                          int dist)
1436 {
1437         struct numa_group *ng = deref_task_numa_group(p);
1438         unsigned long faults, total_faults;
1439
1440         if (!ng)
1441                 return 0;
1442
1443         total_faults = ng->total_faults;
1444
1445         if (!total_faults)
1446                 return 0;
1447
1448         faults = group_faults(p, nid);
1449         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1450
1451         return 1000 * faults / total_faults;
1452 }
1453
1454 /*
1455  * If memory tiering mode is enabled, cpupid of slow memory page is
1456  * used to record scan time instead of CPU and PID.  When tiering mode
1457  * is disabled at run time, the scan time (in cpupid) will be
1458  * interpreted as CPU and PID.  So CPU needs to be checked to avoid to
1459  * access out of array bound.
1460  */
1461 static inline bool cpupid_valid(int cpupid)
1462 {
1463         return cpupid_to_cpu(cpupid) < nr_cpu_ids;
1464 }
1465
1466 /*
1467  * For memory tiering mode, if there are enough free pages (more than
1468  * enough watermark defined here) in fast memory node, to take full
1469  * advantage of fast memory capacity, all recently accessed slow
1470  * memory pages will be migrated to fast memory node without
1471  * considering hot threshold.
1472  */
1473 static bool pgdat_free_space_enough(struct pglist_data *pgdat)
1474 {
1475         int z;
1476         unsigned long enough_wmark;
1477
1478         enough_wmark = max(1UL * 1024 * 1024 * 1024 >> PAGE_SHIFT,
1479                            pgdat->node_present_pages >> 4);
1480         for (z = pgdat->nr_zones - 1; z >= 0; z--) {
1481                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + z;
1482
1483                 if (!populated_zone(zone))
1484                         continue;
1485
1486                 if (zone_watermark_ok(zone, 0,
1487                                       wmark_pages(zone, WMARK_PROMO) + enough_wmark,
1488                                       ZONE_MOVABLE, 0))
1489                         return true;
1490         }
1491         return false;
1492 }
1493
1494 /*
1495  * For memory tiering mode, when page tables are scanned, the scan
1496  * time will be recorded in struct page in addition to make page
1497  * PROT_NONE for slow memory page.  So when the page is accessed, in
1498  * hint page fault handler, the hint page fault latency is calculated
1499  * via,
1500  *
1501  *      hint page fault latency = hint page fault time - scan time
1502  *
1503  * The smaller the hint page fault latency, the higher the possibility
1504  * for the page to be hot.
1505  */
1506 static int numa_hint_fault_latency(struct page *page)
1507 {
1508         int last_time, time;
1509
1510         time = jiffies_to_msecs(jiffies);
1511         last_time = xchg_page_access_time(page, time);
1512
1513         return (time - last_time) & PAGE_ACCESS_TIME_MASK;
1514 }
1515
1516 /*
1517  * For memory tiering mode, too high promotion/demotion throughput may
1518  * hurt application latency.  So we provide a mechanism to rate limit
1519  * the number of pages that are tried to be promoted.
1520  */
1521 static bool numa_promotion_rate_limit(struct pglist_data *pgdat,
1522                                       unsigned long rate_limit, int nr)
1523 {
1524         unsigned long nr_cand;
1525         unsigned int now, start;
1526
1527         now = jiffies_to_msecs(jiffies);
1528         mod_node_page_state(pgdat, PGPROMOTE_CANDIDATE, nr);
1529         nr_cand = node_page_state(pgdat, PGPROMOTE_CANDIDATE);
1530         start = pgdat->nbp_rl_start;
1531         if (now - start > MSEC_PER_SEC &&
1532             cmpxchg(&pgdat->nbp_rl_start, start, now) == start)
1533                 pgdat->nbp_rl_nr_cand = nr_cand;
1534         if (nr_cand - pgdat->nbp_rl_nr_cand >= rate_limit)
1535                 return true;
1536         return false;
1537 }
1538
1539 #define NUMA_MIGRATION_ADJUST_STEPS     16
1540
1541 static void numa_promotion_adjust_threshold(struct pglist_data *pgdat,
1542                                             unsigned long rate_limit,
1543                                             unsigned int ref_th)
1544 {
1545         unsigned int now, start, th_period, unit_th, th;
1546         unsigned long nr_cand, ref_cand, diff_cand;
1547
1548         now = jiffies_to_msecs(jiffies);
1549         th_period = sysctl_numa_balancing_scan_period_max;
1550         start = pgdat->nbp_th_start;
1551         if (now - start > th_period &&
1552             cmpxchg(&pgdat->nbp_th_start, start, now) == start) {
1553                 ref_cand = rate_limit *
1554                         sysctl_numa_balancing_scan_period_max / MSEC_PER_SEC;
1555                 nr_cand = node_page_state(pgdat, PGPROMOTE_CANDIDATE);
1556                 diff_cand = nr_cand - pgdat->nbp_th_nr_cand;
1557                 unit_th = ref_th * 2 / NUMA_MIGRATION_ADJUST_STEPS;
1558                 th = pgdat->nbp_threshold ? : ref_th;
1559                 if (diff_cand > ref_cand * 11 / 10)
1560                         th = max(th - unit_th, unit_th);
1561                 else if (diff_cand < ref_cand * 9 / 10)
1562                         th = min(th + unit_th, ref_th * 2);
1563                 pgdat->nbp_th_nr_cand = nr_cand;
1564                 pgdat->nbp_threshold = th;
1565         }
1566 }
1567
1568 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1569                                 int src_nid, int dst_cpu)
1570 {
1571         struct numa_group *ng = deref_curr_numa_group(p);
1572         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1573         int last_cpupid, this_cpupid;
1574
1575         /*
1576          * The pages in slow memory node should be migrated according
1577          * to hot/cold instead of private/shared.
1578          */
1579         if (sysctl_numa_balancing_mode & NUMA_BALANCING_MEMORY_TIERING &&
1580             !node_is_toptier(src_nid)) {
1581                 struct pglist_data *pgdat;
1582                 unsigned long rate_limit;
1583                 unsigned int latency, th, def_th;
1584
1585                 pgdat = NODE_DATA(dst_nid);
1586                 if (pgdat_free_space_enough(pgdat)) {
1587                         /* workload changed, reset hot threshold */
1588                         pgdat->nbp_threshold = 0;
1589                         return true;
1590                 }
1591
1592                 def_th = sysctl_numa_balancing_hot_threshold;
1593                 rate_limit = sysctl_numa_balancing_promote_rate_limit << \
1594                         (20 - PAGE_SHIFT);
1595                 numa_promotion_adjust_threshold(pgdat, rate_limit, def_th);
1596
1597                 th = pgdat->nbp_threshold ? : def_th;
1598                 latency = numa_hint_fault_latency(page);
1599                 if (latency >= th)
1600                         return false;
1601
1602                 return !numa_promotion_rate_limit(pgdat, rate_limit,
1603                                                   thp_nr_pages(page));
1604         }
1605
1606         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1607         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1608
1609         if (!(sysctl_numa_balancing_mode & NUMA_BALANCING_MEMORY_TIERING) &&
1610             !node_is_toptier(src_nid) && !cpupid_valid(last_cpupid))
1611                 return false;
1612
1613         /*
1614          * Allow first faults or private faults to migrate immediately early in
1615          * the lifetime of a task. The magic number 4 is based on waiting for
1616          * two full passes of the "multi-stage node selection" test that is
1617          * executed below.
1618          */
1619         if ((p->numa_preferred_nid == NUMA_NO_NODE || p->numa_scan_seq <= 4) &&
1620             (cpupid_pid_unset(last_cpupid) || cpupid_match_pid(p, last_cpupid)))
1621                 return true;
1622
1623         /*
1624          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1625          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1626          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1627          *
1628          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1629          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1630          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1631          *
1632          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1633          * same result twice in a row, given these samples are fully
1634          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1635          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1636          *
1637          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1638          * act on an unlikely task<->page relation.
1639          */
1640         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1641                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1642                 return false;
1643
1644         /* Always allow migrate on private faults */
1645         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1646                 return true;
1647
1648         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1649         if (!ng)
1650                 return true;
1651
1652         /*
1653          * Destination node is much more heavily used than the source
1654          * node? Allow migration.
1655          */
1656         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1657                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1658                 return true;
1659
1660         /*
1661          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1662          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1663          *
1664          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1665          * --------------- * - > ---------------
1666          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1667          */
1668         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1669                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1670 }
1671
1672 /*
1673  * 'numa_type' describes the node at the moment of load balancing.
1674  */
1675 enum numa_type {
1676         /* The node has spare capacity that can be used to run more tasks.  */
1677         node_has_spare = 0,
1678         /*
1679          * The node is fully used and the tasks don't compete for more CPU
1680          * cycles. Nevertheless, some tasks might wait before running.
1681          */
1682         node_fully_busy,
1683         /*
1684          * The node is overloaded and can't provide expected CPU cycles to all
1685          * tasks.
1686          */
1687         node_overloaded
1688 };
1689
1690 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1691 struct numa_stats {
1692         unsigned long load;
1693         unsigned long runnable;
1694         unsigned long util;
1695         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1696         unsigned long compute_capacity;
1697         unsigned int nr_running;
1698         unsigned int weight;
1699         enum numa_type node_type;
1700         int idle_cpu;
1701 };
1702
1703 static inline bool is_core_idle(int cpu)
1704 {
1705 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
1706         int sibling;
1707
1708         for_each_cpu(sibling, cpu_smt_mask(cpu)) {
1709                 if (cpu == sibling)
1710                         continue;
1711
1712                 if (!idle_cpu(sibling))
1713                         return false;
1714         }
1715 #endif
1716
1717         return true;
1718 }
1719
1720 struct task_numa_env {
1721         struct task_struct *p;
1722
1723         int src_cpu, src_nid;
1724         int dst_cpu, dst_nid;
1725         int imb_numa_nr;
1726
1727         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1728
1729         int imbalance_pct;
1730         int dist;
1731
1732         struct task_struct *best_task;
1733         long best_imp;
1734         int best_cpu;
1735 };
1736
1737 static unsigned long cpu_load(struct rq *rq);
1738 static unsigned long cpu_runnable(struct rq *rq);
1739
1740 static inline enum
1741 numa_type numa_classify(unsigned int imbalance_pct,
1742                          struct numa_stats *ns)
1743 {
1744         if ((ns->nr_running > ns->weight) &&
1745             (((ns->compute_capacity * 100) < (ns->util * imbalance_pct)) ||
1746              ((ns->compute_capacity * imbalance_pct) < (ns->runnable * 100))))
1747                 return node_overloaded;
1748
1749         if ((ns->nr_running < ns->weight) ||
1750             (((ns->compute_capacity * 100) > (ns->util * imbalance_pct)) &&
1751              ((ns->compute_capacity * imbalance_pct) > (ns->runnable * 100))))
1752                 return node_has_spare;
1753
1754         return node_fully_busy;
1755 }
1756
1757 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
1758 /* Forward declarations of select_idle_sibling helpers */
1759 static inline bool test_idle_cores(int cpu);
1760 static inline int numa_idle_core(int idle_core, int cpu)
1761 {
1762         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present) ||
1763             idle_core >= 0 || !test_idle_cores(cpu))
1764                 return idle_core;
1765
1766         /*
1767          * Prefer cores instead of packing HT siblings
1768          * and triggering future load balancing.
1769          */
1770         if (is_core_idle(cpu))
1771                 idle_core = cpu;
1772
1773         return idle_core;
1774 }
1775 #else
1776 static inline int numa_idle_core(int idle_core, int cpu)
1777 {
1778         return idle_core;
1779 }
1780 #endif
1781
1782 /*
1783  * Gather all necessary information to make NUMA balancing placement
1784  * decisions that are compatible with standard load balancer. This
1785  * borrows code and logic from update_sg_lb_stats but sharing a
1786  * common implementation is impractical.
1787  */
1788 static void update_numa_stats(struct task_numa_env *env,
1789                               struct numa_stats *ns, int nid,
1790                               bool find_idle)
1791 {
1792         int cpu, idle_core = -1;
1793
1794         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1795         ns->idle_cpu = -1;
1796
1797         rcu_read_lock();
1798         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1799                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1800
1801                 ns->load += cpu_load(rq);
1802                 ns->runnable += cpu_runnable(rq);
1803                 ns->util += cpu_util_cfs(cpu);
1804                 ns->nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
1805                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1806
1807                 if (find_idle && !rq->nr_running && idle_cpu(cpu)) {
1808                         if (READ_ONCE(rq->numa_migrate_on) ||
1809                             !cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr))
1810                                 continue;
1811
1812                         if (ns->idle_cpu == -1)
1813                                 ns->idle_cpu = cpu;
1814
1815                         idle_core = numa_idle_core(idle_core, cpu);
1816                 }
1817         }
1818         rcu_read_unlock();
1819
1820         ns->weight = cpumask_weight(cpumask_of_node(nid));
1821
1822         ns->node_type = numa_classify(env->imbalance_pct, ns);
1823
1824         if (idle_core >= 0)
1825                 ns->idle_cpu = idle_core;
1826 }
1827
1828 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1829                              struct task_struct *p, long imp)
1830 {
1831         struct rq *rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1832
1833         /* Check if run-queue part of active NUMA balance. */
1834         if (env->best_cpu != env->dst_cpu && xchg(&rq->numa_migrate_on, 1)) {
1835                 int cpu;
1836                 int start = env->dst_cpu;
1837
1838                 /* Find alternative idle CPU. */
1839                 for_each_cpu_wrap(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid), start) {
1840                         if (cpu == env->best_cpu || !idle_cpu(cpu) ||
1841                             !cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr)) {
1842                                 continue;
1843                         }
1844
1845                         env->dst_cpu = cpu;
1846                         rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1847                         if (!xchg(&rq->numa_migrate_on, 1))
1848                                 goto assign;
1849                 }
1850
1851                 /* Failed to find an alternative idle CPU */
1852                 return;
1853         }
1854
1855 assign:
1856         /*
1857          * Clear previous best_cpu/rq numa-migrate flag, since task now
1858          * found a better CPU to move/swap.
1859          */
1860         if (env->best_cpu != -1 && env->best_cpu != env->dst_cpu) {
1861                 rq = cpu_rq(env->best_cpu);
1862                 WRITE_ONCE(rq->numa_migrate_on, 0);
1863         }
1864
1865         if (env->best_task)
1866                 put_task_struct(env->best_task);
1867         if (p)
1868                 get_task_struct(p);
1869
1870         env->best_task = p;
1871         env->best_imp = imp;
1872         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1873 }
1874
1875 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1876                                 struct task_numa_env *env)
1877 {
1878         long imb, old_imb;
1879         long orig_src_load, orig_dst_load;
1880         long src_capacity, dst_capacity;
1881
1882         /*
1883          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1884          *
1885          * src_load        dst_load
1886          * ------------ vs ---------
1887          * src_capacity    dst_capacity
1888          */
1889         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1890         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1891
1892         imb = abs(dst_load * src_capacity - src_load * dst_capacity);
1893
1894         orig_src_load = env->src_stats.load;
1895         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1896
1897         old_imb = abs(orig_dst_load * src_capacity - orig_src_load * dst_capacity);
1898
1899         /* Would this change make things worse? */
1900         return (imb > old_imb);
1901 }
1902
1903 /*
1904  * Maximum NUMA importance can be 1998 (2*999);
1905  * SMALLIMP @ 30 would be close to 1998/64.
1906  * Used to deter task migration.
1907  */
1908 #define SMALLIMP        30
1909
1910 /*
1911  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1912  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1913  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1914  * be exchanged with the source task
1915  */
1916 static bool task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1917                               long taskimp, long groupimp, bool maymove)
1918 {
1919         struct numa_group *cur_ng, *p_ng = deref_curr_numa_group(env->p);
1920         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1921         long imp = p_ng ? groupimp : taskimp;
1922         struct task_struct *cur;
1923         long src_load, dst_load;
1924         int dist = env->dist;
1925         long moveimp = imp;
1926         long load;
1927         bool stopsearch = false;
1928
1929         if (READ_ONCE(dst_rq->numa_migrate_on))
1930                 return false;
1931
1932         rcu_read_lock();
1933         cur = rcu_dereference(dst_rq->curr);
1934         if (cur && ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur)))
1935                 cur = NULL;
1936
1937         /*
1938          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1939          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1940          */
1941         if (cur == env->p) {
1942                 stopsearch = true;
1943                 goto unlock;
1944         }
1945
1946         if (!cur) {
1947                 if (maymove && moveimp >= env->best_imp)
1948                         goto assign;
1949                 else
1950                         goto unlock;
1951         }
1952
1953         /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu. */
1954         if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, cur->cpus_ptr))
1955                 goto unlock;
1956
1957         /*
1958          * Skip this swap candidate if it is not moving to its preferred
1959          * node and the best task is.
1960          */
1961         if (env->best_task &&
1962             env->best_task->numa_preferred_nid == env->src_nid &&
1963             cur->numa_preferred_nid != env->src_nid) {
1964                 goto unlock;
1965         }
1966
1967         /*
1968          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1969          * source and destination node. Calculate the total differential for
1970          * the source task and potential destination task. The more negative
1971          * the value is, the more remote accesses that would be expected to
1972          * be incurred if the tasks were swapped.
1973          *
1974          * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1975          * in any group then look only at task weights.
1976          */
1977         cur_ng = rcu_dereference(cur->numa_group);
1978         if (cur_ng == p_ng) {
1979                 /*
1980                  * Do not swap within a group or between tasks that have
1981                  * no group if there is spare capacity. Swapping does
1982                  * not address the load imbalance and helps one task at
1983                  * the cost of punishing another.
1984                  */
1985                 if (env->dst_stats.node_type == node_has_spare)
1986                         goto unlock;
1987
1988                 imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1989                       task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1990                 /*
1991                  * Add some hysteresis to prevent swapping the
1992                  * tasks within a group over tiny differences.
1993                  */
1994                 if (cur_ng)
1995                         imp -= imp / 16;
1996         } else {
1997                 /*
1998                  * Compare the group weights. If a task is all by itself
1999                  * (not part of a group), use the task weight instead.
2000                  */
2001                 if (cur_ng && p_ng)
2002                         imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
2003                                group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
2004                 else
2005                         imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
2006                                task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
2007         }
2008
2009         /* Discourage picking a task already on its preferred node */
2010         if (cur->numa_preferred_nid == env->dst_nid)
2011                 imp -= imp / 16;
2012
2013         /*
2014          * Encourage picking a task that moves to its preferred node.
2015          * This potentially makes imp larger than it's maximum of
2016          * 1998 (see SMALLIMP and task_weight for why) but in this
2017          * case, it does not matter.
2018          */
2019         if (cur->numa_preferred_nid == env->src_nid)
2020                 imp += imp / 8;
2021
2022         if (maymove && moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
2023                 imp = moveimp;
2024                 cur = NULL;
2025                 goto assign;
2026         }
2027
2028         /*
2029          * Prefer swapping with a task moving to its preferred node over a
2030          * task that is not.
2031          */
2032         if (env->best_task && cur->numa_preferred_nid == env->src_nid &&
2033             env->best_task->numa_preferred_nid != env->src_nid) {
2034                 goto assign;
2035         }
2036
2037         /*
2038          * If the NUMA importance is less than SMALLIMP,
2039          * task migration might only result in ping pong
2040          * of tasks and also hurt performance due to cache
2041          * misses.
2042          */
2043         if (imp < SMALLIMP || imp <= env->best_imp + SMALLIMP / 2)
2044                 goto unlock;
2045
2046         /*
2047          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
2048          */
2049         load = task_h_load(env->p) - task_h_load(cur);
2050         if (!load)
2051                 goto assign;
2052
2053         dst_load = env->dst_stats.load + load;
2054         src_load = env->src_stats.load - load;
2055
2056         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
2057                 goto unlock;
2058
2059 assign:
2060         /* Evaluate an idle CPU for a task numa move. */
2061         if (!cur) {
2062                 int cpu = env->dst_stats.idle_cpu;
2063
2064                 /* Nothing cached so current CPU went idle since the search. */
2065                 if (cpu < 0)
2066                         cpu = env->dst_cpu;
2067
2068                 /*
2069                  * If the CPU is no longer truly idle and the previous best CPU
2070                  * is, keep using it.
2071                  */
2072                 if (!idle_cpu(cpu) && env->best_cpu >= 0 &&
2073                     idle_cpu(env->best_cpu)) {
2074                         cpu = env->best_cpu;
2075                 }
2076
2077                 env->dst_cpu = cpu;
2078         }
2079
2080         task_numa_assign(env, cur, imp);
2081
2082         /*
2083          * If a move to idle is allowed because there is capacity or load
2084          * balance improves then stop the search. While a better swap
2085          * candidate may exist, a search is not free.
2086          */
2087         if (maymove && !cur && env->best_cpu >= 0 && idle_cpu(env->best_cpu))
2088                 stopsearch = true;
2089
2090         /*
2091          * If a swap candidate must be identified and the current best task
2092          * moves its preferred node then stop the search.
2093          */
2094         if (!maymove && env->best_task &&
2095             env->best_task->numa_preferred_nid == env->src_nid) {
2096                 stopsearch = true;
2097         }
2098 unlock:
2099         rcu_read_unlock();
2100
2101         return stopsearch;
2102 }
2103
2104 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
2105                                 long taskimp, long groupimp)
2106 {
2107         bool maymove = false;
2108         int cpu;
2109
2110         /*
2111          * If dst node has spare capacity, then check if there is an
2112          * imbalance that would be overruled by the load balancer.
2113          */
2114         if (env->dst_stats.node_type == node_has_spare) {
2115                 unsigned int imbalance;
2116                 int src_running, dst_running;
2117
2118                 /*
2119                  * Would movement cause an imbalance? Note that if src has
2120                  * more running tasks that the imbalance is ignored as the
2121                  * move improves the imbalance from the perspective of the
2122                  * CPU load balancer.
2123                  * */
2124                 src_running = env->src_stats.nr_running - 1;
2125                 dst_running = env->dst_stats.nr_running + 1;
2126                 imbalance = max(0, dst_running - src_running);
2127                 imbalance = adjust_numa_imbalance(imbalance, dst_running,
2128                                                   env->imb_numa_nr);
2129
2130                 /* Use idle CPU if there is no imbalance */
2131                 if (!imbalance) {
2132                         maymove = true;
2133                         if (env->dst_stats.idle_cpu >= 0) {
2134                                 env->dst_cpu = env->dst_stats.idle_cpu;
2135                                 task_numa_assign(env, NULL, 0);
2136                                 return;
2137                         }
2138                 }
2139         } else {
2140                 long src_load, dst_load, load;
2141                 /*
2142                  * If the improvement from just moving env->p direction is better
2143                  * than swapping tasks around, check if a move is possible.
2144                  */
2145                 load = task_h_load(env->p);
2146                 dst_load = env->dst_stats.load + load;
2147                 src_load = env->src_stats.load - load;
2148                 maymove = !load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env);
2149         }
2150
2151         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
2152                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
2153                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr))
2154                         continue;
2155
2156                 env->dst_cpu = cpu;
2157                 if (task_numa_compare(env, taskimp, groupimp, maymove))
2158                         break;
2159         }
2160 }
2161
2162 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
2163 {
2164         struct task_numa_env env = {
2165                 .p = p,
2166
2167                 .src_cpu = task_cpu(p),
2168                 .src_nid = task_node(p),
2169
2170                 .imbalance_pct = 112,
2171
2172                 .best_task = NULL,
2173                 .best_imp = 0,
2174                 .best_cpu = -1,
2175         };
2176         unsigned long taskweight, groupweight;
2177         struct sched_domain *sd;
2178         long taskimp, groupimp;
2179         struct numa_group *ng;
2180         struct rq *best_rq;
2181         int nid, ret, dist;
2182
2183         /*
2184          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
2185          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
2186          *
2187          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
2188          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
2189          * to satisfy here.
2190          */
2191         rcu_read_lock();
2192         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
2193         if (sd) {
2194                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
2195                 env.imb_numa_nr = sd->imb_numa_nr;
2196         }
2197         rcu_read_unlock();
2198
2199         /*
2200          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
2201          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
2202          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
2203          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
2204          */
2205         if (unlikely(!sd)) {
2206                 sched_setnuma(p, task_node(p));
2207                 return -EINVAL;
2208         }
2209
2210         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
2211         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
2212         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
2213         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
2214         update_numa_stats(&env, &env.src_stats, env.src_nid, false);
2215         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
2216         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
2217         update_numa_stats(&env, &env.dst_stats, env.dst_nid, true);
2218
2219         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
2220         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
2221
2222         /*
2223          * Look at other nodes in these cases:
2224          * - there is no space available on the preferred_nid
2225          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
2226          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
2227          *   we need to check other locations.
2228          */
2229         ng = deref_curr_numa_group(p);
2230         if (env.best_cpu == -1 || (ng && ng->active_nodes > 1)) {
2231                 for_each_node_state(nid, N_CPU) {
2232                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
2233                                 continue;
2234
2235                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
2236                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
2237                                                 dist != env.dist) {
2238                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
2239                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
2240                         }
2241
2242                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
2243                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
2244                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
2245                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
2246                                 continue;
2247
2248                         env.dist = dist;
2249                         env.dst_nid = nid;
2250                         update_numa_stats(&env, &env.dst_stats, env.dst_nid, true);
2251                         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
2252                 }
2253         }
2254
2255         /*
2256          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
2257          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
2258          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
2259          * settle down.
2260          * A task that migrated to a second choice node will be better off
2261          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
2262          */
2263         if (ng) {
2264                 if (env.best_cpu == -1)
2265                         nid = env.src_nid;
2266                 else
2267                         nid = cpu_to_node(env.best_cpu);
2268
2269                 if (nid != p->numa_preferred_nid)
2270                         sched_setnuma(p, nid);
2271         }
2272
2273         /* No better CPU than the current one was found. */
2274         if (env.best_cpu == -1) {
2275                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, NULL, -1);
2276                 return -EAGAIN;
2277         }
2278
2279         best_rq = cpu_rq(env.best_cpu);
2280         if (env.best_task == NULL) {
2281                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
2282                 WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
2283                 if (ret != 0)
2284                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, NULL, env.best_cpu);
2285                 return ret;
2286         }
2287
2288         ret = migrate_swap(p, env.best_task, env.best_cpu, env.src_cpu);
2289         WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
2290
2291         if (ret != 0)
2292                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_task, env.best_cpu);
2293         put_task_struct(env.best_task);
2294         return ret;
2295 }
2296
2297 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
2298 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
2299 {
2300         unsigned long interval = HZ;
2301
2302         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
2303         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == NUMA_NO_NODE || !p->numa_faults))
2304                 return;
2305
2306         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
2307         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
2308         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
2309
2310         /* Success if task is already running on preferred CPU */
2311         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
2312                 return;
2313
2314         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
2315         task_numa_migrate(p);
2316 }
2317
2318 /*
2319  * Find out how many nodes the workload is actively running on. Do this by
2320  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
2321  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
2322  * located.
2323  */
2324 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
2325 {
2326         unsigned long faults, max_faults = 0;
2327         int nid, active_nodes = 0;
2328
2329         for_each_node_state(nid, N_CPU) {
2330                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
2331                 if (faults > max_faults)
2332                         max_faults = faults;
2333         }
2334
2335         for_each_node_state(nid, N_CPU) {
2336                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
2337                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
2338                         active_nodes++;
2339         }
2340
2341         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
2342         numa_group->active_nodes = active_nodes;
2343 }
2344
2345 /*
2346  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
2347  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
2348  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
2349  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
2350  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
2351  */
2352 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
2353 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
2354
2355 /*
2356  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
2357  * our memory is already on our local node, or if the majority of
2358  * the page accesses are shared with other processes.
2359  * Otherwise, decrease the scan period.
2360  */
2361 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
2362                         unsigned long shared, unsigned long private)
2363 {
2364         unsigned int period_slot;
2365         int lr_ratio, ps_ratio;
2366         int diff;
2367
2368         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
2369         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
2370
2371         /*
2372          * If there were no record hinting faults then either the task is
2373          * completely idle or all activity is in areas that are not of interest
2374          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
2375          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
2376          * node is overloaded. In either case, scan slower
2377          */
2378         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
2379                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
2380                         p->numa_scan_period << 1);
2381
2382                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
2383                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2384
2385                 return;
2386         }
2387
2388         /*
2389          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
2390          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
2391          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
2392          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
2393          */
2394         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
2395         lr_ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
2396         ps_ratio = (private * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (private + shared);
2397
2398         if (ps_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
2399                 /*
2400                  * Most memory accesses are local. There is no need to
2401                  * do fast NUMA scanning, since memory is already local.
2402                  */
2403                 int slot = ps_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
2404                 if (!slot)
2405                         slot = 1;
2406                 diff = slot * period_slot;
2407         } else if (lr_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
2408                 /*
2409                  * Most memory accesses are shared with other tasks.
2410                  * There is no point in continuing fast NUMA scanning,
2411                  * since other tasks may just move the memory elsewhere.
2412                  */
2413                 int slot = lr_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
2414                 if (!slot)
2415                         slot = 1;
2416                 diff = slot * period_slot;
2417         } else {
2418                 /*
2419                  * Private memory faults exceed (SLOTS-THRESHOLD)/SLOTS,
2420                  * yet they are not on the local NUMA node. Speed up
2421                  * NUMA scanning to get the memory moved over.
2422                  */
2423                 int ratio = max(lr_ratio, ps_ratio);
2424                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
2425         }
2426
2427         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
2428                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
2429         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2430 }
2431
2432 /*
2433  * Get the fraction of time the task has been running since the last
2434  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
2435  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
2436  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
2437  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
2438  */
2439 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
2440 {
2441         u64 runtime, delta, now;
2442         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
2443         now = p->se.exec_start;
2444         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2445
2446         if (p->last_task_numa_placement) {
2447                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
2448                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
2449
2450                 /* Avoid time going backwards, prevent potential divide error: */
2451                 if (unlikely((s64)*period < 0))
2452                         *period = 0;
2453         } else {
2454                 delta = p->se.avg.load_sum;
2455                 *period = LOAD_AVG_MAX;
2456         }
2457
2458         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
2459         p->last_task_numa_placement = now;
2460
2461         return delta;
2462 }
2463
2464 /*
2465  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
2466  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
2467  * otherwise workloads might not converge.
2468  */
2469 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
2470 {
2471         nodemask_t nodes;
2472         int dist;
2473
2474         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
2475         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
2476                 return nid;
2477
2478         /*
2479          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
2480          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
2481          * both the node itself, and on nearby nodes.
2482          */
2483         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
2484                 unsigned long score, max_score = 0;
2485                 int node, max_node = nid;
2486
2487                 dist = sched_max_numa_distance;
2488
2489                 for_each_node_state(node, N_CPU) {
2490                         score = group_weight(p, node, dist);
2491                         if (score > max_score) {
2492                                 max_score = score;
2493                                 max_node = node;
2494                         }
2495                 }
2496                 return max_node;
2497         }
2498
2499         /*
2500          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
2501          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
2502          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
2503          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
2504          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
2505          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
2506          * keep the complexity of the search down.
2507          */
2508         nodes = node_states[N_CPU];
2509         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
2510                 unsigned long max_faults = 0;
2511                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
2512                 int a, b;
2513
2514                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
2515                 if (!find_numa_distance(dist))
2516                         continue;
2517
2518                 for_each_node_mask(a, nodes) {
2519                         unsigned long faults = 0;
2520                         nodemask_t this_group;
2521                         nodes_clear(this_group);
2522
2523                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
2524                         for_each_node_mask(b, nodes) {
2525                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
2526                                         faults += group_faults(p, b);
2527                                         node_set(b, this_group);
2528                                         node_clear(b, nodes);
2529                                 }
2530                         }
2531
2532                         /* Remember the top group. */
2533                         if (faults > max_faults) {
2534                                 max_faults = faults;
2535                                 max_group = this_group;
2536                                 /*
2537                                  * subtle: at the smallest distance there is
2538                                  * just one node left in each "group", the
2539                                  * winner is the preferred nid.
2540                                  */
2541                                 nid = a;
2542                         }
2543                 }
2544                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
2545                 if (!max_faults)
2546                         break;
2547                 nodes = max_group;
2548         }
2549         return nid;
2550 }
2551
2552 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
2553 {
2554         int seq, nid, max_nid = NUMA_NO_NODE;
2555         unsigned long max_faults = 0;
2556         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
2557         unsigned long total_faults;
2558         u64 runtime, period;
2559         spinlock_t *group_lock = NULL;
2560         struct numa_group *ng;
2561
2562         /*
2563          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
2564          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
2565          * that the field is read in a single access:
2566          */
2567         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
2568         if (p->numa_scan_seq == seq)
2569                 return;
2570         p->numa_scan_seq = seq;
2571         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2572
2573         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
2574                        p->numa_faults_locality[1];
2575         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
2576
2577         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
2578         ng = deref_curr_numa_group(p);
2579         if (ng) {
2580                 group_lock = &ng->lock;
2581                 spin_lock_irq(group_lock);
2582         }
2583
2584         /* Find the node with the highest number of faults */
2585         for_each_online_node(nid) {
2586                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
2587                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
2588                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
2589                 int priv;
2590
2591                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
2592                         long diff, f_diff, f_weight;
2593
2594                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
2595                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
2596                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
2597                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
2598
2599                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
2600                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
2601                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
2602                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
2603
2604                         /*
2605                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
2606                          * count according to CPU use, instead of by the raw
2607                          * number of faults. Tasks with little runtime have
2608                          * little over-all impact on throughput, and thus their
2609                          * faults are less important.
2610                          */
2611                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
2612                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
2613                                    (total_faults + 1);
2614                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
2615                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
2616
2617                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
2618                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
2619                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
2620                         p->total_numa_faults += diff;
2621                         if (ng) {
2622                                 /*
2623                                  * safe because we can only change our own group
2624                                  *
2625                                  * mem_idx represents the offset for a given
2626                                  * nid and priv in a specific region because it
2627                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2628                                  */
2629                                 ng->faults[mem_idx] += diff;
2630                                 ng->faults[cpu_idx] += f_diff;
2631                                 ng->total_faults += diff;
2632                                 group_faults += ng->faults[mem_idx];
2633                         }
2634                 }
2635
2636                 if (!ng) {
2637                         if (faults > max_faults) {
2638                                 max_faults = faults;
2639                                 max_nid = nid;
2640                         }
2641                 } else if (group_faults > max_faults) {
2642                         max_faults = group_faults;
2643                         max_nid = nid;
2644                 }
2645         }
2646
2647         /* Cannot migrate task to CPU-less node */
2648         if (max_nid != NUMA_NO_NODE && !node_state(max_nid, N_CPU)) {
2649                 int near_nid = max_nid;
2650                 int distance, near_distance = INT_MAX;
2651
2652                 for_each_node_state(nid, N_CPU) {
2653                         distance = node_distance(max_nid, nid);
2654                         if (distance < near_distance) {
2655                                 near_nid = nid;
2656                                 near_distance = distance;
2657                         }
2658                 }
2659                 max_nid = near_nid;
2660         }
2661
2662         if (ng) {
2663                 numa_group_count_active_nodes(ng);
2664                 spin_unlock_irq(group_lock);
2665                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_nid);
2666         }
2667
2668         if (max_faults) {
2669                 /* Set the new preferred node */
2670                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2671                         sched_setnuma(p, max_nid);
2672         }
2673
2674         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2675 }
2676
2677 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2678 {
2679         return refcount_inc_not_zero(&grp->refcount);
2680 }
2681
2682 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2683 {
2684         if (refcount_dec_and_test(&grp->refcount))
2685                 kfree_rcu(grp, rcu);
2686 }
2687
2688 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2689                         int *priv)
2690 {
2691         struct numa_group *grp, *my_grp;
2692         struct task_struct *tsk;
2693         bool join = false;
2694         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2695         int i;
2696
2697         if (unlikely(!deref_curr_numa_group(p))) {
2698                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2699                                     NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS *
2700                                     nr_node_ids * sizeof(unsigned long);
2701
2702                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2703                 if (!grp)
2704                         return;
2705
2706                 refcount_set(&grp->refcount, 1);
2707                 grp->active_nodes = 1;
2708                 grp->max_faults_cpu = 0;
2709                 spin_lock_init(&grp->lock);
2710                 grp->gid = p->pid;
2711
2712                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2713                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2714
2715                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2716
2717                 grp->nr_tasks++;
2718                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2719         }
2720
2721         rcu_read_lock();
2722         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2723
2724         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2725                 goto no_join;
2726
2727         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2728         if (!grp)
2729                 goto no_join;
2730
2731         my_grp = deref_curr_numa_group(p);
2732         if (grp == my_grp)
2733                 goto no_join;
2734
2735         /*
2736          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2737          * the other task will join us.
2738          */
2739         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2740                 goto no_join;
2741
2742         /*
2743          * Tie-break on the grp address.
2744          */
2745         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2746                 goto no_join;
2747
2748         /* Always join threads in the same process. */
2749         if (tsk->mm == current->mm)
2750                 join = true;
2751
2752         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2753         if (flags & TNF_SHARED)
2754                 join = true;
2755
2756         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2757         *priv = !join;
2758
2759         if (join && !get_numa_group(grp))
2760                 goto no_join;
2761
2762         rcu_read_unlock();
2763
2764         if (!join)
2765                 return;
2766
2767         WARN_ON_ONCE(irqs_disabled());
2768         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2769
2770         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2771                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2772                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2773         }
2774         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2775         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2776
2777         my_grp->nr_tasks--;
2778         grp->nr_tasks++;
2779
2780         spin_unlock(&my_grp->lock);
2781         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2782
2783         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2784
2785         put_numa_group(my_grp);
2786         return;
2787
2788 no_join:
2789         rcu_read_unlock();
2790         return;
2791 }
2792
2793 /*
2794  * Get rid of NUMA statistics associated with a task (either current or dead).
2795  * If @final is set, the task is dead and has reached refcount zero, so we can
2796  * safely free all relevant data structures. Otherwise, there might be
2797  * concurrent reads from places like load balancing and procfs, and we should
2798  * reset the data back to default state without freeing ->numa_faults.
2799  */
2800 void task_numa_free(struct task_struct *p, bool final)
2801 {
2802         /* safe: p either is current or is being freed by current */
2803         struct numa_group *grp = rcu_dereference_raw(p->numa_group);
2804         unsigned long *numa_faults = p->numa_faults;
2805         unsigned long flags;
2806         int i;
2807
2808         if (!numa_faults)
2809                 return;
2810
2811         if (grp) {
2812                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2813                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2814                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2815                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2816
2817                 grp->nr_tasks--;
2818                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2819                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2820                 put_numa_group(grp);
2821         }
2822
2823         if (final) {
2824                 p->numa_faults = NULL;
2825                 kfree(numa_faults);
2826         } else {
2827                 p->total_numa_faults = 0;
2828                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2829                         numa_faults[i] = 0;
2830         }
2831 }
2832
2833 /*
2834  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2835  */
2836 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2837 {
2838         struct task_struct *p = current;
2839         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2840         int cpu_node = task_node(current);
2841         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2842         struct numa_group *ng;
2843         int priv;
2844
2845         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2846                 return;
2847
2848         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2849         if (!p->mm)
2850                 return;
2851
2852         /*
2853          * NUMA faults statistics are unnecessary for the slow memory
2854          * node for memory tiering mode.
2855          */
2856         if (!node_is_toptier(mem_node) &&
2857             (sysctl_numa_balancing_mode & NUMA_BALANCING_MEMORY_TIERING ||
2858              !cpupid_valid(last_cpupid)))
2859                 return;
2860
2861         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2862         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2863                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2864                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2865
2866                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2867                 if (!p->numa_faults)
2868                         return;
2869
2870                 p->total_numa_faults = 0;
2871                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2872         }
2873
2874         /*
2875          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2876          * to be private if the accessing pid has not changed
2877          */
2878         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2879                 priv = 1;
2880         } else {
2881                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2882                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2883                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2884         }
2885
2886         /*
2887          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2888          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2889          * actively using should be counted as local. This allows the
2890          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2891          */
2892         ng = deref_curr_numa_group(p);
2893         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
2894                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
2895                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
2896                 local = 1;
2897
2898         /*
2899          * Retry to migrate task to preferred node periodically, in case it
2900          * previously failed, or the scheduler moved us.
2901          */
2902         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry)) {
2903                 task_numa_placement(p);
2904                 numa_migrate_preferred(p);
2905         }
2906
2907         if (migrated)
2908                 p->numa_pages_migrated += pages;
2909         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2910                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2911
2912         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2913         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2914         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2915 }
2916
2917 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2918 {
2919         /*
2920          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2921          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2922          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2923          * much of an issue though, since this is just used for
2924          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2925          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2926          */
2927         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2928         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2929 }
2930
2931 /*
2932  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2933  * Triggered from task_tick_numa().
2934  */
2935 static void task_numa_work(struct callback_head *work)
2936 {
2937         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2938         struct task_struct *p = current;
2939         struct mm_struct *mm = p->mm;
2940         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2941         MA_STATE(mas, &mm->mm_mt, 0, 0);
2942         struct vm_area_struct *vma;
2943         unsigned long start, end;
2944         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2945         long pages, virtpages;
2946
2947         SCHED_WARN_ON(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2948
2949         work->next = work;
2950         /*
2951          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2952          *
2953          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2954          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2955          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2956          * work.
2957          */
2958         if (p->flags & PF_EXITING)
2959                 return;
2960
2961         if (!mm->numa_next_scan) {
2962                 mm->numa_next_scan = now +
2963                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2964         }
2965
2966         /*
2967          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2968          */
2969         migrate = mm->numa_next_scan;
2970         if (time_before(now, migrate))
2971                 return;
2972
2973         if (p->numa_scan_period == 0) {
2974                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2975                 p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
2976         }
2977
2978         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2979         if (!try_cmpxchg(&mm->numa_next_scan, &migrate, next_scan))
2980                 return;
2981
2982         /*
2983          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2984          * the next time around.
2985          */
2986         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2987
2988         start = mm->numa_scan_offset;
2989         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2990         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2991         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2992         if (!pages)
2993                 return;
2994
2995
2996         if (!mmap_read_trylock(mm))
2997                 return;
2998         mas_set(&mas, start);
2999         vma = mas_find(&mas, ULONG_MAX);
3000         if (!vma) {
3001                 reset_ptenuma_scan(p);
3002                 start = 0;
3003                 mas_set(&mas, start);
3004                 vma = mas_find(&mas, ULONG_MAX);
3005         }
3006
3007         for (; vma; vma = mas_find(&mas, ULONG_MAX)) {
3008                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
3009                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
3010                         continue;
3011                 }
3012
3013                 /*
3014                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
3015                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
3016                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
3017                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
3018                  */
3019                 if (!vma->vm_mm ||
3020                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
3021                         continue;
3022
3023                 /*
3024                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
3025                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
3026                  */
3027                 if (!vma_is_accessible(vma))
3028                         continue;
3029
3030                 do {
3031                         start = max(start, vma->vm_start);
3032                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
3033                         end = min(end, vma->vm_end);
3034                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
3035
3036                         /*
3037                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
3038                          * hpages that have at least one present PTE that
3039                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
3040                          * areas that are unused or already full of prot_numa
3041                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
3042                          * areas faster.
3043                          */
3044                         if (nr_pte_updates)
3045                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
3046                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
3047
3048                         start = end;
3049                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
3050                                 goto out;
3051
3052                         cond_resched();
3053                 } while (end != vma->vm_end);
3054         }
3055
3056 out:
3057         /*
3058          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
3059          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
3060          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
3061          * scanner to the start so check it now.
3062          */
3063         if (vma)
3064                 mm->numa_scan_offset = start;
3065         else
3066                 reset_ptenuma_scan(p);
3067         mmap_read_unlock(mm);
3068
3069         /*
3070          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
3071          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
3072          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
3073          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
3074          */
3075         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
3076                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
3077                 p->node_stamp += 32 * diff;
3078         }
3079 }
3080
3081 void init_numa_balancing(unsigned long clone_flags, struct task_struct *p)
3082 {
3083         int mm_users = 0;
3084         struct mm_struct *mm = p->mm;
3085
3086         if (mm) {
3087                 mm_users = atomic_read(&mm->mm_users);
3088                 if (mm_users == 1) {
3089                         mm->numa_next_scan = jiffies + msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
3090                         mm->numa_scan_seq = 0;
3091                 }
3092         }
3093         p->node_stamp                   = 0;
3094         p->numa_scan_seq                = mm ? mm->numa_scan_seq : 0;
3095         p->numa_scan_period             = sysctl_numa_balancing_scan_delay;
3096         p->numa_migrate_retry           = 0;
3097         /* Protect against double add, see task_tick_numa and task_numa_work */
3098         p->numa_work.next               = &p->numa_work;
3099         p->numa_faults                  = NULL;
3100         p->numa_pages_migrated          = 0;
3101         p->total_numa_faults            = 0;
3102         RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
3103         p->last_task_numa_placement     = 0;
3104         p->last_sum_exec_runtime        = 0;
3105
3106         init_task_work(&p->numa_work, task_numa_work);
3107
3108         /* New address space, reset the preferred nid */
3109         if (!(clone_flags & CLONE_VM)) {
3110                 p->numa_preferred_nid = NUMA_NO_NODE;
3111                 return;
3112         }
3113
3114         /*
3115          * New thread, keep existing numa_preferred_nid which should be copied
3116          * already by arch_dup_task_struct but stagger when scans start.
3117          */
3118         if (mm) {
3119                 unsigned int delay;
3120
3121                 delay = min_t(unsigned int, task_scan_max(current),
3122                         current->numa_scan_period * mm_users * NSEC_PER_MSEC);
3123                 delay += 2 * TICK_NSEC;
3124                 p->node_stamp = delay;
3125         }
3126 }
3127
3128 /*
3129  * Drive the periodic memory faults..
3130  */
3131 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
3132 {
3133         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
3134         u64 period, now;
3135
3136         /*
3137          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
3138          */
3139         if (!curr->mm || (curr->flags & (PF_EXITING | PF_KTHREAD)) || work->next != work)
3140                 return;
3141
3142         /*
3143          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
3144          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
3145          * task needs to have done some actual work before we bother with
3146          * NUMA placement.
3147          */
3148         now = curr->se.sum_exec_runtime;
3149         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
3150
3151         if (now > curr->node_stamp + period) {
3152                 if (!curr->node_stamp)
3153                         curr->numa_scan_period = task_scan_start(curr);
3154                 curr->node_stamp += period;
3155
3156                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan))
3157                         task_work_add(curr, work, TWA_RESUME);
3158         }
3159 }
3160
3161 static void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
3162 {
3163         int src_nid = cpu_to_node(task_cpu(p));
3164         int dst_nid = cpu_to_node(new_cpu);
3165
3166         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
3167                 return;
3168
3169         if (!p->mm || !p->numa_faults || (p->flags & PF_EXITING))
3170                 return;
3171
3172         if (src_nid == dst_nid)
3173                 return;
3174
3175         /*
3176          * Allow resets if faults have been trapped before one scan
3177          * has completed. This is most likely due to a new task that
3178          * is pulled cross-node due to wakeups or load balancing.
3179          */
3180         if (p->numa_scan_seq) {
3181                 /*
3182                  * Avoid scan adjustments if moving to the preferred
3183                  * node or if the task was not previously running on
3184                  * the preferred node.
3185                  */
3186                 if (dst_nid == p->numa_preferred_nid ||
3187                     (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE &&
3188                         src_nid != p->numa_preferred_nid))
3189                         return;
3190         }
3191
3192         p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
3193 }
3194
3195 #else
3196 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
3197 {
3198 }
3199
3200 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
3201 {
3202 }
3203
3204 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
3205 {
3206 }
3207
3208 static inline void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
3209 {
3210 }
3211
3212 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
3213
3214 static void
3215 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3216 {
3217         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3218 #ifdef CONFIG_SMP
3219         if (entity_is_task(se)) {
3220                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3221
3222                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
3223                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
3224         }
3225 #endif
3226         cfs_rq->nr_running++;
3227         if (se_is_idle(se))
3228                 cfs_rq->idle_nr_running++;
3229 }
3230
3231 static void
3232 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3233 {
3234         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3235 #ifdef CONFIG_SMP
3236         if (entity_is_task(se)) {
3237                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
3238                 list_del_init(&se->group_node);
3239         }
3240 #endif
3241         cfs_rq->nr_running--;
3242         if (se_is_idle(se))
3243                 cfs_rq->idle_nr_running--;
3244 }
3245
3246 /*
3247  * Signed add and clamp on underflow.
3248  *
3249  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
3250  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
3251  * values.
3252  */
3253 #define add_positive(_ptr, _val) do {                           \
3254         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3255         typeof(_val) val = (_val);                              \
3256         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
3257                                                                 \
3258         res = var + val;                                        \
3259                                                                 \
3260         if (val < 0 && res > var)                               \
3261                 res = 0;                                        \
3262                                                                 \
3263         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
3264 } while (0)
3265
3266 /*
3267  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
3268  *
3269  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
3270  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
3271  * values.
3272  */
3273 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
3274         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3275         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
3276         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
3277         res = var - val;                                        \
3278         if (res > var)                                          \
3279                 res = 0;                                        \
3280         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
3281 } while (0)
3282
3283 /*
3284  * Remove and clamp on negative, from a local variable.
3285  *
3286  * A variant of sub_positive(), which does not use explicit load-store
3287  * and is thus optimized for local variable updates.
3288  */
3289 #define lsub_positive(_ptr, _val) do {                          \
3290         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3291         *ptr -= min_t(typeof(*ptr), *ptr, _val);                \
3292 } while (0)
3293
3294 #ifdef CONFIG_SMP
3295 static inline void
3296 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3297 {
3298         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
3299         cfs_rq->avg.load_sum += se_weight(se) * se->avg.load_sum;
3300 }
3301
3302 static inline void
3303 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3304 {
3305         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
3306         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se_weight(se) * se->avg.load_sum);
3307         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
3308         cfs_rq->avg.load_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.load_sum,
3309                                           cfs_rq->avg.load_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
3310 }
3311 #else
3312 static inline void
3313 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
3314 static inline void
3315 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
3316 #endif
3317
3318 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
3319                             unsigned long weight)
3320 {
3321         if (se->on_rq) {
3322                 /* commit outstanding execution time */
3323                 if (cfs_rq->curr == se)
3324                         update_curr(cfs_rq);
3325                 update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3326         }
3327         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
3328
3329         update_load_set(&se->load, weight);
3330
3331 #ifdef CONFIG_SMP
3332         do {
3333                 u32 divider = get_pelt_divider(&se->avg);
3334
3335                 se->avg.load_avg = div_u64(se_weight(se) * se->avg.load_sum, divider);
3336         } while (0);
3337 #endif
3338
3339         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
3340         if (se->on_rq)
3341                 update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3342
3343 }
3344
3345 void reweight_task(struct task_struct *p, int prio)
3346 {
3347         struct sched_entity *se = &p->se;
3348         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3349         struct load_weight *load = &se->load;
3350         unsigned long weight = scale_load(sched_prio_to_weight[prio]);
3351
3352         reweight_entity(cfs_rq, se, weight);
3353         load->inv_weight = sched_prio_to_wmult[prio];
3354 }
3355
3356 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
3357
3358 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3359 #ifdef CONFIG_SMP
3360 /*
3361  * All this does is approximate the hierarchical proportion which includes that
3362  * global sum we all love to hate.
3363  *
3364  * That is, the weight of a group entity, is the proportional share of the
3365  * group weight based on the group runqueue weights. That is:
3366  *
3367  *                     tg->weight * grq->load.weight
3368  *   ge->load.weight = -----------------------------               (1)
3369  *                       \Sum grq->load.weight
3370  *
3371  * Now, because computing that sum is prohibitively expensive to compute (been
3372  * there, done that) we approximate it with this average stuff. The average
3373  * moves slower and therefore the approximation is cheaper and more stable.
3374  *
3375  * So instead of the above, we substitute:
3376  *
3377  *   grq->load.weight -> grq->avg.load_avg                         (2)
3378  *
3379  * which yields the following:
3380  *
3381  *                     tg->weight * grq->avg.load_avg
3382  *   ge->load.weight = ------------------------------              (3)
3383  *                             tg->load_avg
3384  *
3385  * Where: tg->load_avg ~= \Sum grq->avg.load_avg
3386  *
3387  * That is shares_avg, and it is right (given the approximation (2)).
3388  *
3389  * The problem with it is that because the average is slow -- it was designed
3390  * to be exactly that of course -- this leads to transients in boundary
3391  * conditions. In specific, the case where the group was idle and we start the
3392  * one task. It takes time for our CPU's grq->avg.load_avg to build up,
3393  * yielding bad latency etc..
3394  *
3395  * Now, in that special case (1) reduces to:
3396  *
3397  *                     tg->weight * grq->load.weight
3398  *   ge->load.weight = ----------------------------- = tg->weight   (4)
3399  *                         grp->load.weight
3400  *
3401  * That is, the sum collapses because all other CPUs are idle; the UP scenario.
3402  *
3403  * So what we do is modify our approximation (3) to approach (4) in the (near)
3404  * UP case, like:
3405  *
3406  *   ge->load.weight =
3407  *
3408  *              tg->weight * grq->load.weight
3409  *     ---------------------------------------------------         (5)
3410  *     tg->load_avg - grq->avg.load_avg + grq->load.weight
3411  *
3412  * But because grq->load.weight can drop to 0, resulting in a divide by zero,
3413  * we need to use grq->avg.load_avg as its lower bound, which then gives:
3414  *
3415  *
3416  *                     tg->weight * grq->load.weight
3417  *   ge->load.weight = -----------------------------               (6)
3418  *                             tg_load_avg'
3419  *
3420  * Where:
3421  *
3422  *   tg_load_avg' = tg->load_avg - grq->avg.load_avg +
3423  *                  max(grq->load.weight, grq->avg.load_avg)
3424  *
3425  * And that is shares_weight and is icky. In the (near) UP case it approaches
3426  * (4) while in the normal case it approaches (3). It consistently
3427  * overestimates the ge->load.weight and therefore:
3428  *
3429  *   \Sum ge->load.weight >= tg->weight
3430  *
3431  * hence icky!
3432  */
3433 static long calc_group_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
3434 {
3435         long tg_weight, tg_shares, load, shares;
3436         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3437
3438         tg_shares = READ_ONCE(tg->shares);
3439
3440         load = max(scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->avg.load_avg);
3441
3442         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
3443
3444         /* Ensure tg_weight >= load */
3445         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3446         tg_weight += load;
3447
3448         shares = (tg_shares * load);
3449         if (tg_weight)
3450                 shares /= tg_weight;
3451
3452         /*
3453          * MIN_SHARES has to be unscaled here to support per-CPU partitioning
3454          * of a group with small tg->shares value. It is a floor value which is
3455          * assigned as a minimum load.weight to the sched_entity representing
3456          * the group on a CPU.
3457          *
3458          * E.g. on 64-bit for a group with tg->shares of scale_load(15)=15*1024
3459          * on an 8-core system with 8 tasks each runnable on one CPU shares has
3460          * to be 15*1024*1/8=1920 instead of scale_load(MIN_SHARES)=2*1024. In
3461          * case no task is runnable on a CPU MIN_SHARES=2 should be returned
3462          * instead of 0.
3463          */
3464         return clamp_t(long, shares, MIN_SHARES, tg_shares);
3465 }
3466 #endif /* CONFIG_SMP */
3467
3468 /*
3469  * Recomputes the group entity based on the current state of its group
3470  * runqueue.
3471  */
3472 static void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3473 {
3474         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3475         long shares;
3476
3477         if (!gcfs_rq)
3478                 return;
3479
3480         if (throttled_hierarchy(gcfs_rq))
3481                 return;
3482
3483 #ifndef CONFIG_SMP
3484         shares = READ_ONCE(gcfs_rq->tg->shares);
3485
3486         if (likely(se->load.weight == shares))
3487                 return;
3488 #else
3489         shares   = calc_group_shares(gcfs_rq);
3490 #endif
3491
3492         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
3493 }
3494
3495 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3496 static inline void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3497 {
3498 }
3499 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3500
3501 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq, int flags)
3502 {
3503         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3504
3505         if (&rq->cfs == cfs_rq) {
3506                 /*
3507                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
3508                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
3509                  * a real problem.
3510                  *
3511                  * It will not get called when we go idle, because the idle
3512                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
3513                  * number include things like RT tasks.
3514                  *
3515                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
3516                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
3517                  *
3518                  * See cpu_util_cfs().
3519                  */
3520                 cpufreq_update_util(rq, flags);
3521         }
3522 }
3523
3524 #ifdef CONFIG_SMP
3525 static inline bool load_avg_is_decayed(struct sched_avg *sa)
3526 {
3527         if (sa->load_sum)
3528                 return false;
3529
3530         if (sa->util_sum)
3531                 return false;
3532
3533         if (sa->runnable_sum)
3534                 return false;
3535
3536         /*
3537          * _avg must be null when _sum are null because _avg = _sum / divider
3538          * Make sure that rounding and/or propagation of PELT values never
3539          * break this.
3540          */
3541         SCHED_WARN_ON(sa->load_avg ||
3542                       sa->util_avg ||
3543                       sa->runnable_avg);
3544
3545         return true;
3546 }
3547
3548 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3549 {
3550         return u64_u32_load_copy(cfs_rq->avg.last_update_time,
3551                                  cfs_rq->last_update_time_copy);
3552 }
3553 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3554 /*
3555  * Because list_add_leaf_cfs_rq always places a child cfs_rq on the list
3556  * immediately before a parent cfs_rq, and cfs_rqs are removed from the list
3557  * bottom-up, we only have to test whether the cfs_rq before us on the list
3558  * is our child.
3559  * If cfs_rq is not on the list, test whether a child needs its to be added to
3560  * connect a branch to the tree  * (see list_add_leaf_cfs_rq() for details).
3561  */
3562 static inline bool child_cfs_rq_on_list(struct cfs_rq *cfs_rq)
3563 {
3564         struct cfs_rq *prev_cfs_rq;
3565         struct list_head *prev;
3566
3567         if (cfs_rq->on_list) {
3568                 prev = cfs_rq->leaf_cfs_rq_list.prev;
3569         } else {
3570                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3571
3572                 prev = rq->tmp_alone_branch;
3573         }
3574
3575         prev_cfs_rq = container_of(prev, struct cfs_rq, leaf_cfs_rq_list);
3576
3577         return (prev_cfs_rq->tg->parent == cfs_rq->tg);
3578 }
3579
3580 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
3581 {
3582         if (cfs_rq->load.weight)
3583                 return false;
3584
3585         if (!load_avg_is_decayed(&cfs_rq->avg))
3586                 return false;
3587
3588         if (child_cfs_rq_on_list(cfs_rq))
3589                 return false;
3590
3591         return true;
3592 }
3593
3594 /**
3595  * update_tg_load_avg - update the tg's load avg
3596  * @cfs_rq: the cfs_rq whose avg changed
3597  *
3598  * This function 'ensures': tg->load_avg := \Sum tg->cfs_rq[]->avg.load.
3599  * However, because tg->load_avg is a global value there are performance
3600  * considerations.
3601  *
3602  * In order to avoid having to look at the other cfs_rq's, we use a
3603  * differential update where we store the last value we propagated. This in
3604  * turn allows skipping updates if the differential is 'small'.
3605  *
3606  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share().
3607  */
3608 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3609 {
3610         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3611
3612         /*
3613          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
3614          */
3615         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
3616                 return;
3617
3618         if (abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
3619                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
3620                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
3621         }
3622 }
3623
3624 /*
3625  * Called within set_task_rq() right before setting a task's CPU. The
3626  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
3627  * including the state of rq->lock, should be made.
3628  */
3629 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
3630                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
3631 {
3632         u64 p_last_update_time;
3633         u64 n_last_update_time;
3634
3635         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
3636                 return;
3637
3638         /*
3639          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
3640          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
3641          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
3642          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
3643          * the wakee more load sounds not bad.
3644          */
3645         if (!(se->avg.last_update_time && prev))
3646                 return;
3647
3648         p_last_update_time = cfs_rq_last_update_time(prev);
3649         n_last_update_time = cfs_rq_last_update_time(next);
3650
3651         __update_load_avg_blocked_se(p_last_update_time, se);
3652         se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
3653 }
3654
3655 /*
3656  * When on migration a sched_entity joins/leaves the PELT hierarchy, we need to
3657  * propagate its contribution. The key to this propagation is the invariant
3658  * that for each group:
3659  *
3660  *   ge->avg == grq->avg                                                (1)
3661  *
3662  * _IFF_ we look at the pure running and runnable sums. Because they
3663  * represent the very same entity, just at different points in the hierarchy.
3664  *
3665  * Per the above update_tg_cfs_util() and update_tg_cfs_runnable() are trivial
3666  * and simply copies the running/runnable sum over (but still wrong, because
3667  * the group entity and group rq do not have their PELT windows aligned).
3668  *
3669  * However, update_tg_cfs_load() is more complex. So we have:
3670  *
3671  *   ge->avg.load_avg = ge->load.weight * ge->avg.runnable_avg          (2)
3672  *
3673  * And since, like util, the runnable part should be directly transferable,
3674  * the following would _appear_ to be the straight forward approach:
3675  *
3676  *   grq->avg.load_avg = grq->load.weight * grq->avg.runnable_avg       (3)
3677  *
3678  * And per (1) we have:
3679  *
3680  *   ge->avg.runnable_avg == grq->avg.runnable_avg
3681  *
3682  * Which gives:
3683  *
3684  *                      ge->load.weight * grq->avg.load_avg
3685  *   ge->avg.load_avg = -----------------------------------             (4)
3686  *                               grq->load.weight
3687  *
3688  * Except that is wrong!
3689  *
3690  * Because while for entities historical weight is not important and we
3691  * really only care about our future and therefore can consider a pure
3692  * runnable sum, runqueues can NOT do this.
3693  *
3694  * We specifically want runqueues to have a load_avg that includes
3695  * historical weights. Those represent the blocked load, the load we expect
3696  * to (shortly) return to us. This only works by keeping the weights as
3697  * integral part of the sum. We therefore cannot decompose as per (3).
3698  *
3699  * Another reason this doesn't work is that runnable isn't a 0-sum entity.
3700  * Imagine a rq with 2 tasks that each are runnable 2/3 of the time. Then the
3701  * rq itself is runnable anywhere between 2/3 and 1 depending on how the
3702  * runnable section of these tasks overlap (or not). If they were to perfectly
3703  * align the rq as a whole would be runnable 2/3 of the time. If however we
3704  * always have at least 1 runnable task, the rq as a whole is always runnable.
3705  *
3706  * So we'll have to approximate.. :/
3707  *
3708  * Given the constraint:
3709  *
3710  *   ge->avg.running_sum <= ge->avg.runnable_sum <= LOAD_AVG_MAX
3711  *
3712  * We can construct a rule that adds runnable to a rq by assuming minimal
3713  * overlap.
3714  *
3715  * On removal, we'll assume each task is equally runnable; which yields:
3716  *
3717  *   grq->avg.runnable_sum = grq->avg.load_sum / grq->load.weight
3718  *
3719  * XXX: only do this for the part of runnable > running ?
3720  *
3721  */
3722 static inline void
3723 update_tg_cfs_util(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3724 {
3725         long delta_sum, delta_avg = gcfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg;
3726         u32 new_sum, divider;
3727
3728         /* Nothing to update */
3729         if (!delta_avg)
3730                 return;
3731
3732         /*
3733          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3734          * See ___update_load_avg() for details.
3735          */
3736         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3737
3738
3739         /* Set new sched_entity's utilization */
3740         se->avg.util_avg = gcfs_rq->avg.util_avg;
3741         new_sum = se->avg.util_avg * divider;
3742         delta_sum = (long)new_sum - (long)se->avg.util_sum;
3743         se->avg.util_sum = new_sum;
3744
3745         /* Update parent cfs_rq utilization */
3746         add_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, delta_avg);
3747         add_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, delta_sum);
3748
3749         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
3750         cfs_rq->avg.util_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.util_sum,
3751                                           cfs_rq->avg.util_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
3752 }
3753
3754 static inline void
3755 update_tg_cfs_runnable(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3756 {
3757         long delta_sum, delta_avg = gcfs_rq->avg.runnable_avg - se->avg.runnable_avg;
3758         u32 new_sum, divider;
3759
3760         /* Nothing to update */
3761         if (!delta_avg)
3762                 return;
3763
3764         /*
3765          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3766          * See ___update_load_avg() for details.
3767          */
3768         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3769
3770         /* Set new sched_entity's runnable */
3771         se->avg.runnable_avg = gcfs_rq->avg.runnable_avg;
3772         new_sum = se->avg.runnable_avg * divider;
3773         delta_sum = (long)new_sum - (long)se->avg.runnable_sum;
3774         se->avg.runnable_sum = new_sum;
3775
3776         /* Update parent cfs_rq runnable */
3777         add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_avg, delta_avg);
3778         add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_sum, delta_sum);
3779         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
3780         cfs_rq->avg.runnable_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.runnable_sum,
3781                                               cfs_rq->avg.runnable_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
3782 }
3783
3784 static inline void
3785 update_tg_cfs_load(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3786 {
3787         long delta_avg, running_sum, runnable_sum = gcfs_rq->prop_runnable_sum;
3788         unsigned long load_avg;
3789         u64 load_sum = 0;
3790         s64 delta_sum;
3791         u32 divider;
3792
3793         if (!runnable_sum)
3794                 return;
3795
3796         gcfs_rq->prop_runnable_sum = 0;
3797
3798         /*
3799          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3800          * See ___update_load_avg() for details.
3801          */
3802         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3803
3804         if (runnable_sum >= 0) {
3805                 /*
3806                  * Add runnable; clip at LOAD_AVG_MAX. Reflects that until
3807                  * the CPU is saturated running == runnable.
3808                  */
3809                 runnable_sum += se->avg.load_sum;
3810                 runnable_sum = min_t(long, runnable_sum, divider);
3811         } else {
3812                 /*
3813                  * Estimate the new unweighted runnable_sum of the gcfs_rq by
3814                  * assuming all tasks are equally runnable.
3815                  */
3816                 if (scale_load_down(gcfs_rq->load.weight)) {
3817                         load_sum = div_u64(gcfs_rq->avg.load_sum,
3818                                 scale_load_down(gcfs_rq->load.weight));
3819                 }
3820
3821                 /* But make sure to not inflate se's runnable */
3822                 runnable_sum = min(se->avg.load_sum, load_sum);
3823         }
3824
3825         /*
3826          * runnable_sum can't be lower than running_sum
3827          * Rescale running sum to be in the same range as runnable sum
3828          * running_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX <<  SCHED_CAPACITY_SHIFT]
3829          * runnable_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX]
3830          */
3831         running_sum = se->avg.util_sum >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
3832         runnable_sum = max(runnable_sum, running_sum);
3833
3834         load_sum = se_weight(se) * runnable_sum;
3835         load_avg = div_u64(load_sum, divider);
3836
3837         delta_avg = load_avg - se->avg.load_avg;
3838         if (!delta_avg)
3839                 return;
3840
3841         delta_sum = load_sum - (s64)se_weight(se) * se->avg.load_sum;
3842
3843         se->avg.load_sum = runnable_sum;
3844         se->avg.load_avg = load_avg;
3845         add_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, delta_avg);
3846         add_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, delta_sum);
3847         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
3848         cfs_rq->avg.load_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.load_sum,
3849                                           cfs_rq->avg.load_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
3850 }
3851
3852 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum)
3853 {
3854         cfs_rq->propagate = 1;
3855         cfs_rq->prop_runnable_sum += runnable_sum;
3856 }
3857
3858 /* Update task and its cfs_rq load average */
3859 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3860 {
3861         struct cfs_rq *cfs_rq, *gcfs_rq;
3862
3863         if (entity_is_task(se))
3864                 return 0;
3865
3866         gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3867         if (!gcfs_rq->propagate)
3868                 return 0;
3869
3870         gcfs_rq->propagate = 0;
3871
3872         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3873
3874         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, gcfs_rq->prop_runnable_sum);
3875
3876         update_tg_cfs_util(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3877         update_tg_cfs_runnable(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3878         update_tg_cfs_load(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3879
3880         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
3881         trace_pelt_se_tp(se);
3882
3883         return 1;
3884 }
3885
3886 /*
3887  * Check if we need to update the load and the utilization of a blocked
3888  * group_entity:
3889  */
3890 static inline bool skip_blocked_update(struct sched_entity *se)
3891 {
3892         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3893
3894         /*
3895          * If sched_entity still have not zero load or utilization, we have to
3896          * decay it:
3897          */
3898         if (se->avg.load_avg || se->avg.util_avg)
3899                 return false;
3900
3901         /*
3902          * If there is a pending propagation, we have to update the load and
3903          * the utilization of the sched_entity:
3904          */
3905         if (gcfs_rq->propagate)
3906                 return false;
3907
3908         /*
3909          * Otherwise, the load and the utilization of the sched_entity is
3910          * already zero and there is no pending propagation, so it will be a
3911          * waste of time to try to decay it:
3912          */
3913         return true;
3914 }
3915
3916 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3917
3918 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3919
3920 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3921 {
3922         return 0;
3923 }
3924
3925 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum) {}
3926
3927 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3928
3929 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
3930 static inline void migrate_se_pelt_lag(struct sched_entity *se)
3931 {
3932         u64 throttled = 0, now, lut;
3933         struct cfs_rq *cfs_rq;
3934         struct rq *rq;
3935         bool is_idle;
3936
3937         if (load_avg_is_decayed(&se->avg))
3938                 return;
3939
3940         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3941         rq = rq_of(cfs_rq);
3942
3943         rcu_read_lock();
3944         is_idle = is_idle_task(rcu_dereference(rq->curr));
3945         rcu_read_unlock();
3946
3947         /*
3948          * The lag estimation comes with a cost we don't want to pay all the
3949          * time. Hence, limiting to the case where the source CPU is idle and
3950          * we know we are at the greatest risk to have an outdated clock.
3951          */
3952         if (!is_idle)
3953                 return;
3954
3955         /*
3956          * Estimated "now" is: last_update_time + cfs_idle_lag + rq_idle_lag, where:
3957          *
3958          *   last_update_time (the cfs_rq's last_update_time)
3959          *      = cfs_rq_clock_pelt()@cfs_rq_idle
3960          *      = rq_clock_pelt()@cfs_rq_idle
3961          *        - cfs->throttled_clock_pelt_time@cfs_rq_idle
3962          *
3963          *   cfs_idle_lag (delta between rq's update and cfs_rq's update)
3964          *      = rq_clock_pelt()@rq_idle - rq_clock_pelt()@cfs_rq_idle
3965          *
3966          *   rq_idle_lag (delta between now and rq's update)
3967          *      = sched_clock_cpu() - rq_clock()@rq_idle
3968          *
3969          * We can then write:
3970          *
3971          *    now = rq_clock_pelt()@rq_idle - cfs->throttled_clock_pelt_time +
3972          *          sched_clock_cpu() - rq_clock()@rq_idle
3973          * Where:
3974          *      rq_clock_pelt()@rq_idle is rq->clock_pelt_idle
3975          *      rq_clock()@rq_idle      is rq->clock_idle
3976          *      cfs->throttled_clock_pelt_time@cfs_rq_idle
3977          *                              is cfs_rq->throttled_pelt_idle
3978          */
3979
3980 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3981         throttled = u64_u32_load(cfs_rq->throttled_pelt_idle);
3982         /* The clock has been stopped for throttling */
3983         if (throttled == U64_MAX)
3984                 return;
3985 #endif
3986         now = u64_u32_load(rq->clock_pelt_idle);
3987         /*
3988          * Paired with _update_idle_rq_clock_pelt(). It ensures at the worst case
3989          * is observed the old clock_pelt_idle value and the new clock_idle,
3990          * which lead to an underestimation. The opposite would lead to an
3991          * overestimation.
3992          */
3993         smp_rmb();
3994         lut = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3995
3996         now -= throttled;
3997         if (now < lut)
3998                 /*
3999                  * cfs_rq->avg.last_update_time is more recent than our
4000                  * estimation, let's use it.
4001                  */
4002                 now = lut;
4003         else
4004                 now += sched_clock_cpu(cpu_of(rq)) - u64_u32_load(rq->clock_idle);
4005
4006         __update_load_avg_blocked_se(now, se);
4007 }
4008 #else
4009 static void migrate_se_pelt_lag(struct sched_entity *se) {}
4010 #endif
4011
4012 /**
4013  * update_cfs_rq_load_avg - update the cfs_rq's load/util averages
4014  * @now: current time, as per cfs_rq_clock_pelt()
4015  * @cfs_rq: cfs_rq to update
4016  *
4017  * The cfs_rq avg is the direct sum of all its entities (blocked and runnable)
4018  * avg. The immediate corollary is that all (fair) tasks must be attached.
4019  *
4020  * cfs_rq->avg is used for task_h_load() and update_cfs_share() for example.
4021  *
4022  * Return: true if the load decayed or we removed load.
4023  *
4024  * Since both these conditions indicate a changed cfs_rq->avg.load we should
4025  * call update_tg_load_avg() when this function returns true.
4026  */
4027 static inline int
4028 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
4029 {
4030         unsigned long removed_load = 0, removed_util = 0, removed_runnable = 0;
4031         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
4032         int decayed = 0;
4033
4034         if (cfs_rq->removed.nr) {
4035                 unsigned long r;
4036                 u32 divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
4037
4038                 raw_spin_lock(&cfs_rq->removed.lock);
4039                 swap(cfs_rq->removed.util_avg, removed_util);
4040                 swap(cfs_rq->removed.load_avg, removed_load);
4041                 swap(cfs_rq->removed.runnable_avg, removed_runnable);
4042                 cfs_rq->removed.nr = 0;
4043                 raw_spin_unlock(&cfs_rq->removed.lock);
4044
4045                 r = removed_load;
4046                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
4047                 sub_positive(&sa->load_sum, r * divider);
4048                 /* See sa->util_sum below */
4049                 sa->load_sum = max_t(u32, sa->load_sum, sa->load_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4050
4051                 r = removed_util;
4052                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
4053                 sub_positive(&sa->util_sum, r * divider);
4054                 /*
4055                  * Because of rounding, se->util_sum might ends up being +1 more than
4056                  * cfs->util_sum. Although this is not a problem by itself, detaching
4057                  * a lot of tasks with the rounding problem between 2 updates of
4058                  * util_avg (~1ms) can make cfs->util_sum becoming null whereas
4059                  * cfs_util_avg is not.
4060                  * Check that util_sum is still above its lower bound for the new
4061                  * util_avg. Given that period_contrib might have moved since the last
4062                  * sync, we are only sure that util_sum must be above or equal to
4063                  *    util_avg * minimum possible divider
4064                  */
4065                 sa->util_sum = max_t(u32, sa->util_sum, sa->util_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4066
4067                 r = removed_runnable;
4068                 sub_positive(&sa->runnable_avg, r);
4069                 sub_positive(&sa->runnable_sum, r * divider);
4070                 /* See sa->util_sum above */
4071                 sa->runnable_sum = max_t(u32, sa->runnable_sum,
4072                                               sa->runnable_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4073
4074                 /*
4075                  * removed_runnable is the unweighted version of removed_load so we
4076                  * can use it to estimate removed_load_sum.
4077                  */
4078                 add_tg_cfs_propagate(cfs_rq,
4079                         -(long)(removed_runnable * divider) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT);
4080
4081                 decayed = 1;
4082         }
4083
4084         decayed |= __update_load_avg_cfs_rq(now, cfs_rq);
4085         u64_u32_store_copy(sa->last_update_time,
4086                            cfs_rq->last_update_time_copy,
4087                            sa->last_update_time);
4088         return decayed;
4089 }
4090
4091 /**
4092  * attach_entity_load_avg - attach this entity to its cfs_rq load avg
4093  * @cfs_rq: cfs_rq to attach to
4094  * @se: sched_entity to attach
4095  *
4096  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
4097  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
4098  */
4099 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4100 {
4101         /*
4102          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
4103          * See ___update_load_avg() for details.
4104          */
4105         u32 divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
4106
4107         /*
4108          * When we attach the @se to the @cfs_rq, we must align the decay
4109          * window because without that, really weird and wonderful things can
4110          * happen.
4111          *
4112          * XXX illustrate
4113          */
4114         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
4115         se->avg.period_contrib = cfs_rq->avg.period_contrib;
4116
4117         /*
4118          * Hell(o) Nasty stuff.. we need to recompute _sum based on the new
4119          * period_contrib. This isn't strictly correct, but since we're
4120          * entirely outside of the PELT hierarchy, nobody cares if we truncate
4121          * _sum a little.
4122          */
4123         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * divider;
4124
4125         se->avg.runnable_sum = se->avg.runnable_avg * divider;
4126
4127         se->avg.load_sum = se->avg.load_avg * divider;
4128         if (se_weight(se) < se->avg.load_sum)
4129                 se->avg.load_sum = div_u64(se->avg.load_sum, se_weight(se));
4130         else
4131                 se->avg.load_sum = 1;
4132
4133         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
4134         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
4135         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
4136         cfs_rq->avg.runnable_avg += se->avg.runnable_avg;
4137         cfs_rq->avg.runnable_sum += se->avg.runnable_sum;
4138
4139         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, se->avg.load_sum);
4140
4141         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
4142
4143         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
4144 }
4145
4146 /**
4147  * detach_entity_load_avg - detach this entity from its cfs_rq load avg
4148  * @cfs_rq: cfs_rq to detach from
4149  * @se: sched_entity to detach
4150  *
4151  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
4152  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
4153  */
4154 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4155 {
4156         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
4157         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
4158         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
4159         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
4160         cfs_rq->avg.util_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.util_sum,
4161                                           cfs_rq->avg.util_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4162
4163         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_avg, se->avg.runnable_avg);
4164         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_sum, se->avg.runnable_sum);
4165         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
4166         cfs_rq->avg.runnable_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.runnable_sum,
4167                                               cfs_rq->avg.runnable_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4168
4169         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, -se->avg.load_sum);
4170
4171         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
4172
4173         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
4174 }
4175
4176 /*
4177  * Optional action to be done while updating the load average
4178  */
4179 #define UPDATE_TG       0x1
4180 #define SKIP_AGE_LOAD   0x2
4181 #define DO_ATTACH       0x4
4182 #define DO_DETACH       0x8
4183
4184 /* Update task and its cfs_rq load average */
4185 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4186 {
4187         u64 now = cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
4188         int decayed;
4189
4190         /*
4191          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
4192          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
4193          */
4194         if (se->avg.last_update_time && !(flags & SKIP_AGE_LOAD))
4195                 __update_load_avg_se(now, cfs_rq, se);
4196
4197         decayed  = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
4198         decayed |= propagate_entity_load_avg(se);
4199
4200         if (!se->avg.last_update_time && (flags & DO_ATTACH)) {
4201
4202                 /*
4203                  * DO_ATTACH means we're here from enqueue_entity().
4204                  * !last_update_time means we've passed through
4205                  * migrate_task_rq_fair() indicating we migrated.
4206                  *
4207                  * IOW we're enqueueing a task on a new CPU.
4208                  */
4209                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
4210                 update_tg_load_avg(cfs_rq);
4211
4212         } else if (flags & DO_DETACH) {
4213                 /*
4214                  * DO_DETACH means we're here from dequeue_entity()
4215                  * and we are migrating task out of the CPU.
4216                  */
4217                 detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
4218                 update_tg_load_avg(cfs_rq);
4219         } else if (decayed) {
4220                 cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
4221
4222                 if (flags & UPDATE_TG)
4223                         update_tg_load_avg(cfs_rq);
4224         }
4225 }
4226
4227 /*
4228  * Synchronize entity load avg of dequeued entity without locking
4229  * the previous rq.
4230  */
4231 static void sync_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
4232 {
4233         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4234         u64 last_update_time;
4235
4236         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
4237         __update_load_avg_blocked_se(last_update_time, se);
4238 }
4239
4240 /*
4241  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
4242  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
4243  */
4244 static void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
4245 {
4246         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4247         unsigned long flags;
4248
4249         /*
4250          * tasks cannot exit without having gone through wake_up_new_task() ->
4251          * enqueue_task_fair() which will have added things to the cfs_rq,
4252          * so we can remove unconditionally.
4253          */
4254
4255         sync_entity_load_avg(se);
4256
4257         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_rq->removed.lock, flags);
4258         ++cfs_rq->removed.nr;
4259         cfs_rq->removed.util_avg        += se->avg.util_avg;
4260         cfs_rq->removed.load_avg        += se->avg.load_avg;
4261         cfs_rq->removed.runnable_avg    += se->avg.runnable_avg;
4262         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_rq->removed.lock, flags);
4263 }
4264
4265 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
4266 {
4267         return cfs_rq->avg.runnable_avg;
4268 }
4269
4270 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
4271 {
4272         return cfs_rq->avg.load_avg;
4273 }
4274
4275 static int newidle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf);
4276
4277 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
4278 {
4279         return READ_ONCE(p->se.avg.util_avg);
4280 }
4281
4282 static inline unsigned long _task_util_est(struct task_struct *p)
4283 {
4284         struct util_est ue = READ_ONCE(p->se.avg.util_est);
4285
4286         return max(ue.ewma, (ue.enqueued & ~UTIL_AVG_UNCHANGED));
4287 }
4288
4289 static inline unsigned long task_util_est(struct task_struct *p)
4290 {
4291         return max(task_util(p), _task_util_est(p));
4292 }
4293
4294 #ifdef CONFIG_UCLAMP_TASK
4295 static inline unsigned long uclamp_task_util(struct task_struct *p,
4296                                              unsigned long uclamp_min,
4297                                              unsigned long uclamp_max)
4298 {
4299         return clamp(task_util_est(p), uclamp_min, uclamp_max);
4300 }
4301 #else
4302 static inline unsigned long uclamp_task_util(struct task_struct *p,
4303                                              unsigned long uclamp_min,
4304                                              unsigned long uclamp_max)
4305 {
4306         return task_util_est(p);
4307 }
4308 #endif
4309
4310 static inline void util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq,
4311                                     struct task_struct *p)
4312 {
4313         unsigned int enqueued;
4314
4315         if (!sched_feat(UTIL_EST))
4316                 return;
4317
4318         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
4319         enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
4320         enqueued += _task_util_est(p);
4321         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, enqueued);
4322
4323         trace_sched_util_est_cfs_tp(cfs_rq);
4324 }
4325
4326 static inline void util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq,
4327                                     struct task_struct *p)
4328 {
4329         unsigned int enqueued;
4330
4331         if (!sched_feat(UTIL_EST))
4332                 return;
4333
4334         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
4335         enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
4336         enqueued -= min_t(unsigned int, enqueued, _task_util_est(p));
4337         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, enqueued);
4338
4339         trace_sched_util_est_cfs_tp(cfs_rq);
4340 }
4341
4342 #define UTIL_EST_MARGIN (SCHED_CAPACITY_SCALE / 100)
4343
4344 /*
4345  * Check if a (signed) value is within a specified (unsigned) margin,
4346  * based on the observation that:
4347  *
4348  *     abs(x) < y := (unsigned)(x + y - 1) < (2 * y - 1)
4349  *
4350  * NOTE: this only works when value + margin < INT_MAX.
4351  */
4352 static inline bool within_margin(int value, int margin)
4353 {
4354         return ((unsigned int)(value + margin - 1) < (2 * margin - 1));
4355 }
4356
4357 static inline void util_est_update(struct cfs_rq *cfs_rq,
4358                                    struct task_struct *p,
4359                                    bool task_sleep)
4360 {
4361         long last_ewma_diff, last_enqueued_diff;
4362         struct util_est ue;
4363
4364         if (!sched_feat(UTIL_EST))
4365                 return;
4366
4367         /*
4368          * Skip update of task's estimated utilization when the task has not
4369          * yet completed an activation, e.g. being migrated.
4370          */
4371         if (!task_sleep)
4372                 return;
4373
4374         /*
4375          * If the PELT values haven't changed since enqueue time,
4376          * skip the util_est update.
4377          */
4378         ue = p->se.avg.util_est;
4379         if (ue.enqueued & UTIL_AVG_UNCHANGED)
4380                 return;
4381
4382         last_enqueued_diff = ue.enqueued;
4383
4384         /*
4385          * Reset EWMA on utilization increases, the moving average is used only
4386          * to smooth utilization decreases.
4387          */
4388         ue.enqueued = task_util(p);
4389         if (sched_feat(UTIL_EST_FASTUP)) {
4390                 if (ue.ewma < ue.enqueued) {
4391                         ue.ewma = ue.enqueued;
4392                         goto done;
4393                 }
4394         }
4395
4396         /*
4397          * Skip update of task's estimated utilization when its members are
4398          * already ~1% close to its last activation value.
4399          */
4400         last_ewma_diff = ue.enqueued - ue.ewma;
4401         last_enqueued_diff -= ue.enqueued;
4402         if (within_margin(last_ewma_diff, UTIL_EST_MARGIN)) {
4403                 if (!within_margin(last_enqueued_diff, UTIL_EST_MARGIN))
4404                         goto done;
4405
4406                 return;
4407         }
4408
4409         /*
4410          * To avoid overestimation of actual task utilization, skip updates if
4411          * we cannot grant there is idle time in this CPU.
4412          */
4413         if (task_util(p) > capacity_orig_of(cpu_of(rq_of(cfs_rq))))
4414                 return;
4415
4416         /*
4417          * Update Task's estimated utilization
4418          *
4419          * When *p completes an activation we can consolidate another sample
4420          * of the task size. This is done by storing the current PELT value
4421          * as ue.enqueued and by using this value to update the Exponential
4422          * Weighted Moving Average (EWMA):
4423          *
4424          *  ewma(t) = w *  task_util(p) + (1-w) * ewma(t-1)
4425          *          = w *  task_util(p) +         ewma(t-1)  - w * ewma(t-1)
4426          *          = w * (task_util(p) -         ewma(t-1)) +     ewma(t-1)
4427          *          = w * (      last_ewma_diff            ) +     ewma(t-1)
4428          *          = w * (last_ewma_diff  +  ewma(t-1) / w)
4429          *
4430          * Where 'w' is the weight of new samples, which is configured to be
4431          * 0.25, thus making w=1/4 ( >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT)
4432          */
4433         ue.ewma <<= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
4434         ue.ewma  += last_ewma_diff;
4435         ue.ewma >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
4436 done:
4437         ue.enqueued |= UTIL_AVG_UNCHANGED;
4438         WRITE_ONCE(p->se.avg.util_est, ue);
4439
4440         trace_sched_util_est_se_tp(&p->se);
4441 }
4442
4443 static inline int util_fits_cpu(unsigned long util,
4444                                 unsigned long uclamp_min,
4445                                 unsigned long uclamp_max,
4446                                 int cpu)
4447 {
4448         unsigned long capacity_orig, capacity_orig_thermal;
4449         unsigned long capacity = capacity_of(cpu);
4450         bool fits, uclamp_max_fits;
4451
4452         /*
4453          * Check if the real util fits without any uclamp boost/cap applied.
4454          */
4455         fits = fits_capacity(util, capacity);
4456
4457         if (!uclamp_is_used())
4458                 return fits;
4459
4460         /*
4461          * We must use capacity_orig_of() for comparing against uclamp_min and
4462          * uclamp_max. We only care about capacity pressure (by using
4463          * capacity_of()) for comparing against the real util.
4464          *
4465          * If a task is boosted to 1024 for example, we don't want a tiny
4466          * pressure to skew the check whether it fits a CPU or not.
4467          *
4468          * Similarly if a task is capped to capacity_orig_of(little_cpu), it
4469          * should fit a little cpu even if there's some pressure.
4470          *
4471          * Only exception is for thermal pressure since it has a direct impact
4472          * on available OPP of the system.
4473          *
4474          * We honour it for uclamp_min only as a drop in performance level
4475          * could result in not getting the requested minimum performance level.
4476          *
4477          * For uclamp_max, we can tolerate a drop in performance level as the
4478          * goal is to cap the task. So it's okay if it's getting less.
4479          *
4480          * In case of capacity inversion we should honour the inverted capacity
4481          * for both uclamp_min and uclamp_max all the time.
4482          */
4483         capacity_orig = cpu_in_capacity_inversion(cpu);
4484         if (capacity_orig) {
4485                 capacity_orig_thermal = capacity_orig;
4486         } else {
4487                 capacity_orig = capacity_orig_of(cpu);
4488                 capacity_orig_thermal = capacity_orig - arch_scale_thermal_pressure(cpu);
4489         }
4490
4491         /*
4492          * We want to force a task to fit a cpu as implied by uclamp_max.
4493          * But we do have some corner cases to cater for..
4494          *
4495          *
4496          *                                 C=z
4497          *   |                             ___
4498          *   |                  C=y       |   |
4499          *   |_ _ _ _ _ _ _ _ _ ___ _ _ _ | _ | _ _ _ _ _  uclamp_max
4500          *   |      C=x        |   |      |   |
4501          *   |      ___        |   |      |   |
4502          *   |     |   |       |   |      |   |    (util somewhere in this region)
4503          *   |     |   |       |   |      |   |
4504          *   |     |   |       |   |      |   |
4505          *   +----------------------------------------
4506          *         cpu0        cpu1       cpu2
4507          *
4508          *   In the above example if a task is capped to a specific performance
4509          *   point, y, then when:
4510          *
4511          *   * util = 80% of x then it does not fit on cpu0 and should migrate
4512          *     to cpu1
4513          *   * util = 80% of y then it is forced to fit on cpu1 to honour
4514          *     uclamp_max request.
4515          *
4516          *   which is what we're enforcing here. A task always fits if
4517          *   uclamp_max <= capacity_orig. But when uclamp_max > capacity_orig,
4518          *   the normal upmigration rules should withhold still.
4519          *
4520          *   Only exception is when we are on max capacity, then we need to be
4521          *   careful not to block overutilized state. This is so because:
4522          *
4523          *     1. There's no concept of capping at max_capacity! We can't go
4524          *        beyond this performance level anyway.
4525          *     2. The system is being saturated when we're operating near
4526          *        max capacity, it doesn't make sense to block overutilized.
4527          */
4528         uclamp_max_fits = (capacity_orig == SCHED_CAPACITY_SCALE) && (uclamp_max == SCHED_CAPACITY_SCALE);
4529         uclamp_max_fits = !uclamp_max_fits && (uclamp_max <= capacity_orig);
4530         fits = fits || uclamp_max_fits;
4531
4532         /*
4533          *
4534          *                                 C=z
4535          *   |                             ___       (region a, capped, util >= uclamp_max)
4536          *   |                  C=y       |   |
4537          *   |_ _ _ _ _ _ _ _ _ ___ _ _ _ | _ | _ _ _ _ _ uclamp_max
4538          *   |      C=x        |   |      |   |
4539          *   |      ___        |   |      |   |      (region b, uclamp_min <= util <= uclamp_max)
4540          *   |_ _ _|_ _|_ _ _ _| _ | _ _ _| _ | _ _ _ _ _ uclamp_min
4541          *   |     |   |       |   |      |   |
4542          *   |     |   |       |   |      |   |      (region c, boosted, util < uclamp_min)
4543          *   +----------------------------------------
4544          *         cpu0        cpu1       cpu2
4545          *
4546          * a) If util > uclamp_max, then we're capped, we don't care about
4547          *    actual fitness value here. We only care if uclamp_max fits
4548          *    capacity without taking margin/pressure into account.
4549          *    See comment above.
4550          *
4551          * b) If uclamp_min <= util <= uclamp_max, then the normal
4552          *    fits_capacity() rules apply. Except we need to ensure that we
4553          *    enforce we remain within uclamp_max, see comment above.
4554          *
4555          * c) If util < uclamp_min, then we are boosted. Same as (b) but we
4556          *    need to take into account the boosted value fits the CPU without
4557          *    taking margin/pressure into account.
4558          *
4559          * Cases (a) and (b) are handled in the 'fits' variable already. We
4560          * just need to consider an extra check for case (c) after ensuring we
4561          * handle the case uclamp_min > uclamp_max.
4562          */
4563         uclamp_min = min(uclamp_min, uclamp_max);
4564         if (util < uclamp_min && capacity_orig != SCHED_CAPACITY_SCALE)
4565                 fits = fits && (uclamp_min <= capacity_orig_thermal);
4566
4567         return fits;
4568 }
4569
4570 static inline int task_fits_cpu(struct task_struct *p, int cpu)
4571 {
4572         unsigned long uclamp_min = uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MIN);
4573         unsigned long uclamp_max = uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MAX);
4574         unsigned long util = task_util_est(p);
4575         return util_fits_cpu(util, uclamp_min, uclamp_max, cpu);
4576 }
4577
4578 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq)
4579 {
4580         if (!sched_asym_cpucap_active())
4581                 return;
4582
4583         if (!p || p->nr_cpus_allowed == 1) {
4584                 rq->misfit_task_load = 0;
4585                 return;
4586         }
4587
4588         if (task_fits_cpu(p, cpu_of(rq))) {
4589                 rq->misfit_task_load = 0;
4590                 return;
4591         }
4592
4593         /*
4594          * Make sure that misfit_task_load will not be null even if
4595          * task_h_load() returns 0.
4596          */
4597         rq->misfit_task_load = max_t(unsigned long, task_h_load(p), 1);
4598 }
4599
4600 #else /* CONFIG_SMP */
4601
4602 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
4603 {
4604         return true;
4605 }
4606
4607 #define UPDATE_TG       0x0
4608 #define SKIP_AGE_LOAD   0x0
4609 #define DO_ATTACH       0x0
4610 #define DO_DETACH       0x0
4611
4612 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int not_used1)
4613 {
4614         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
4615 }
4616
4617 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
4618
4619 static inline void
4620 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
4621 static inline void
4622 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
4623
4624 static inline int newidle_balance(struct rq *rq, struct rq_flags *rf)
4625 {
4626         return 0;
4627 }
4628
4629 static inline void
4630 util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
4631
4632 static inline void
4633 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
4634
4635 static inline void
4636 util_est_update(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p,
4637                 bool task_sleep) {}
4638 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq) {}
4639
4640 #endif /* CONFIG_SMP */
4641
4642 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4643 {
4644 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
4645         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
4646
4647         if (d < 0)
4648                 d = -d;
4649
4650         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
4651                 schedstat_inc(cfs_rq->nr_spread_over);
4652 #endif
4653 }
4654
4655 static void
4656 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
4657 {
4658         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4659
4660         /*
4661          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
4662          * however the extra weight of the new task will slow them down a
4663          * little, place the new task so that it fits in the slot that
4664          * stays open at the end.
4665          */
4666         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
4667                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
4668
4669         /* sleeps up to a single latency don't count. */
4670         if (!initial) {
4671                 unsigned long thresh;
4672
4673                 if (se_is_idle(se))
4674                         thresh = sysctl_sched_min_granularity;
4675                 else
4676                         thresh = sysctl_sched_latency;
4677
4678                 /*
4679                  * Halve their sleep time's effect, to allow
4680                  * for a gentler effect of sleepers:
4681                  */
4682                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
4683                         thresh >>= 1;
4684
4685                 vruntime -= thresh;
4686         }
4687
4688         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
4689         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
4690 }
4691
4692 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
4693
4694 static inline bool cfs_bandwidth_used(void);
4695
4696 /*
4697  * MIGRATION
4698  *
4699  *      dequeue
4700  *        update_curr()
4701  *          update_min_vruntime()
4702  *        vruntime -= min_vruntime
4703  *
4704  *      enqueue
4705  *        update_curr()
4706  *          update_min_vruntime()
4707  *        vruntime += min_vruntime
4708  *
4709  * this way the vruntime transition between RQs is done when both
4710  * min_vruntime are up-to-date.
4711  *
4712  * WAKEUP (remote)
4713  *
4714  *      ->migrate_task_rq_fair() (p->state == TASK_WAKING)
4715  *        vruntime -= min_vruntime
4716  *
4717  *      enqueue
4718  *        update_curr()
4719  *          update_min_vruntime()
4720  *        vruntime += min_vruntime
4721  *
4722  * this way we don't have the most up-to-date min_vruntime on the originating
4723  * CPU and an up-to-date min_vruntime on the destination CPU.
4724  */
4725
4726 static void
4727 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4728 {
4729         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_MIGRATED);
4730         bool curr = cfs_rq->curr == se;
4731
4732         /*
4733          * If we're the current task, we must renormalise before calling
4734          * update_curr().
4735          */
4736         if (renorm && curr)
4737                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
4738
4739         update_curr(cfs_rq);
4740
4741         /*
4742          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
4743          * moment in time, instead of some random moment in the past. Being
4744          * placed in the past could significantly boost this task to the
4745          * fairness detriment of existing tasks.
4746          */
4747         if (renorm && !curr)
4748                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
4749
4750         /*
4751          * When enqueuing a sched_entity, we must:
4752          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
4753          *   - For group_entity, update its runnable_weight to reflect the new
4754          *     h_nr_running of its group cfs_rq.
4755          *   - For group_entity, update its weight to reflect the new share of
4756          *     its group cfs_rq
4757          *   - Add its new weight to cfs_rq->load.weight
4758          */
4759         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG | DO_ATTACH);
4760         se_update_runnable(se);
4761         update_cfs_group(se);
4762         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
4763
4764         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
4765                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
4766
4767         check_schedstat_required();
4768         update_stats_enqueue_fair(cfs_rq, se, flags);
4769         check_spread(cfs_rq, se);
4770         if (!curr)
4771                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
4772         se->on_rq = 1;
4773
4774         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
4775                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
4776                 if (!throttled_hierarchy(cfs_rq))
4777                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4778         }
4779 }
4780
4781 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
4782 {
4783         for_each_sched_entity(se) {
4784                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4785                 if (cfs_rq->last != se)
4786                         break;
4787
4788                 cfs_rq->last = NULL;
4789         }
4790 }
4791
4792 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
4793 {
4794         for_each_sched_entity(se) {
4795                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4796                 if (cfs_rq->next != se)
4797                         break;
4798
4799                 cfs_rq->next = NULL;
4800         }
4801 }
4802
4803 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
4804 {
4805         for_each_sched_entity(se) {
4806                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4807                 if (cfs_rq->skip != se)
4808                         break;
4809
4810                 cfs_rq->skip = NULL;
4811         }
4812 }
4813
4814 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4815 {
4816         if (cfs_rq->last == se)
4817                 __clear_buddies_last(se);
4818
4819         if (cfs_rq->next == se)
4820                 __clear_buddies_next(se);
4821
4822         if (cfs_rq->skip == se)
4823                 __clear_buddies_skip(se);
4824 }
4825
4826 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4827
4828 static void
4829 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4830 {
4831         int action = UPDATE_TG;
4832
4833         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)))
4834                 action |= DO_DETACH;
4835
4836         /*
4837          * Update run-time statistics of the 'current'.
4838          */
4839         update_curr(cfs_rq);
4840
4841         /*
4842          * When dequeuing a sched_entity, we must:
4843          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
4844          *   - For group_entity, update its runnable_weight to reflect the new
4845          *     h_nr_running of its group cfs_rq.
4846          *   - Subtract its previous weight from cfs_rq->load.weight.
4847          *   - For group entity, update its weight to reflect the new share
4848          *     of its group cfs_rq.
4849          */
4850         update_load_avg(cfs_rq, se, action);
4851         se_update_runnable(se);
4852
4853         update_stats_dequeue_fair(cfs_rq, se, flags);
4854
4855         clear_buddies(cfs_rq, se);
4856
4857         if (se != cfs_rq->curr)
4858                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4859         se->on_rq = 0;
4860         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
4861
4862         /*
4863          * Normalize after update_curr(); which will also have moved
4864          * min_vruntime if @se is the one holding it back. But before doing
4865          * update_min_vruntime() again, which will discount @se's position and
4866          * can move min_vruntime forward still more.
4867          */
4868         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
4869                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
4870
4871         /* return excess runtime on last dequeue */
4872         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4873
4874         update_cfs_group(se);
4875
4876         /*
4877          * Now advance min_vruntime if @se was the entity holding it back,
4878          * except when: DEQUEUE_SAVE && !DEQUEUE_MOVE, in this case we'll be
4879          * put back on, and if we advance min_vruntime, we'll be placed back
4880          * further than we started -- ie. we'll be penalized.
4881          */
4882         if ((flags & (DEQUEUE_SAVE | DEQUEUE_MOVE)) != DEQUEUE_SAVE)
4883                 update_min_vruntime(cfs_rq);
4884
4885         if (cfs_rq->nr_running == 0)
4886                 update_idle_cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
4887 }
4888
4889 /*
4890  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
4891  */
4892 static void
4893 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4894 {
4895         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
4896         struct sched_entity *se;
4897         s64 delta;
4898
4899         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
4900         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
4901         if (delta_exec > ideal_runtime) {
4902                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4903                 /*
4904                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
4905                  * re-elected due to buddy favours.
4906                  */
4907                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
4908                 return;
4909         }
4910
4911         /*
4912          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
4913          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
4914          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
4915          */
4916         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
4917                 return;
4918
4919         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
4920         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
4921
4922         if (delta < 0)
4923                 return;
4924
4925         if (delta > ideal_runtime)
4926                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4927 }
4928
4929 static void
4930 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4931 {
4932         clear_buddies(cfs_rq, se);
4933
4934         /* 'current' is not kept within the tree. */
4935         if (se->on_rq) {
4936                 /*
4937                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
4938                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
4939                  * runqueue.
4940                  */
4941                 update_stats_wait_end_fair(cfs_rq, se);
4942                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4943                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4944         }
4945
4946         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
4947         cfs_rq->curr = se;
4948
4949         /*
4950          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
4951          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
4952          * when there are only lesser-weight tasks around):
4953          */
4954         if (schedstat_enabled() &&
4955             rq_of(cfs_rq)->cfs.load.weight >= 2*se->load.weight) {
4956                 struct sched_statistics *stats;
4957
4958                 stats = __schedstats_from_se(se);
4959                 __schedstat_set(stats->slice_max,
4960                                 max((u64)stats->slice_max,
4961                                     se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime));
4962         }
4963
4964         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
4965 }
4966
4967 static int
4968 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
4969
4970 /*
4971  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
4972  * 1) keep things fair between processes/task groups
4973  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
4974  * 3) pick the "last" process, for cache locality
4975  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
4976  */
4977 static struct sched_entity *
4978 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4979 {
4980         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
4981         struct sched_entity *se;
4982
4983         /*
4984          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
4985          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
4986          */
4987         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
4988                 left = curr;
4989
4990         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
4991
4992         /*
4993          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
4994          * be done without getting too unfair.
4995          */
4996         if (cfs_rq->skip && cfs_rq->skip == se) {
4997                 struct sched_entity *second;
4998
4999                 if (se == curr) {
5000                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
5001                 } else {
5002                         second = __pick_next_entity(se);
5003                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
5004                                 second = curr;
5005                 }
5006
5007                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
5008                         se = second;
5009         }
5010
5011         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1) {
5012                 /*
5013                  * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
5014                  */
5015                 se = cfs_rq->next;
5016         } else if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1) {
5017                 /*
5018                  * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
5019                  */
5020                 se = cfs_rq->last;
5021         }
5022
5023         return se;
5024 }
5025
5026 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
5027
5028 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
5029 {
5030         /*
5031          * If still on the runqueue then deactivate_task()
5032          * was not called and update_curr() has to be done:
5033          */
5034         if (prev->on_rq)
5035                 update_curr(cfs_rq);
5036
5037         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
5038         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
5039
5040         check_spread(cfs_rq, prev);
5041
5042         if (prev->on_rq) {
5043                 update_stats_wait_start_fair(cfs_rq, prev);
5044                 /* Put 'current' back into the tree. */
5045                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
5046                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
5047                 update_load_avg(cfs_rq, prev, 0);
5048         }
5049         cfs_rq->curr = NULL;
5050 }
5051
5052 static void
5053 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
5054 {
5055         /*
5056          * Update run-time statistics of the 'current'.
5057          */
5058         update_curr(cfs_rq);
5059
5060         /*
5061          * Ensure that runnable average is periodically updated.
5062          */
5063         update_load_avg(cfs_rq, curr, UPDATE_TG);
5064         update_cfs_group(curr);
5065
5066 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
5067         /*
5068          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
5069          * validating it and just reschedule.
5070          */
5071         if (queued) {
5072                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
5073                 return;
5074         }
5075         /*
5076          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
5077          */
5078         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
5079                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
5080                 return;
5081 #endif
5082
5083         if (cfs_rq->nr_running > 1)
5084                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
5085 }
5086
5087
5088 /**************************************************
5089  * CFS bandwidth control machinery
5090  */
5091
5092 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
5093
5094 #ifdef CONFIG_JUMP_LABEL
5095 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
5096
5097 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
5098 {
5099         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
5100 }
5101
5102 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
5103 {
5104         static_key_slow_inc_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
5105 }
5106
5107 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
5108 {
5109         static_key_slow_dec_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
5110 }
5111 #else /* CONFIG_JUMP_LABEL */
5112 static bool cfs_bandwidth_used(void)
5113 {
5114         return true;
5115 }
5116
5117 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
5118 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
5119 #endif /* CONFIG_JUMP_LABEL */
5120
5121 /*
5122  * default period for cfs group bandwidth.
5123  * default: 0.1s, units: nanoseconds
5124  */
5125 static inline u64 default_cfs_period(void)
5126 {
5127         return 100000000ULL;
5128 }
5129
5130 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
5131 {
5132         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
5133 }
5134
5135 /*
5136  * Replenish runtime according to assigned quota. We use sched_clock_cpu
5137  * directly instead of rq->clock to avoid adding additional synchronization
5138  * around rq->lock.
5139  *
5140  * requires cfs_b->lock
5141  */
5142 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5143 {
5144         s64 runtime;
5145
5146         if (unlikely(cfs_b->quota == RUNTIME_INF))
5147                 return;
5148
5149         cfs_b->runtime += cfs_b->quota;
5150         runtime = cfs_b->runtime_snap - cfs_b->runtime;
5151         if (runtime > 0) {
5152                 cfs_b->burst_time += runtime;
5153                 cfs_b->nr_burst++;
5154         }
5155
5156         cfs_b->runtime = min(cfs_b->runtime, cfs_b->quota + cfs_b->burst);
5157         cfs_b->runtime_snap = cfs_b->runtime;
5158 }
5159
5160 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
5161 {
5162         return &tg->cfs_bandwidth;
5163 }
5164
5165 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
5166 static int __assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
5167                                    struct cfs_rq *cfs_rq, u64 target_runtime)
5168 {
5169         u64 min_amount, amount = 0;
5170
5171         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
5172
5173         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
5174         min_amount = target_runtime - cfs_rq->runtime_remaining;
5175
5176         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
5177                 amount = min_amount;
5178         else {
5179                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
5180
5181                 if (cfs_b->runtime > 0) {
5182                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
5183                         cfs_b->runtime -= amount;
5184                         cfs_b->idle = 0;
5185                 }
5186         }
5187
5188         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
5189
5190         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
5191 }
5192
5193 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
5194 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5195 {
5196         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
5197         int ret;
5198
5199         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5200         ret = __assign_cfs_rq_runtime(cfs_b, cfs_rq, sched_cfs_bandwidth_slice());
5201         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5202
5203         return ret;
5204 }
5205
5206 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
5207 {
5208         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
5209         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
5210
5211         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
5212                 return;
5213
5214         if (cfs_rq->throttled)
5215                 return;
5216         /*
5217          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
5218          * hierarchy can be throttled
5219          */
5220         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
5221                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
5222 }
5223
5224 static __always_inline
5225 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
5226 {
5227         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
5228                 return;
5229
5230         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
5231 }
5232
5233 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
5234 {
5235         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
5236 }
5237
5238 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
5239 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
5240 {
5241         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
5242 }
5243
5244 /*
5245  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
5246  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
5247  * load-balance operations.
5248  */
5249 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
5250                                     int src_cpu, int dest_cpu)
5251 {
5252         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
5253
5254         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
5255         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
5256
5257         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
5258                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
5259 }
5260
5261 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
5262 {
5263         struct rq *rq = data;
5264         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5265
5266         cfs_rq->throttle_count--;
5267         if (!cfs_rq->throttle_count) {
5268                 cfs_rq->throttled_clock_pelt_time += rq_clock_pelt(rq) -
5269                                              cfs_rq->throttled_clock_pelt;
5270
5271                 /* Add cfs_rq with load or one or more already running entities to the list */
5272                 if (!cfs_rq_is_decayed(cfs_rq))
5273                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
5274         }
5275
5276         return 0;
5277 }
5278
5279 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
5280 {
5281         struct rq *rq = data;
5282         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5283
5284         /* group is entering throttled state, stop time */
5285         if (!cfs_rq->throttle_count) {
5286                 cfs_rq->throttled_clock_pelt = rq_clock_pelt(rq);
5287                 list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
5288         }
5289         cfs_rq->throttle_count++;
5290
5291         return 0;
5292 }
5293
5294 static bool throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
5295 {
5296         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5297         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
5298         struct sched_entity *se;
5299         long task_delta, idle_task_delta, dequeue = 1;
5300
5301         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5302         /* This will start the period timer if necessary */
5303         if (__assign_cfs_rq_runtime(cfs_b, cfs_rq, 1)) {
5304                 /*
5305                  * We have raced with bandwidth becoming available, and if we
5306                  * actually throttled the timer might not unthrottle us for an
5307                  * entire period. We additionally needed to make sure that any
5308                  * subsequent check_cfs_rq_runtime calls agree not to throttle
5309                  * us, as we may commit to do cfs put_prev+pick_next, so we ask
5310                  * for 1ns of runtime rather than just check cfs_b.
5311                  */
5312                 dequeue = 0;
5313         } else {
5314                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->throttled_list,
5315                                   &cfs_b->throttled_cfs_rq);
5316         }
5317         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5318
5319         if (!dequeue)
5320                 return false;  /* Throttle no longer required. */
5321
5322         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
5323
5324         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
5325         rcu_read_lock();
5326         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
5327         rcu_read_unlock();
5328
5329         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5330         idle_task_delta = cfs_rq->idle_h_nr_running;
5331         for_each_sched_entity(se) {
5332                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
5333                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
5334                 if (!se->on_rq)
5335                         goto done;
5336
5337                 dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
5338
5339                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
5340                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5341
5342                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
5343                 qcfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_task_delta;
5344
5345                 if (qcfs_rq->load.weight) {
5346                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
5347                         se = parent_entity(se);
5348                         break;
5349                 }
5350         }
5351
5352         for_each_sched_entity(se) {
5353                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
5354                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
5355                 if (!se->on_rq)
5356                         goto done;
5357
5358                 update_load_avg(qcfs_rq, se, 0);
5359                 se_update_runnable(se);
5360
5361                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
5362                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5363
5364                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
5365                 qcfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_task_delta;
5366         }
5367
5368         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
5369         sub_nr_running(rq, task_delta);
5370
5371 done:
5372         /*
5373          * Note: distribution will already see us throttled via the
5374          * throttled-list.  rq->lock protects completion.
5375          */
5376         cfs_rq->throttled = 1;
5377         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
5378         return true;
5379 }
5380
5381 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
5382 {
5383         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5384         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
5385         struct sched_entity *se;
5386         long task_delta, idle_task_delta;
5387
5388         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
5389
5390         cfs_rq->throttled = 0;
5391
5392         update_rq_clock(rq);
5393
5394         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5395         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
5396         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
5397         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5398
5399         /* update hierarchical throttle state */
5400         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
5401
5402         if (!cfs_rq->load.weight) {
5403                 if (!cfs_rq->on_list)
5404                         return;
5405                 /*
5406                  * Nothing to run but something to decay (on_list)?
5407                  * Complete the branch.
5408                  */
5409                 for_each_sched_entity(se) {
5410                         if (list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq_of(se)))
5411                                 break;
5412                 }
5413                 goto unthrottle_throttle;
5414         }
5415
5416         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5417         idle_task_delta = cfs_rq->idle_h_nr_running;
5418         for_each_sched_entity(se) {
5419                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
5420
5421                 if (se->on_rq)
5422                         break;
5423                 enqueue_entity(qcfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
5424
5425                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
5426                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5427
5428                 qcfs_rq->h_nr_running += task_delta;
5429                 qcfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
5430
5431                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5432                 if (cfs_rq_throttled(qcfs_rq))
5433                         goto unthrottle_throttle;
5434         }
5435
5436         for_each_sched_entity(se) {
5437                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
5438
5439                 update_load_avg(qcfs_rq, se, UPDATE_TG);
5440                 se_update_runnable(se);
5441
5442                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
5443                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5444
5445                 qcfs_rq->h_nr_running += task_delta;
5446                 qcfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
5447
5448                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5449                 if (cfs_rq_throttled(qcfs_rq))
5450                         goto unthrottle_throttle;
5451         }
5452
5453         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
5454         add_nr_running(rq, task_delta);
5455
5456 unthrottle_throttle:
5457         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
5458
5459         /* Determine whether we need to wake up potentially idle CPU: */
5460         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
5461                 resched_curr(rq);
5462 }
5463
5464 static void distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5465 {
5466         struct cfs_rq *cfs_rq;
5467         u64 runtime, remaining = 1;
5468
5469         rcu_read_lock();
5470         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
5471                                 throttled_list) {
5472                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5473                 struct rq_flags rf;
5474
5475                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
5476                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5477                         goto next;
5478
5479                 /* By the above check, this should never be true */
5480                 SCHED_WARN_ON(cfs_rq->runtime_remaining > 0);
5481
5482                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5483                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
5484                 if (runtime > cfs_b->runtime)
5485                         runtime = cfs_b->runtime;
5486                 cfs_b->runtime -= runtime;
5487                 remaining = cfs_b->runtime;
5488                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5489
5490                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
5491
5492                 /* we check whether we're throttled above */
5493                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
5494                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
5495
5496 next:
5497                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
5498
5499                 if (!remaining)
5500                         break;
5501         }
5502         rcu_read_unlock();
5503 }
5504
5505 /*
5506  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
5507  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
5508  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
5509  * used to track this state.
5510  */
5511 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun, unsigned long flags)
5512 {
5513         int throttled;
5514
5515         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
5516         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
5517                 goto out_deactivate;
5518
5519         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
5520         cfs_b->nr_periods += overrun;
5521
5522         /* Refill extra burst quota even if cfs_b->idle */
5523         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
5524
5525         /*
5526          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
5527          * we're going inactive then everything else can be deferred
5528          */
5529         if (cfs_b->idle && !throttled)
5530                 goto out_deactivate;
5531
5532         if (!throttled) {
5533                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
5534                 cfs_b->idle = 1;
5535                 return 0;
5536         }
5537
5538         /* account preceding periods in which throttling occurred */
5539         cfs_b->nr_throttled += overrun;
5540
5541         /*
5542          * This check is repeated as we release cfs_b->lock while we unthrottle.
5543          */
5544         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
5545                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5546                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
5547                 distribute_cfs_runtime(cfs_b);
5548                 raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
5549
5550                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
5551         }
5552
5553         /*
5554          * While we are ensured activity in the period following an
5555          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
5556          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
5557          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
5558          */
5559         cfs_b->idle = 0;
5560
5561         return 0;
5562
5563 out_deactivate:
5564         return 1;
5565 }
5566
5567 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
5568 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
5569 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
5570 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
5571 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
5572 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
5573
5574 /*
5575  * Are we near the end of the current quota period?
5576  *
5577  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
5578  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
5579  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
5580  */
5581 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
5582 {
5583         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
5584         s64 remaining;
5585
5586         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
5587         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
5588                 return 1;
5589
5590         /* is a quota refresh about to occur? */
5591         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
5592         if (remaining < (s64)min_expire)
5593                 return 1;
5594
5595         return 0;
5596 }
5597
5598 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5599 {
5600         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
5601
5602         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
5603         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
5604                 return;
5605
5606         /* don't push forwards an existing deferred unthrottle */
5607         if (cfs_b->slack_started)
5608                 return;
5609         cfs_b->slack_started = true;
5610
5611         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
5612                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
5613                         HRTIMER_MODE_REL);
5614 }
5615
5616 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
5617 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5618 {
5619         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
5620         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
5621
5622         if (slack_runtime <= 0)
5623                 return;
5624
5625         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5626         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF) {
5627                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
5628
5629                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
5630                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
5631                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
5632                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
5633         }
5634         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5635
5636         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
5637         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
5638 }
5639
5640 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5641 {
5642         if (!cfs_bandwidth_used())
5643                 return;
5644
5645         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
5646                 return;
5647
5648         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
5649 }
5650
5651 /*
5652  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
5653  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
5654  */
5655 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5656 {
5657         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
5658         unsigned long flags;
5659
5660         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
5661         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
5662         cfs_b->slack_started = false;
5663
5664         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
5665                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5666                 return;
5667         }
5668
5669         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
5670                 runtime = cfs_b->runtime;
5671
5672         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5673
5674         if (!runtime)
5675                 return;
5676
5677         distribute_cfs_runtime(cfs_b);
5678 }
5679
5680 /*
5681  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
5682  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
5683  * runtime as update_curr() throttling can not trigger until it's on-rq.
5684  */
5685 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
5686 {
5687         if (!cfs_bandwidth_used())
5688                 return;
5689
5690         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
5691         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
5692                 return;
5693
5694         /* ensure the group is not already throttled */
5695         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5696                 return;
5697
5698         /* update runtime allocation */
5699         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
5700         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
5701                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
5702 }
5703
5704 static void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu)
5705 {
5706         struct cfs_rq *pcfs_rq, *cfs_rq;
5707
5708         if (!cfs_bandwidth_used())
5709                 return;
5710
5711         if (!tg->parent)
5712                 return;
5713
5714         cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
5715         pcfs_rq = tg->parent->cfs_rq[cpu];
5716
5717         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
5718         cfs_rq->throttled_clock_pelt = rq_clock_pelt(cpu_rq(cpu));
5719 }
5720
5721 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
5722 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5723 {
5724         if (!cfs_bandwidth_used())
5725                 return false;
5726
5727         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
5728                 return false;
5729
5730         /*
5731          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
5732          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
5733          */
5734         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5735                 return true;
5736
5737         return throttle_cfs_rq(cfs_rq);
5738 }
5739
5740 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
5741 {
5742         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
5743                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
5744
5745         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
5746
5747         return HRTIMER_NORESTART;
5748 }
5749
5750 extern const u64 max_cfs_quota_period;
5751
5752 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
5753 {
5754         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
5755                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
5756         unsigned long flags;
5757         int overrun;
5758         int idle = 0;
5759         int count = 0;
5760
5761         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
5762         for (;;) {
5763                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
5764                 if (!overrun)
5765                         break;
5766
5767                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun, flags);
5768
5769                 if (++count > 3) {
5770                         u64 new, old = ktime_to_ns(cfs_b->period);
5771
5772                         /*
5773                          * Grow period by a factor of 2 to avoid losing precision.
5774                          * Precision loss in the quota/period ratio can cause __cfs_schedulable
5775                          * to fail.
5776                          */
5777                         new = old * 2;
5778                         if (new < max_cfs_quota_period) {
5779                                 cfs_b->period = ns_to_ktime(new);
5780                                 cfs_b->quota *= 2;
5781                                 cfs_b->burst *= 2;
5782
5783                                 pr_warn_ratelimited(
5784         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, scaling up (new cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
5785                                         smp_processor_id(),
5786                                         div_u64(new, NSEC_PER_USEC),
5787                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
5788                         } else {
5789                                 pr_warn_ratelimited(
5790         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, but cannot scale up without losing precision (cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
5791                                         smp_processor_id(),
5792                                         div_u64(old, NSEC_PER_USEC),
5793                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
5794                         }
5795
5796                         /* reset count so we don't come right back in here */
5797                         count = 0;
5798                 }
5799         }
5800         if (idle)
5801                 cfs_b->period_active = 0;
5802         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5803
5804         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
5805 }
5806
5807 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5808 {
5809         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
5810         cfs_b->runtime = 0;
5811         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
5812         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
5813         cfs_b->burst = 0;
5814
5815         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
5816         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
5817         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
5818         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
5819         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
5820         cfs_b->slack_started = false;
5821 }
5822
5823 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5824 {
5825         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
5826         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
5827 }
5828
5829 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5830 {
5831         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
5832
5833         if (cfs_b->period_active)
5834                 return;
5835
5836         cfs_b->period_active = 1;
5837         hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
5838         hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
5839 }
5840
5841 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5842 {
5843         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
5844         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
5845                 return;
5846
5847         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
5848         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
5849 }
5850
5851 /*
5852  * Both these CPU hotplug callbacks race against unregister_fair_sched_group()
5853  *
5854  * The race is harmless, since modifying bandwidth settings of unhooked group
5855  * bits doesn't do much.
5856  */
5857
5858 /* cpu online callback */
5859 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
5860 {
5861         struct task_group *tg;
5862
5863         lockdep_assert_rq_held(rq);
5864
5865         rcu_read_lock();
5866         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5867                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &tg->cfs_bandwidth;
5868                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5869
5870                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5871                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
5872                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5873         }
5874         rcu_read_unlock();
5875 }
5876
5877 /* cpu offline callback */
5878 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
5879 {
5880         struct task_group *tg;
5881
5882         lockdep_assert_rq_held(rq);
5883
5884         rcu_read_lock();
5885         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5886                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5887
5888                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
5889                         continue;
5890
5891                 /*
5892                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
5893                  * there's some valid quota amount
5894                  */
5895                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
5896                 /*
5897                  * Offline rq is schedulable till CPU is completely disabled
5898                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
5899                  */
5900                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
5901
5902                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5903                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
5904         }
5905         rcu_read_unlock();
5906 }
5907
5908 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5909
5910 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
5911 {
5912         return false;
5913 }
5914
5915 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
5916 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
5917 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5918 static inline void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu) {}
5919 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5920
5921 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
5922 {
5923         return 0;
5924 }
5925
5926 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
5927 {
5928         return 0;
5929 }
5930
5931 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
5932                                     int src_cpu, int dest_cpu)
5933 {
5934         return 0;
5935 }
5936
5937 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5938
5939 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5940 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5941 #endif
5942
5943 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
5944 {
5945         return NULL;
5946 }
5947 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5948 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
5949 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
5950
5951 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5952
5953 /**************************************************
5954  * CFS operations on tasks:
5955  */
5956
5957 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
5958 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5959 {
5960         struct sched_entity *se = &p->se;
5961         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5962
5963         SCHED_WARN_ON(task_rq(p) != rq);
5964
5965         if (rq->cfs.h_nr_running > 1) {
5966                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
5967                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
5968                 s64 delta = slice - ran;
5969
5970                 if (delta < 0) {
5971                         if (task_current(rq, p))
5972                                 resched_curr(rq);
5973                         return;
5974                 }
5975                 hrtick_start(rq, delta);
5976         }
5977 }
5978
5979 /*
5980  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
5981  * current task is from our class and nr_running is low enough
5982  * to matter.
5983  */
5984 static void hrtick_update(struct rq *rq)
5985 {
5986         struct task_struct *curr = rq->curr;
5987
5988         if (!hrtick_enabled_fair(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
5989                 return;
5990
5991         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
5992                 hrtick_start_fair(rq, curr);
5993 }
5994 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
5995 static inline void
5996 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5997 {
5998 }
5999
6000 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
6001 {
6002 }
6003 #endif
6004
6005 #ifdef CONFIG_SMP
6006 static inline bool cpu_overutilized(int cpu)
6007 {
6008         unsigned long rq_util_min = uclamp_rq_get(cpu_rq(cpu), UCLAMP_MIN);
6009         unsigned long rq_util_max = uclamp_rq_get(cpu_rq(cpu), UCLAMP_MAX);
6010
6011         return !util_fits_cpu(cpu_util_cfs(cpu), rq_util_min, rq_util_max, cpu);
6012 }
6013
6014 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq)
6015 {
6016         if (!READ_ONCE(rq->rd->overutilized) && cpu_overutilized(rq->cpu)) {
6017                 WRITE_ONCE(rq->rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
6018                 trace_sched_overutilized_tp(rq->rd, SG_OVERUTILIZED);
6019         }
6020 }
6021 #else
6022 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq) { }
6023 #endif
6024
6025 /* Runqueue only has SCHED_IDLE tasks enqueued */
6026 static int sched_idle_rq(struct rq *rq)
6027 {
6028         return unlikely(rq->nr_running == rq->cfs.idle_h_nr_running &&
6029                         rq->nr_running);
6030 }
6031
6032 /*
6033  * Returns true if cfs_rq only has SCHED_IDLE entities enqueued. Note the use
6034  * of idle_nr_running, which does not consider idle descendants of normal
6035  * entities.
6036  */
6037 static bool sched_idle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
6038 {
6039         return cfs_rq->nr_running &&
6040                 cfs_rq->nr_running == cfs_rq->idle_nr_running;
6041 }
6042
6043 #ifdef CONFIG_SMP
6044 static int sched_idle_cpu(int cpu)
6045 {
6046         return sched_idle_rq(cpu_rq(cpu));
6047 }
6048 #endif
6049
6050 /*
6051  * The enqueue_task method is called before nr_running is
6052  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
6053  * then put the task into the rbtree:
6054  */
6055 static void
6056 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
6057 {
6058         struct cfs_rq *cfs_rq;
6059         struct sched_entity *se = &p->se;
6060         int idle_h_nr_running = task_has_idle_policy(p);
6061         int task_new = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP);
6062
6063         /*
6064          * The code below (indirectly) updates schedutil which looks at
6065          * the cfs_rq utilization to select a frequency.
6066          * Let's add the task's estimated utilization to the cfs_rq's
6067          * estimated utilization, before we update schedutil.
6068          */
6069         util_est_enqueue(&rq->cfs, p);
6070
6071         /*
6072          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
6073          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
6074          * passed.
6075          */
6076         if (p->in_iowait)
6077                 cpufreq_update_util(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
6078
6079         for_each_sched_entity(se) {
6080                 if (se->on_rq)
6081                         break;
6082                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6083                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
6084
6085                 cfs_rq->h_nr_running++;
6086                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_h_nr_running;
6087
6088                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
6089                         idle_h_nr_running = 1;
6090
6091                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
6092                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6093                         goto enqueue_throttle;
6094
6095                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
6096         }
6097
6098         for_each_sched_entity(se) {
6099                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6100
6101                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
6102                 se_update_runnable(se);
6103                 update_cfs_group(se);
6104
6105                 cfs_rq->h_nr_running++;
6106                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_h_nr_running;
6107
6108                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
6109                         idle_h_nr_running = 1;
6110
6111                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
6112                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6113                         goto enqueue_throttle;
6114         }
6115
6116         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
6117         add_nr_running(rq, 1);
6118
6119         /*
6120          * Since new tasks are assigned an initial util_avg equal to
6121          * half of the spare capacity of their CPU, tiny tasks have the
6122          * ability to cross the overutilized threshold, which will
6123          * result in the load balancer ruining all the task placement
6124          * done by EAS. As a way to mitigate that effect, do not account
6125          * for the first enqueue operation of new tasks during the
6126          * overutilized flag detection.
6127          *
6128          * A better way of solving this problem would be to wait for
6129          * the PELT signals of tasks to converge before taking them
6130          * into account, but that is not straightforward to implement,
6131          * and the following generally works well enough in practice.
6132          */
6133         if (!task_new)
6134                 update_overutilized_status(rq);
6135
6136 enqueue_throttle:
6137         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
6138
6139         hrtick_update(rq);
6140 }
6141
6142 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
6143
6144 /*
6145  * The dequeue_task method is called before nr_running is
6146  * decreased. We remove the task from the rbtree and
6147  * update the fair scheduling stats:
6148  */
6149 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
6150 {
6151         struct cfs_rq *cfs_rq;
6152         struct sched_entity *se = &p->se;
6153         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
6154         int idle_h_nr_running = task_has_idle_policy(p);
6155         bool was_sched_idle = sched_idle_rq(rq);
6156
6157         util_est_dequeue(&rq->cfs, p);
6158
6159         for_each_sched_entity(se) {
6160                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6161                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
6162
6163                 cfs_rq->h_nr_running--;
6164                 cfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_h_nr_running;
6165
6166                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
6167                         idle_h_nr_running = 1;
6168
6169                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
6170                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6171                         goto dequeue_throttle;
6172
6173                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
6174                 if (cfs_rq->load.weight) {
6175                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
6176                         se = parent_entity(se);
6177                         /*
6178                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
6179                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
6180                          */
6181                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
6182                                 set_next_buddy(se);
6183                         break;
6184                 }
6185                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
6186         }
6187
6188         for_each_sched_entity(se) {
6189                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6190
6191                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
6192                 se_update_runnable(se);
6193                 update_cfs_group(se);
6194
6195                 cfs_rq->h_nr_running--;
6196                 cfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_h_nr_running;
6197
6198                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
6199                         idle_h_nr_running = 1;
6200
6201                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
6202                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6203                         goto dequeue_throttle;
6204
6205         }
6206
6207         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
6208         sub_nr_running(rq, 1);
6209
6210         /* balance early to pull high priority tasks */
6211         if (unlikely(!was_sched_idle && sched_idle_rq(rq)))
6212                 rq->next_balance = jiffies;
6213
6214 dequeue_throttle:
6215         util_est_update(&rq->cfs, p, task_sleep);
6216         hrtick_update(rq);
6217 }
6218
6219 #ifdef CONFIG_SMP
6220
6221 /* Working cpumask for: load_balance, load_balance_newidle. */
6222 static DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
6223 static DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, select_rq_mask);
6224
6225 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
6226
6227 static struct {
6228         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
6229         atomic_t nr_cpus;
6230         int has_blocked;                /* Idle CPUS has blocked load */
6231         int needs_update;               /* Newly idle CPUs need their next_balance collated */
6232         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
6233         unsigned long next_blocked;     /* Next update of blocked load in jiffies */
6234 } nohz ____cacheline_aligned;
6235
6236 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
6237
6238 static unsigned long cpu_load(struct rq *rq)
6239 {
6240         return cfs_rq_load_avg(&rq->cfs);
6241 }
6242
6243 /*
6244  * cpu_load_without - compute CPU load without any contributions from *p
6245  * @cpu: the CPU which load is requested
6246  * @p: the task which load should be discounted
6247  *
6248  * The load of a CPU is defined by the load of tasks currently enqueued on that
6249  * CPU as well as tasks which are currently sleeping after an execution on that
6250  * CPU.
6251  *
6252  * This method returns the load of the specified CPU by discounting the load of
6253  * the specified task, whenever the task is currently contributing to the CPU
6254  * load.
6255  */
6256 static unsigned long cpu_load_without(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6257 {
6258         struct cfs_rq *cfs_rq;
6259         unsigned int load;
6260
6261         /* Task has no contribution or is new */
6262         if (cpu_of(rq) != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
6263                 return cpu_load(rq);
6264
6265         cfs_rq = &rq->cfs;
6266         load = READ_ONCE(cfs_rq->avg.load_avg);
6267
6268         /* Discount task's util from CPU's util */
6269         lsub_positive(&load, task_h_load(p));
6270
6271         return load;
6272 }
6273
6274 static unsigned long cpu_runnable(struct rq *rq)
6275 {
6276         return cfs_rq_runnable_avg(&rq->cfs);
6277 }
6278
6279 static unsigned long cpu_runnable_without(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6280 {
6281         struct cfs_rq *cfs_rq;
6282         unsigned int runnable;
6283
6284         /* Task has no contribution or is new */
6285         if (cpu_of(rq) != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
6286                 return cpu_runnable(rq);
6287
6288         cfs_rq = &rq->cfs;
6289         runnable = READ_ONCE(cfs_rq->avg.runnable_avg);
6290
6291         /* Discount task's runnable from CPU's runnable */
6292         lsub_positive(&runnable, p->se.avg.runnable_avg);
6293
6294         return runnable;
6295 }
6296
6297 static unsigned long capacity_of(int cpu)
6298 {
6299         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
6300 }
6301
6302 static void record_wakee(struct task_struct *p)
6303 {
6304         /*
6305          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
6306          * jiffy will not have built up many flips.
6307          */
6308         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
6309                 current->wakee_flips >>= 1;
6310                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
6311         }
6312
6313         if (current->last_wakee != p) {
6314                 current->last_wakee = p;
6315                 current->wakee_flips++;
6316         }
6317 }
6318
6319 /*
6320  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
6321  *
6322  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
6323  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
6324  *
6325  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
6326  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
6327  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
6328  *
6329  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
6330  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
6331  *
6332  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
6333  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
6334  * socket size.
6335  */
6336 static int wake_wide(struct task_struct *p)
6337 {
6338         unsigned int master = current->wakee_flips;
6339         unsigned int slave = p->wakee_flips;
6340         int factor = __this_cpu_read(sd_llc_size);
6341
6342         if (master < slave)
6343                 swap(master, slave);
6344         if (slave < factor || master < slave * factor)
6345                 return 0;
6346         return 1;
6347 }
6348
6349 /*
6350  * The purpose of wake_affine() is to quickly determine on which CPU we can run
6351  * soonest. For the purpose of speed we only consider the waking and previous
6352  * CPU.
6353  *
6354  * wake_affine_idle() - only considers 'now', it check if the waking CPU is
6355  *                      cache-affine and is (or will be) idle.
6356  *
6357  * wake_affine_weight() - considers the weight to reflect the average
6358  *                        scheduling latency of the CPUs. This seems to work
6359  *                        for the overloaded case.
6360  */
6361 static int
6362 wake_affine_idle(int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
6363 {
6364         /*
6365          * If this_cpu is idle, it implies the wakeup is from interrupt
6366          * context. Only allow the move if cache is shared. Otherwise an
6367          * interrupt intensive workload could force all tasks onto one
6368          * node depending on the IO topology or IRQ affinity settings.
6369          *
6370          * If the prev_cpu is idle and cache affine then avoid a migration.
6371          * There is no guarantee that the cache hot data from an interrupt
6372          * is more important than cache hot data on the prev_cpu and from
6373          * a cpufreq perspective, it's better to have higher utilisation
6374          * on one CPU.
6375          */
6376         if (available_idle_cpu(this_cpu) && cpus_share_cache(this_cpu, prev_cpu))
6377                 return available_idle_cpu(prev_cpu) ? prev_cpu : this_cpu;
6378
6379         if (sync && cpu_rq(this_cpu)->nr_running == 1)
6380                 return this_cpu;
6381
6382         if (available_idle_cpu(prev_cpu))
6383                 return prev_cpu;
6384
6385         return nr_cpumask_bits;
6386 }
6387
6388 static int
6389 wake_affine_weight(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
6390                    int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
6391 {
6392         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
6393         unsigned long task_load;
6394
6395         this_eff_load = cpu_load(cpu_rq(this_cpu));
6396
6397         if (sync) {
6398                 unsigned long current_load = task_h_load(current);
6399
6400                 if (current_load > this_eff_load)
6401                         return this_cpu;
6402
6403                 this_eff_load -= current_load;
6404         }
6405
6406         task_load = task_h_load(p);
6407
6408         this_eff_load += task_load;
6409         if (sched_feat(WA_BIAS))
6410                 this_eff_load *= 100;
6411         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
6412
6413         prev_eff_load = cpu_load(cpu_rq(prev_cpu));
6414         prev_eff_load -= task_load;
6415         if (sched_feat(WA_BIAS))
6416                 prev_eff_load *= 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
6417         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
6418
6419         /*
6420          * If sync, adjust the weight of prev_eff_load such that if
6421          * prev_eff == this_eff that select_idle_sibling() will consider
6422          * stacking the wakee on top of the waker if no other CPU is
6423          * idle.
6424          */
6425         if (sync)
6426                 prev_eff_load += 1;
6427
6428         return this_eff_load < prev_eff_load ? this_cpu : nr_cpumask_bits;
6429 }
6430
6431 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
6432                        int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
6433 {
6434         int target = nr_cpumask_bits;
6435
6436         if (sched_feat(WA_IDLE))
6437                 target = wake_affine_idle(this_cpu, prev_cpu, sync);
6438
6439         if (sched_feat(WA_WEIGHT) && target == nr_cpumask_bits)
6440                 target = wake_affine_weight(sd, p, this_cpu, prev_cpu, sync);
6441
6442         schedstat_inc(p->stats.nr_wakeups_affine_attempts);
6443         if (target == nr_cpumask_bits)
6444                 return prev_cpu;
6445
6446         schedstat_inc(sd->ttwu_move_affine);
6447         schedstat_inc(p->stats.nr_wakeups_affine);
6448         return target;
6449 }
6450
6451 static struct sched_group *
6452 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int this_cpu);
6453
6454 /*
6455  * find_idlest_group_cpu - find the idlest CPU among the CPUs in the group.
6456  */
6457 static int
6458 find_idlest_group_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
6459 {
6460         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
6461         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
6462         u64 latest_idle_timestamp = 0;
6463         int least_loaded_cpu = this_cpu;
6464         int shallowest_idle_cpu = -1;
6465         int i;
6466
6467         /* Check if we have any choice: */
6468         if (group->group_weight == 1)
6469                 return cpumask_first(sched_group_span(group));
6470
6471         /* Traverse only the allowed CPUs */
6472         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), p->cpus_ptr) {
6473                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
6474
6475                 if (!sched_core_cookie_match(rq, p))
6476                         continue;
6477
6478                 if (sched_idle_cpu(i))
6479                         return i;
6480
6481                 if (available_idle_cpu(i)) {
6482                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
6483                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
6484                                 /*
6485                                  * We give priority to a CPU whose idle state
6486                                  * has the smallest exit latency irrespective
6487                                  * of any idle timestamp.
6488                                  */
6489                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
6490                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
6491                                 shallowest_idle_cpu = i;
6492                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
6493                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
6494                                 /*
6495                                  * If equal or no active idle state, then
6496                                  * the most recently idled CPU might have
6497                                  * a warmer cache.
6498                                  */
6499                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
6500                                 shallowest_idle_cpu = i;
6501                         }
6502                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
6503                         load = cpu_load(cpu_rq(i));
6504                         if (load < min_load) {
6505                                 min_load = load;
6506                                 least_loaded_cpu = i;
6507                         }
6508                 }
6509         }
6510
6511         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
6512 }
6513
6514 static inline int find_idlest_cpu(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
6515                                   int cpu, int prev_cpu, int sd_flag)
6516 {
6517         int new_cpu = cpu;
6518
6519         if (!cpumask_intersects(sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr))
6520                 return prev_cpu;
6521
6522         /*
6523          * We need task's util for cpu_util_without, sync it up to
6524          * prev_cpu's last_update_time.
6525          */
6526         if (!(sd_flag & SD_BALANCE_FORK))
6527                 sync_entity_load_avg(&p->se);
6528
6529         while (sd) {
6530                 struct sched_group *group;
6531                 struct sched_domain *tmp;
6532                 int weight;
6533
6534                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
6535                         sd = sd->child;
6536                         continue;
6537                 }
6538
6539                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu);
6540                 if (!group) {
6541                         sd = sd->child;
6542                         continue;
6543                 }
6544
6545                 new_cpu = find_idlest_group_cpu(group, p, cpu);
6546                 if (new_cpu == cpu) {
6547                         /* Now try balancing at a lower domain level of 'cpu': */
6548                         sd = sd->child;
6549                         continue;
6550                 }
6551
6552                 /* Now try balancing at a lower domain level of 'new_cpu': */
6553                 cpu = new_cpu;
6554                 weight = sd->span_weight;
6555                 sd = NULL;
6556                 for_each_domain(cpu, tmp) {
6557                         if (weight <= tmp->span_weight)
6558                                 break;
6559                         if (tmp->flags & sd_flag)
6560                                 sd = tmp;
6561                 }
6562         }
6563
6564         return new_cpu;
6565 }
6566
6567 static inline int __select_idle_cpu(int cpu, struct task_struct *p)
6568 {
6569         if ((available_idle_cpu(cpu) || sched_idle_cpu(cpu)) &&
6570             sched_cpu_cookie_match(cpu_rq(cpu), p))
6571                 return cpu;
6572
6573         return -1;
6574 }
6575
6576 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
6577 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(sched_smt_present);
6578 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_smt_present);
6579
6580 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
6581 {
6582         struct sched_domain_shared *sds;
6583
6584         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
6585         if (sds)
6586                 WRITE_ONCE(sds->has_idle_cores, val);
6587 }
6588
6589 static inline bool test_idle_cores(int cpu)
6590 {
6591         struct sched_domain_shared *sds;
6592
6593         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
6594         if (sds)
6595                 return READ_ONCE(sds->has_idle_cores);
6596
6597         return false;
6598 }
6599
6600 /*
6601  * Scans the local SMT mask to see if the entire core is idle, and records this
6602  * information in sd_llc_shared->has_idle_cores.
6603  *
6604  * Since SMT siblings share all cache levels, inspecting this limited remote
6605  * state should be fairly cheap.
6606  */
6607 void __update_idle_core(struct rq *rq)
6608 {
6609         int core = cpu_of(rq);
6610         int cpu;
6611
6612         rcu_read_lock();
6613         if (test_idle_cores(core))
6614                 goto unlock;
6615
6616         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
6617                 if (cpu == core)
6618                         continue;
6619
6620                 if (!available_idle_cpu(cpu))
6621                         goto unlock;
6622         }
6623
6624         set_idle_cores(core, 1);
6625 unlock:
6626         rcu_read_unlock();
6627 }
6628
6629 /*
6630  * Scan the entire LLC domain for idle cores; this dynamically switches off if
6631  * there are no idle cores left in the system; tracked through
6632  * sd_llc->shared->has_idle_cores and enabled through update_idle_core() above.
6633  */
6634 static int select_idle_core(struct task_struct *p, int core, struct cpumask *cpus, int *idle_cpu)
6635 {
6636         bool idle = true;
6637         int cpu;
6638
6639         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
6640                 if (!available_idle_cpu(cpu)) {
6641                         idle = false;
6642                         if (*idle_cpu == -1) {
6643                                 if (sched_idle_cpu(cpu) && cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr)) {
6644                                         *idle_cpu = cpu;
6645                                         break;
6646                                 }
6647                                 continue;
6648                         }
6649                         break;
6650                 }
6651                 if (*idle_cpu == -1 && cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
6652                         *idle_cpu = cpu;
6653         }
6654
6655         if (idle)
6656                 return core;
6657
6658         cpumask_andnot(cpus, cpus, cpu_smt_mask(core));
6659         return -1;
6660 }
6661
6662 /*
6663  * Scan the local SMT mask for idle CPUs.
6664  */
6665 static int select_idle_smt(struct task_struct *p, int target)
6666 {
6667         int cpu;
6668
6669         for_each_cpu_and(cpu, cpu_smt_mask(target), p->cpus_ptr) {
6670                 if (cpu == target)
6671                         continue;
6672                 if (available_idle_cpu(cpu) || sched_idle_cpu(cpu))
6673                         return cpu;
6674         }
6675
6676         return -1;
6677 }
6678
6679 #else /* CONFIG_SCHED_SMT */
6680
6681 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
6682 {
6683 }
6684
6685 static inline bool test_idle_cores(int cpu)
6686 {
6687         return false;
6688 }
6689
6690 static inline int select_idle_core(struct task_struct *p, int core, struct cpumask *cpus, int *idle_cpu)
6691 {
6692         return __select_idle_cpu(core, p);
6693 }
6694
6695 static inline int select_idle_smt(struct task_struct *p, int target)
6696 {
6697         return -1;
6698 }
6699
6700 #endif /* CONFIG_SCHED_SMT */
6701
6702 /*
6703  * Scan the LLC domain for idle CPUs; this is dynamically regulated by
6704  * comparing the average scan cost (tracked in sd->avg_scan_cost) against the
6705  * average idle time for this rq (as found in rq->avg_idle).
6706  */
6707 static int select_idle_cpu(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, bool has_idle_core, int target)
6708 {
6709         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_rq_mask);
6710         int i, cpu, idle_cpu = -1, nr = INT_MAX;
6711         struct sched_domain_shared *sd_share;
6712         struct rq *this_rq = this_rq();
6713         int this = smp_processor_id();
6714         struct sched_domain *this_sd = NULL;
6715         u64 time = 0;
6716
6717         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr);
6718
6719         if (sched_feat(SIS_PROP) && !has_idle_core) {
6720                 u64 avg_cost, avg_idle, span_avg;
6721                 unsigned long now = jiffies;
6722
6723                 this_sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_llc));
6724                 if (!this_sd)
6725                         return -1;
6726
6727                 /*
6728                  * If we're busy, the assumption that the last idle period
6729                  * predicts the future is flawed; age away the remaining
6730                  * predicted idle time.
6731                  */
6732                 if (unlikely(this_rq->wake_stamp < now)) {
6733                         while (this_rq->wake_stamp < now && this_rq->wake_avg_idle) {
6734                                 this_rq->wake_stamp++;
6735                                 this_rq->wake_avg_idle >>= 1;
6736                         }
6737                 }
6738
6739                 avg_idle = this_rq->wake_avg_idle;
6740                 avg_cost = this_sd->avg_scan_cost + 1;
6741
6742                 span_avg = sd->span_weight * avg_idle;
6743                 if (span_avg > 4*avg_cost)
6744                         nr = div_u64(span_avg, avg_cost);
6745                 else
6746                         nr = 4;
6747
6748                 time = cpu_clock(this);
6749         }
6750
6751         if (sched_feat(SIS_UTIL)) {
6752                 sd_share = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, target));
6753                 if (sd_share) {
6754                         /* because !--nr is the condition to stop scan */
6755                         nr = READ_ONCE(sd_share->nr_idle_scan) + 1;
6756                         /* overloaded LLC is unlikely to have idle cpu/core */
6757                         if (nr == 1)
6758                                 return -1;
6759                 }
6760         }
6761
6762         for_each_cpu_wrap(cpu, cpus, target + 1) {
6763                 if (has_idle_core) {
6764                         i = select_idle_core(p, cpu, cpus, &idle_cpu);
6765                         if ((unsigned int)i < nr_cpumask_bits)
6766                                 return i;
6767
6768                 } else {
6769                         if (!--nr)
6770                                 return -1;
6771                         idle_cpu = __select_idle_cpu(cpu, p);
6772                         if ((unsigned int)idle_cpu < nr_cpumask_bits)
6773                                 break;
6774                 }
6775         }
6776
6777         if (has_idle_core)
6778                 set_idle_cores(target, false);
6779
6780         if (sched_feat(SIS_PROP) && this_sd && !has_idle_core) {
6781                 time = cpu_clock(this) - time;
6782
6783                 /*
6784                  * Account for the scan cost of wakeups against the average
6785                  * idle time.
6786                  */
6787                 this_rq->wake_avg_idle -= min(this_rq->wake_avg_idle, time);
6788
6789                 update_avg(&this_sd->avg_scan_cost, time);
6790         }
6791
6792         return idle_cpu;
6793 }
6794
6795 /*
6796  * Scan the asym_capacity domain for idle CPUs; pick the first idle one on which
6797  * the task fits. If no CPU is big enough, but there are idle ones, try to
6798  * maximize capacity.
6799  */
6800 static int
6801 select_idle_capacity(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6802 {
6803         unsigned long task_util, util_min, util_max, best_cap = 0;
6804         int cpu, best_cpu = -1;
6805         struct cpumask *cpus;
6806
6807         cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_rq_mask);
6808         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr);
6809
6810         task_util = task_util_est(p);
6811         util_min = uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MIN);
6812         util_max = uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MAX);
6813
6814         for_each_cpu_wrap(cpu, cpus, target) {
6815                 unsigned long cpu_cap = capacity_of(cpu);
6816
6817                 if (!available_idle_cpu(cpu) && !sched_idle_cpu(cpu))
6818                         continue;
6819                 if (util_fits_cpu(task_util, util_min, util_max, cpu))
6820                         return cpu;
6821
6822                 if (cpu_cap > best_cap) {
6823                         best_cap = cpu_cap;
6824                         best_cpu = cpu;
6825                 }
6826         }
6827
6828         return best_cpu;
6829 }
6830
6831 static inline bool asym_fits_cpu(unsigned long util,
6832                                  unsigned long util_min,
6833                                  unsigned long util_max,
6834                                  int cpu)
6835 {
6836         if (sched_asym_cpucap_active())
6837                 return util_fits_cpu(util, util_min, util_max, cpu);
6838
6839         return true;
6840 }
6841
6842 /*
6843  * Try and locate an idle core/thread in the LLC cache domain.
6844  */
6845 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
6846 {
6847         bool has_idle_core = false;
6848         struct sched_domain *sd;
6849         unsigned long task_util, util_min, util_max;
6850         int i, recent_used_cpu;
6851
6852         /*
6853          * On asymmetric system, update task utilization because we will check
6854          * that the task fits with cpu's capacity.
6855          */
6856         if (sched_asym_cpucap_active()) {
6857                 sync_entity_load_avg(&p->se);
6858                 task_util = task_util_est(p);
6859                 util_min = uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MIN);
6860                 util_max = uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MAX);
6861         }
6862
6863         /*
6864          * per-cpu select_rq_mask usage
6865          */
6866         lockdep_assert_irqs_disabled();
6867
6868         if ((available_idle_cpu(target) || sched_idle_cpu(target)) &&
6869             asym_fits_cpu(task_util, util_min, util_max, target))
6870                 return target;
6871
6872         /*
6873          * If the previous CPU is cache affine and idle, don't be stupid:
6874          */
6875         if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) &&
6876             (available_idle_cpu(prev) || sched_idle_cpu(prev)) &&
6877             asym_fits_cpu(task_util, util_min, util_max, prev))
6878                 return prev;
6879
6880         /*
6881          * Allow a per-cpu kthread to stack with the wakee if the
6882          * kworker thread and the tasks previous CPUs are the same.
6883          * The assumption is that the wakee queued work for the
6884          * per-cpu kthread that is now complete and the wakeup is
6885          * essentially a sync wakeup. An obvious example of this
6886          * pattern is IO completions.
6887          */
6888         if (is_per_cpu_kthread(current) &&
6889             in_task() &&
6890             prev == smp_processor_id() &&
6891             this_rq()->nr_running <= 1 &&
6892             asym_fits_cpu(task_util, util_min, util_max, prev)) {
6893                 return prev;
6894         }
6895
6896         /* Check a recently used CPU as a potential idle candidate: */
6897         recent_used_cpu = p->recent_used_cpu;
6898         p->recent_used_cpu = prev;
6899         if (recent_used_cpu != prev &&
6900             recent_used_cpu != target &&
6901             cpus_share_cache(recent_used_cpu, target) &&
6902             (available_idle_cpu(recent_used_cpu) || sched_idle_cpu(recent_used_cpu)) &&
6903             cpumask_test_cpu(p->recent_used_cpu, p->cpus_ptr) &&
6904             asym_fits_cpu(task_util, util_min, util_max, recent_used_cpu)) {
6905                 return recent_used_cpu;
6906         }
6907
6908         /*
6909          * For asymmetric CPU capacity systems, our domain of interest is
6910          * sd_asym_cpucapacity rather than sd_llc.
6911          */
6912         if (sched_asym_cpucap_active()) {
6913                 sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_cpucapacity, target));
6914                 /*
6915                  * On an asymmetric CPU capacity system where an exclusive
6916                  * cpuset defines a symmetric island (i.e. one unique
6917                  * capacity_orig value through the cpuset), the key will be set
6918                  * but the CPUs within that cpuset will not have a domain with
6919                  * SD_ASYM_CPUCAPACITY. These should follow the usual symmetric
6920                  * capacity path.
6921                  */
6922                 if (sd) {
6923                         i = select_idle_capacity(p, sd, target);
6924                         return ((unsigned)i < nr_cpumask_bits) ? i : target;
6925                 }
6926         }
6927
6928         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
6929         if (!sd)
6930                 return target;
6931
6932         if (sched_smt_active()) {
6933                 has_idle_core = test_idle_cores(target);
6934
6935                 if (!has_idle_core && cpus_share_cache(prev, target)) {
6936                         i = select_idle_smt(p, prev);
6937                         if ((unsigned int)i < nr_cpumask_bits)
6938                                 return i;
6939                 }
6940         }
6941
6942         i = select_idle_cpu(p, sd, has_idle_core, target);
6943         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6944                 return i;
6945
6946         return target;
6947 }
6948
6949 /*
6950  * Predicts what cpu_util(@cpu) would return if @p was removed from @cpu
6951  * (@dst_cpu = -1) or migrated to @dst_cpu.
6952  */
6953 static unsigned long cpu_util_next(int cpu, struct task_struct *p, int dst_cpu)
6954 {
6955         struct cfs_rq *cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6956         unsigned long util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6957
6958         /*
6959          * If @dst_cpu is -1 or @p migrates from @cpu to @dst_cpu remove its
6960          * contribution. If @p migrates from another CPU to @cpu add its
6961          * contribution. In all the other cases @cpu is not impacted by the
6962          * migration so its util_avg is already correct.
6963          */
6964         if (task_cpu(p) == cpu && dst_cpu != cpu)
6965                 lsub_positive(&util, task_util(p));
6966         else if (task_cpu(p) != cpu && dst_cpu == cpu)
6967                 util += task_util(p);
6968
6969         if (sched_feat(UTIL_EST)) {
6970                 unsigned long util_est;
6971
6972                 util_est = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued);
6973
6974                 /*
6975                  * During wake-up @p isn't enqueued yet and doesn't contribute
6976                  * to any cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_est.enqueued.
6977                  * If @dst_cpu == @cpu add it to "simulate" cpu_util after @p
6978                  * has been enqueued.
6979                  *
6980                  * During exec (@dst_cpu = -1) @p is enqueued and does
6981                  * contribute to cpu_rq(cpu)->cfs.util_est.enqueued.
6982                  * Remove it to "simulate" cpu_util without @p's contribution.
6983                  *
6984                  * Despite the task_on_rq_queued(@p) check there is still a
6985                  * small window for a possible race when an exec
6986                  * select_task_rq_fair() races with LB's detach_task().
6987                  *
6988                  *   detach_task()
6989                  *     deactivate_task()
6990                  *       p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6991                  *       -------------------------------- A
6992                  *       dequeue_task()                    \
6993                  *         dequeue_task_fair()              + Race Time
6994                  *           util_est_dequeue()            /
6995                  *       -------------------------------- B
6996                  *
6997                  * The additional check "current == p" is required to further
6998                  * reduce the race window.
6999                  */
7000                 if (dst_cpu == cpu)
7001                         util_est += _task_util_est(p);
7002                 else if (unlikely(task_on_rq_queued(p) || current == p))
7003                         lsub_positive(&util_est, _task_util_est(p));
7004
7005                 util = max(util, util_est);
7006         }
7007
7008         return min(util, capacity_orig_of(cpu));
7009 }
7010
7011 /*
7012  * cpu_util_without: compute cpu utilization without any contributions from *p
7013  * @cpu: the CPU which utilization is requested
7014  * @p: the task which utilization should be discounted
7015  *
7016  * The utilization of a CPU is defined by the utilization of tasks currently
7017  * enqueued on that CPU as well as tasks which are currently sleeping after an
7018  * execution on that CPU.
7019  *
7020  * This method returns the utilization of the specified CPU by discounting the
7021  * utilization of the specified task, whenever the task is currently
7022  * contributing to the CPU utilization.
7023  */
7024 static unsigned long cpu_util_without(int cpu, struct task_struct *p)
7025 {
7026         /* Task has no contribution or is new */
7027         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
7028                 return cpu_util_cfs(cpu);
7029
7030         return cpu_util_next(cpu, p, -1);
7031 }
7032
7033 /*
7034  * energy_env - Utilization landscape for energy estimation.
7035  * @task_busy_time: Utilization contribution by the task for which we test the
7036  *                  placement. Given by eenv_task_busy_time().
7037  * @pd_busy_time:   Utilization of the whole perf domain without the task
7038  *                  contribution. Given by eenv_pd_busy_time().
7039  * @cpu_cap:        Maximum CPU capacity for the perf domain.
7040  * @pd_cap:         Entire perf domain capacity. (pd->nr_cpus * cpu_cap).
7041  */
7042 struct energy_env {
7043         unsigned long task_busy_time;
7044         unsigned long pd_busy_time;
7045         unsigned long cpu_cap;
7046         unsigned long pd_cap;
7047 };
7048
7049 /*
7050  * Compute the task busy time for compute_energy(). This time cannot be
7051  * injected directly into effective_cpu_util() because of the IRQ scaling.
7052  * The latter only makes sense with the most recent CPUs where the task has
7053  * run.
7054  */
7055 static inline void eenv_task_busy_time(struct energy_env *eenv,
7056                                        struct task_struct *p, int prev_cpu)
7057 {
7058         unsigned long busy_time, max_cap = arch_scale_cpu_capacity(prev_cpu);
7059         unsigned long irq = cpu_util_irq(cpu_rq(prev_cpu));
7060
7061         if (unlikely(irq >= max_cap))
7062                 busy_time = max_cap;
7063         else
7064                 busy_time = scale_irq_capacity(task_util_est(p), irq, max_cap);
7065
7066         eenv->task_busy_time = busy_time;
7067 }
7068
7069 /*
7070  * Compute the perf_domain (PD) busy time for compute_energy(). Based on the
7071  * utilization for each @pd_cpus, it however doesn't take into account
7072  * clamping since the ratio (utilization / cpu_capacity) is already enough to
7073  * scale the EM reported power consumption at the (eventually clamped)
7074  * cpu_capacity.
7075  *
7076  * The contribution of the task @p for which we want to estimate the
7077  * energy cost is removed (by cpu_util_next()) and must be calculated
7078  * separately (see eenv_task_busy_time). This ensures:
7079  *
7080  *   - A stable PD utilization, no matter which CPU of that PD we want to place
7081  *     the task on.
7082  *
7083  *   - A fair comparison between CPUs as the task contribution (task_util())
7084  *     will always be the same no matter which CPU utilization we rely on
7085  *     (util_avg or util_est).
7086  *
7087  * Set @eenv busy time for the PD that spans @pd_cpus. This busy time can't
7088  * exceed @eenv->pd_cap.
7089  */
7090 static inline void eenv_pd_busy_time(struct energy_env *eenv,
7091                                      struct cpumask *pd_cpus,
7092                                      struct task_struct *p)
7093 {
7094         unsigned long busy_time = 0;
7095         int cpu;
7096
7097         for_each_cpu(cpu, pd_cpus) {
7098                 unsigned long util = cpu_util_next(cpu, p, -1);
7099
7100                 busy_time += effective_cpu_util(cpu, util, ENERGY_UTIL, NULL);
7101         }
7102
7103         eenv->pd_busy_time = min(eenv->pd_cap, busy_time);
7104 }
7105
7106 /*
7107  * Compute the maximum utilization for compute_energy() when the task @p
7108  * is placed on the cpu @dst_cpu.
7109  *
7110  * Returns the maximum utilization among @eenv->cpus. This utilization can't
7111  * exceed @eenv->cpu_cap.
7112  */
7113 static inline unsigned long
7114 eenv_pd_max_util(struct energy_env *eenv, struct cpumask *pd_cpus,
7115                  struct task_struct *p, int dst_cpu)
7116 {
7117         unsigned long max_util = 0;
7118         int cpu;
7119
7120         for_each_cpu(cpu, pd_cpus) {
7121                 struct task_struct *tsk = (cpu == dst_cpu) ? p : NULL;
7122                 unsigned long util = cpu_util_next(cpu, p, dst_cpu);
7123                 unsigned long cpu_util;
7124
7125                 /*
7126                  * Performance domain frequency: utilization clamping
7127                  * must be considered since it affects the selection
7128                  * of the performance domain frequency.
7129                  * NOTE: in case RT tasks are running, by default the
7130                  * FREQUENCY_UTIL's utilization can be max OPP.
7131                  */
7132                 cpu_util = effective_cpu_util(cpu, util, FREQUENCY_UTIL, tsk);
7133                 max_util = max(max_util, cpu_util);
7134         }
7135
7136         return min(max_util, eenv->cpu_cap);
7137 }
7138
7139 /*
7140  * compute_energy(): Use the Energy Model to estimate the energy that @pd would
7141  * consume for a given utilization landscape @eenv. When @dst_cpu < 0, the task
7142  * contribution is ignored.
7143  */
7144 static inline unsigned long
7145 compute_energy(struct energy_env *eenv, struct perf_domain *pd,
7146                struct cpumask *pd_cpus, struct task_struct *p, int dst_cpu)
7147 {
7148         unsigned long max_util = eenv_pd_max_util(eenv, pd_cpus, p, dst_cpu);
7149         unsigned long busy_time = eenv->pd_busy_time;
7150
7151         if (dst_cpu >= 0)
7152                 busy_time = min(eenv->pd_cap, busy_time + eenv->task_busy_time);
7153
7154         return em_cpu_energy(pd->em_pd, max_util, busy_time, eenv->cpu_cap);
7155 }
7156
7157 /*
7158  * find_energy_efficient_cpu(): Find most energy-efficient target CPU for the
7159  * waking task. find_energy_efficient_cpu() looks for the CPU with maximum
7160  * spare capacity in each performance domain and uses it as a potential
7161  * candidate to execute the task. Then, it uses the Energy Model to figure
7162  * out which of the CPU candidates is the most energy-efficient.
7163  *
7164  * The rationale for this heuristic is as follows. In a performance domain,
7165  * all the most energy efficient CPU candidates (according to the Energy
7166  * Model) are those for which we'll request a low frequency. When there are
7167  * several CPUs for which the frequency request will be the same, we don't
7168  * have enough data to break the tie between them, because the Energy Model
7169  * only includes active power costs. With this model, if we assume that
7170  * frequency requests follow utilization (e.g. using schedutil), the CPU with
7171  * the maximum spare capacity in a performance domain is guaranteed to be among
7172  * the best candidates of the performance domain.
7173  *
7174  * In practice, it could be preferable from an energy standpoint to pack
7175  * small tasks on a CPU in order to let other CPUs go in deeper idle states,
7176  * but that could also hurt our chances to go cluster idle, and we have no
7177  * ways to tell with the current Energy Model if this is actually a good
7178  * idea or not. So, find_energy_efficient_cpu() basically favors
7179  * cluster-packing, and spreading inside a cluster. That should at least be
7180  * a good thing for latency, and this is consistent with the idea that most
7181  * of the energy savings of EAS come from the asymmetry of the system, and
7182  * not so much from breaking the tie between identical CPUs. That's also the
7183  * reason why EAS is enabled in the topology code only for systems where
7184  * SD_ASYM_CPUCAPACITY is set.
7185  *
7186  * NOTE: Forkees are not accepted in the energy-aware wake-up path because
7187  * they don't have any useful utilization data yet and it's not possible to
7188  * forecast their impact on energy consumption. Consequently, they will be
7189  * placed by find_idlest_cpu() on the least loaded CPU, which might turn out
7190  * to be energy-inefficient in some use-cases. The alternative would be to
7191  * bias new tasks towards specific types of CPUs first, or to try to infer
7192  * their util_avg from the parent task, but those heuristics could hurt
7193  * other use-cases too. So, until someone finds a better way to solve this,
7194  * let's keep things simple by re-using the existing slow path.
7195  */
7196 static int find_energy_efficient_cpu(struct task_struct *p, int prev_cpu)
7197 {
7198         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_rq_mask);
7199         unsigned long prev_delta = ULONG_MAX, best_delta = ULONG_MAX;
7200         unsigned long p_util_min = uclamp_is_used() ? uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MIN) : 0;
7201         unsigned long p_util_max = uclamp_is_used() ? uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MAX) : 1024;
7202         struct root_domain *rd = this_rq()->rd;
7203         int cpu, best_energy_cpu, target = -1;
7204         struct sched_domain *sd;
7205         struct perf_domain *pd;
7206         struct energy_env eenv;
7207
7208         rcu_read_lock();
7209         pd = rcu_dereference(rd->pd);
7210         if (!pd || READ_ONCE(rd->overutilized))
7211                 goto unlock;
7212
7213         /*
7214          * Energy-aware wake-up happens on the lowest sched_domain starting
7215          * from sd_asym_cpucapacity spanning over this_cpu and prev_cpu.
7216          */
7217         sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_asym_cpucapacity));
7218         while (sd && !cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(sd)))
7219                 sd = sd->parent;
7220         if (!sd)
7221                 goto unlock;
7222
7223         target = prev_cpu;
7224
7225         sync_entity_load_avg(&p->se);
7226         if (!uclamp_task_util(p, p_util_min, p_util_max))
7227                 goto unlock;
7228
7229         eenv_task_busy_time(&eenv, p, prev_cpu);
7230
7231         for (; pd; pd = pd->next) {
7232                 unsigned long cpu_cap, cpu_thermal_cap, util;
7233                 unsigned long cur_delta, max_spare_cap = 0;
7234                 unsigned long rq_util_min, rq_util_max;
7235                 unsigned long util_min, util_max;
7236                 unsigned long prev_spare_cap = 0;
7237                 int max_spare_cap_cpu = -1;
7238                 unsigned long base_energy;
7239
7240                 cpumask_and(cpus, perf_domain_span(pd), cpu_online_mask);
7241
7242                 if (cpumask_empty(cpus))
7243                         continue;
7244
7245                 /* Account thermal pressure for the energy estimation */
7246                 cpu = cpumask_first(cpus);
7247                 cpu_thermal_cap = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
7248                 cpu_thermal_cap -= arch_scale_thermal_pressure(cpu);
7249
7250                 eenv.cpu_cap = cpu_thermal_cap;
7251                 eenv.pd_cap = 0;
7252
7253                 for_each_cpu(cpu, cpus) {
7254                         eenv.pd_cap += cpu_thermal_cap;
7255
7256                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, sched_domain_span(sd)))
7257                                 continue;
7258
7259                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
7260                                 continue;
7261
7262                         util = cpu_util_next(cpu, p, cpu);
7263                         cpu_cap = capacity_of(cpu);
7264
7265                         /*
7266                          * Skip CPUs that cannot satisfy the capacity request.
7267                          * IOW, placing the task there would make the CPU
7268                          * overutilized. Take uclamp into account to see how
7269                          * much capacity we can get out of the CPU; this is
7270                          * aligned with sched_cpu_util().
7271                          */
7272                         if (uclamp_is_used()) {
7273                                 if (uclamp_rq_is_idle(cpu_rq(cpu))) {
7274                                         util_min = p_util_min;
7275                                         util_max = p_util_max;
7276                                 } else {
7277                                         /*
7278                                          * Open code uclamp_rq_util_with() except for
7279                                          * the clamp() part. Ie: apply max aggregation
7280                                          * only. util_fits_cpu() logic requires to
7281                                          * operate on non clamped util but must use the
7282                                          * max-aggregated uclamp_{min, max}.
7283                                          */
7284                                         rq_util_min = uclamp_rq_get(cpu_rq(cpu), UCLAMP_MIN);
7285                                         rq_util_max = uclamp_rq_get(cpu_rq(cpu), UCLAMP_MAX);
7286
7287                                         util_min = max(rq_util_min, p_util_min);
7288                                         util_max = max(rq_util_max, p_util_max);
7289                                 }
7290                         }
7291                         if (!util_fits_cpu(util, util_min, util_max, cpu))
7292                                 continue;
7293
7294                         lsub_positive(&cpu_cap, util);
7295
7296                         if (cpu == prev_cpu) {
7297                                 /* Always use prev_cpu as a candidate. */
7298                                 prev_spare_cap = cpu_cap;
7299                         } else if (cpu_cap > max_spare_cap) {
7300                                 /*
7301                                  * Find the CPU with the maximum spare capacity
7302                                  * among the remaining CPUs in the performance
7303                                  * domain.
7304                                  */
7305                                 max_spare_cap = cpu_cap;
7306                                 max_spare_cap_cpu = cpu;
7307                         }
7308                 }
7309
7310                 if (max_spare_cap_cpu < 0 && prev_spare_cap == 0)
7311                         continue;
7312
7313                 eenv_pd_busy_time(&eenv, cpus, p);
7314                 /* Compute the 'base' energy of the pd, without @p */
7315                 base_energy = compute_energy(&eenv, pd, cpus, p, -1);
7316
7317                 /* Evaluate the energy impact of using prev_cpu. */
7318                 if (prev_spare_cap > 0) {
7319                         prev_delta = compute_energy(&eenv, pd, cpus, p,
7320                                                     prev_cpu);
7321                         /* CPU utilization has changed */
7322                         if (prev_delta < base_energy)
7323                                 goto unlock;
7324                         prev_delta -= base_energy;
7325                         best_delta = min(best_delta, prev_delta);
7326                 }
7327
7328                 /* Evaluate the energy impact of using max_spare_cap_cpu. */
7329                 if (max_spare_cap_cpu >= 0 && max_spare_cap > prev_spare_cap) {
7330                         cur_delta = compute_energy(&eenv, pd, cpus, p,
7331                                                    max_spare_cap_cpu);
7332                         /* CPU utilization has changed */
7333                         if (cur_delta < base_energy)
7334                                 goto unlock;
7335                         cur_delta -= base_energy;
7336                         if (cur_delta < best_delta) {
7337                                 best_delta = cur_delta;
7338                                 best_energy_cpu = max_spare_cap_cpu;
7339                         }
7340                 }
7341         }
7342         rcu_read_unlock();
7343
7344         if (best_delta < prev_delta)
7345                 target = best_energy_cpu;
7346
7347         return target;
7348
7349 unlock:
7350         rcu_read_unlock();
7351
7352         return target;
7353 }
7354
7355 /*
7356  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
7357  * that have the relevant SD flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
7358  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
7359  *
7360  * Balances load by selecting the idlest CPU in the idlest group, or under
7361  * certain conditions an idle sibling CPU if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
7362  *
7363  * Returns the target CPU number.
7364  */
7365 static int
7366 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int wake_flags)
7367 {
7368         int sync = (wake_flags & WF_SYNC) && !(current->flags & PF_EXITING);
7369         struct sched_domain *tmp, *sd = NULL;
7370         int cpu = smp_processor_id();
7371         int new_cpu = prev_cpu;
7372         int want_affine = 0;
7373         /* SD_flags and WF_flags share the first nibble */
7374         int sd_flag = wake_flags & 0xF;
7375
7376         /*
7377          * required for stable ->cpus_allowed
7378          */
7379         lockdep_assert_held(&p->pi_lock);
7380         if (wake_flags & WF_TTWU) {
7381                 record_wakee(p);
7382
7383                 if (sched_energy_enabled()) {
7384                         new_cpu = find_energy_efficient_cpu(p, prev_cpu);
7385                         if (new_cpu >= 0)
7386                                 return new_cpu;
7387                         new_cpu = prev_cpu;
7388                 }
7389
7390                 want_affine = !wake_wide(p) && cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr);
7391         }
7392
7393         rcu_read_lock();
7394         for_each_domain(cpu, tmp) {
7395                 /*
7396                  * If both 'cpu' and 'prev_cpu' are part of this domain,
7397                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
7398                  */
7399                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
7400                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
7401                         if (cpu != prev_cpu)
7402                                 new_cpu = wake_affine(tmp, p, cpu, prev_cpu, sync);
7403
7404                         sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
7405                         break;
7406                 }
7407
7408                 /*
7409                  * Usually only true for WF_EXEC and WF_FORK, as sched_domains
7410                  * usually do not have SD_BALANCE_WAKE set. That means wakeup
7411                  * will usually go to the fast path.
7412                  */
7413                 if (tmp->flags & sd_flag)
7414                         sd = tmp;
7415                 else if (!want_affine)
7416                         break;
7417         }
7418
7419         if (unlikely(sd)) {
7420                 /* Slow path */
7421                 new_cpu = find_idlest_cpu(sd, p, cpu, prev_cpu, sd_flag);
7422         } else if (wake_flags & WF_TTWU) { /* XXX always ? */
7423                 /* Fast path */
7424                 new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
7425         }
7426         rcu_read_unlock();
7427
7428         return new_cpu;
7429 }
7430
7431 /*
7432  * Called immediately before a task is migrated to a new CPU; task_cpu(p) and
7433  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
7434  * previous CPU. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
7435  */
7436 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p, int new_cpu)
7437 {
7438         struct sched_entity *se = &p->se;
7439
7440         /*
7441          * As blocked tasks retain absolute vruntime the migration needs to
7442          * deal with this by subtracting the old and adding the new
7443          * min_vruntime -- the latter is done by enqueue_entity() when placing
7444          * the task on the new runqueue.
7445          */
7446         if (READ_ONCE(p->__state) == TASK_WAKING) {
7447                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7448
7449                 se->vruntime -= u64_u32_load(cfs_rq->min_vruntime);
7450         }
7451
7452         if (!task_on_rq_migrating(p)) {
7453                 remove_entity_load_avg(se);
7454
7455                 /*
7456                  * Here, the task's PELT values have been updated according to
7457                  * the current rq's clock. But if that clock hasn't been
7458                  * updated in a while, a substantial idle time will be missed,
7459                  * leading to an inflation after wake-up on the new rq.
7460                  *
7461                  * Estimate the missing time from the cfs_rq last_update_time
7462                  * and update sched_avg to improve the PELT continuity after
7463                  * migration.
7464                  */
7465                 migrate_se_pelt_lag(se);
7466         }
7467
7468         /* Tell new CPU we are migrated */
7469         se->avg.last_update_time = 0;
7470
7471         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
7472         se->exec_start = 0;
7473
7474         update_scan_period(p, new_cpu);
7475 }
7476
7477 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
7478 {
7479         remove_entity_load_avg(&p->se);
7480 }
7481
7482 static int
7483 balance_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
7484 {
7485         if (rq->nr_running)
7486                 return 1;
7487
7488         return newidle_balance(rq, rf) != 0;
7489 }
7490 #endif /* CONFIG_SMP */
7491
7492 static unsigned long wakeup_gran(struct sched_entity *se)
7493 {
7494         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
7495
7496         /*
7497          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
7498          * to virtual-time in his units.
7499          *
7500          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
7501          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
7502          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
7503          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
7504          * be smaller, again penalizing the lighter task.
7505          *
7506          * This is especially important for buddies when the leftmost
7507          * task is higher priority than the buddy.
7508          */
7509         return calc_delta_fair(gran, se);
7510 }
7511
7512 /*
7513  * Should 'se' preempt 'curr'.
7514  *
7515  *             |s1
7516  *        |s2
7517  *   |s3
7518  *         g
7519  *      |<--->|c
7520  *
7521  *  w(c, s1) = -1
7522  *  w(c, s2) =  0
7523  *  w(c, s3) =  1
7524  *
7525  */
7526 static int
7527 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
7528 {
7529         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
7530
7531         if (vdiff <= 0)
7532                 return -1;
7533
7534         gran = wakeup_gran(se);
7535         if (vdiff > gran)
7536                 return 1;
7537
7538         return 0;
7539 }
7540
7541 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
7542 {
7543         for_each_sched_entity(se) {
7544                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
7545                         return;
7546                 if (se_is_idle(se))
7547                         return;
7548                 cfs_rq_of(se)->last = se;
7549         }
7550 }
7551
7552 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
7553 {
7554         for_each_sched_entity(se) {
7555                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
7556                         return;
7557                 if (se_is_idle(se))
7558                         return;
7559                 cfs_rq_of(se)->next = se;
7560         }
7561 }
7562
7563 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
7564 {
7565         for_each_sched_entity(se)
7566                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
7567 }
7568
7569 /*
7570  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
7571  */
7572 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
7573 {
7574         struct task_struct *curr = rq->curr;
7575         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
7576         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
7577         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
7578         int next_buddy_marked = 0;
7579         int cse_is_idle, pse_is_idle;
7580
7581         if (unlikely(se == pse))
7582                 return;
7583
7584         /*
7585          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
7586          * unconditionally check_preempt_curr() after an enqueue (which may have
7587          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
7588          * next-buddy nomination below.
7589          */
7590         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
7591                 return;
7592
7593         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
7594                 set_next_buddy(pse);
7595                 next_buddy_marked = 1;
7596         }
7597
7598         /*
7599          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
7600          * wake up path.
7601          *
7602          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
7603          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
7604          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
7605          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
7606          * below.
7607          */
7608         if (test_tsk_need_resched(curr))
7609                 return;
7610
7611         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
7612         if (unlikely(task_has_idle_policy(curr)) &&
7613             likely(!task_has_idle_policy(p)))
7614                 goto preempt;
7615
7616         /*
7617          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
7618          * is driven by the tick):
7619          */
7620         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
7621                 return;
7622
7623         find_matching_se(&se, &pse);
7624         WARN_ON_ONCE(!pse);
7625
7626         cse_is_idle = se_is_idle(se);
7627         pse_is_idle = se_is_idle(pse);
7628
7629         /*
7630          * Preempt an idle group in favor of a non-idle group (and don't preempt
7631          * in the inverse case).
7632          */
7633         if (cse_is_idle && !pse_is_idle)
7634                 goto preempt;
7635         if (cse_is_idle != pse_is_idle)
7636                 return;
7637
7638         update_curr(cfs_rq_of(se));
7639         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
7640                 /*
7641                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
7642                  * triggering this preemption.
7643                  */
7644                 if (!next_buddy_marked)
7645                         set_next_buddy(pse);
7646                 goto preempt;
7647         }
7648
7649         return;
7650
7651 preempt:
7652         resched_curr(rq);
7653         /*
7654          * Only set the backward buddy when the current task is still
7655          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
7656          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
7657          * point, either of which can * drop the rq lock.
7658          *
7659          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
7660          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
7661          */
7662         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
7663                 return;
7664
7665         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
7666                 set_last_buddy(se);
7667 }
7668
7669 #ifdef CONFIG_SMP
7670 static struct task_struct *pick_task_fair(struct rq *rq)
7671 {
7672         struct sched_entity *se;
7673         struct cfs_rq *cfs_rq;
7674
7675 again:
7676         cfs_rq = &rq->cfs;
7677         if (!cfs_rq->nr_running)
7678                 return NULL;
7679
7680         do {
7681                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
7682
7683                 /* When we pick for a remote RQ, we'll not have done put_prev_entity() */
7684                 if (curr) {
7685                         if (curr->on_rq)
7686                                 update_curr(cfs_rq);
7687                         else
7688                                 curr = NULL;
7689
7690                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
7691                                 goto again;
7692                 }
7693
7694                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
7695                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7696         } while (cfs_rq);
7697
7698         return task_of(se);
7699 }
7700 #endif
7701
7702 struct task_struct *
7703 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
7704 {
7705         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
7706         struct sched_entity *se;
7707         struct task_struct *p;
7708         int new_tasks;
7709
7710 again:
7711         if (!sched_fair_runnable(rq))
7712                 goto idle;
7713
7714 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7715         if (!prev || prev->sched_class != &fair_sched_class)
7716                 goto simple;
7717
7718         /*
7719          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
7720          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
7721          *
7722          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
7723          * hierarchy, only change the part that actually changes.
7724          */
7725
7726         do {
7727                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
7728
7729                 /*
7730                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
7731                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
7732                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
7733                  * forget we've ever seen it.
7734                  */
7735                 if (curr) {
7736                         if (curr->on_rq)
7737                                 update_curr(cfs_rq);
7738                         else
7739                                 curr = NULL;
7740
7741                         /*
7742                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
7743                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
7744                          * Therefore the nr_running test will indeed
7745                          * be correct.
7746                          */
7747                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq))) {
7748                                 cfs_rq = &rq->cfs;
7749
7750                                 if (!cfs_rq->nr_running)
7751                                         goto idle;
7752
7753                                 goto simple;
7754                         }
7755                 }
7756
7757                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
7758                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7759         } while (cfs_rq);
7760
7761         p = task_of(se);
7762
7763         /*
7764          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
7765          * is a different task than we started out with, try and touch the
7766          * least amount of cfs_rqs.
7767          */
7768         if (prev != p) {
7769                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
7770
7771                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
7772                         int se_depth = se->depth;
7773                         int pse_depth = pse->depth;
7774
7775                         if (se_depth <= pse_depth) {
7776                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
7777                                 pse = parent_entity(pse);
7778                         }
7779                         if (se_depth >= pse_depth) {
7780                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
7781                                 se = parent_entity(se);
7782                         }
7783                 }
7784
7785                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
7786                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7787         }
7788
7789         goto done;
7790 simple:
7791 #endif
7792         if (prev)
7793                 put_prev_task(rq, prev);
7794
7795         do {
7796                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
7797                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7798                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7799         } while (cfs_rq);
7800
7801         p = task_of(se);
7802
7803 done: __maybe_unused;
7804 #ifdef CONFIG_SMP
7805         /*
7806          * Move the next running task to the front of
7807          * the list, so our cfs_tasks list becomes MRU
7808          * one.
7809          */
7810         list_move(&p->se.group_node, &rq->cfs_tasks);
7811 #endif
7812
7813         if (hrtick_enabled_fair(rq))
7814                 hrtick_start_fair(rq, p);
7815
7816         update_misfit_status(p, rq);
7817
7818         return p;
7819
7820 idle:
7821         if (!rf)
7822                 return NULL;
7823
7824         new_tasks = newidle_balance(rq, rf);
7825
7826         /*
7827          * Because newidle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
7828          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
7829          * must re-start the pick_next_entity() loop.
7830          */
7831         if (new_tasks < 0)
7832                 return RETRY_TASK;
7833
7834         if (new_tasks > 0)
7835                 goto again;
7836
7837         /*
7838          * rq is about to be idle, check if we need to update the
7839          * lost_idle_time of clock_pelt
7840          */
7841         update_idle_rq_clock_pelt(rq);
7842
7843         return NULL;
7844 }
7845
7846 static struct task_struct *__pick_next_task_fair(struct rq *rq)
7847 {
7848         return pick_next_task_fair(rq, NULL, NULL);
7849 }
7850
7851 /*
7852  * Account for a descheduled task:
7853  */
7854 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
7855 {
7856         struct sched_entity *se = &prev->se;
7857         struct cfs_rq *cfs_rq;
7858
7859         for_each_sched_entity(se) {
7860                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7861                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
7862         }
7863 }
7864
7865 /*
7866  * sched_yield() is very simple
7867  *
7868  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
7869  */
7870 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
7871 {
7872         struct task_struct *curr = rq->curr;
7873         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
7874         struct sched_entity *se = &curr->se;
7875
7876         /*
7877          * Are we the only task in the tree?
7878          */
7879         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
7880                 return;
7881
7882         clear_buddies(cfs_rq, se);
7883
7884         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
7885                 update_rq_clock(rq);
7886                 /*
7887                  * Update run-time statistics of the 'current'.
7888                  */
7889                 update_curr(cfs_rq);
7890                 /*
7891                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
7892                  * so we don't do microscopic update in schedule()
7893                  * and double the fastpath cost.
7894                  */
7895                 rq_clock_skip_update(rq);
7896         }
7897
7898         set_skip_buddy(se);
7899 }
7900
7901 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7902 {
7903         struct sched_entity *se = &p->se;
7904
7905         /* throttled hierarchies are not runnable */
7906         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
7907                 return false;
7908
7909         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
7910         set_next_buddy(se);
7911
7912         yield_task_fair(rq);
7913
7914         return true;
7915 }
7916
7917 #ifdef CONFIG_SMP
7918 /**************************************************
7919  * Fair scheduling class load-balancing methods.
7920  *
7921  * BASICS
7922  *
7923  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
7924  * per-CPU scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
7925  * time to each task. This is expressed in the following equation:
7926  *
7927  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
7928  *
7929  * Where W_i,n is the n-th weight average for CPU i. The instantaneous weight
7930  * W_i,0 is defined as:
7931  *
7932  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
7933  *
7934  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on CPU i. This weight
7935  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
7936  *
7937  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
7938  * weight:
7939  *
7940  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
7941  *
7942  * C_i is the compute capacity of CPU i, typically it is the
7943  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
7944  * can also include other factors [XXX].
7945  *
7946  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
7947  * directly from (1):
7948  *
7949  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
7950  *
7951  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
7952  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
7953  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
7954  *
7955  * [XXX expand on:
7956  *     - infeasible weights;
7957  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
7958  *
7959  *
7960  * SCHED DOMAINS
7961  *
7962  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
7963  * for all i,j solution, we create a tree of CPUs that follows the hardware
7964  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
7965  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of CPUs going up the
7966  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
7967  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of CPUs in
7968  * the groups.
7969  *
7970  * This yields:
7971  *
7972  *     log_2 n     1     n
7973  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
7974  *     i = 0      2^i   2^i
7975  *                               `- size of each group
7976  *         |         |     `- number of CPUs doing load-balance
7977  *         |         `- freq
7978  *         `- sum over all levels
7979  *
7980  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
7981  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
7982  *
7983  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
7984  * to every other CPU in at most O(log n) steps:
7985  *
7986  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
7987  *
7988  *             log_2 n
7989  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
7990  *             k = 0
7991  *
7992  * And you'll find that:
7993  *
7994  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
7995  *
7996  * Showing there's indeed a path between every CPU in at most O(log n) steps.
7997  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
7998  * of:
7999  *
8000  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
8001  *
8002  *
8003  * WORK CONSERVING
8004  *
8005  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
8006  * balancing is more aggressive and has the newly idle CPU iterate up the domain
8007  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
8008  *
8009  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
8010  * time.
8011  *
8012  * [XXX more?]
8013  *
8014  *
8015  * CGROUPS
8016  *
8017  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
8018  *
8019  *                                s_k,i
8020  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
8021  *                                 S_k
8022  *
8023  * Where
8024  *
8025  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
8026  *
8027  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on CPU i.
8028  *
8029  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
8030  * property.
8031  *
8032  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
8033  *      rewrite all of this once again.]
8034  */
8035
8036 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
8037
8038 enum fbq_type { regular, remote, all };
8039
8040 /*
8041  * 'group_type' describes the group of CPUs at the moment of load balancing.
8042  *
8043  * The enum is ordered by pulling priority, with the group with lowest priority
8044  * first so the group_type can simply be compared when selecting the busiest
8045  * group. See update_sd_pick_busiest().
8046  */
8047 enum group_type {
8048         /* The group has spare capacity that can be used to run more tasks.  */
8049         group_has_spare = 0,
8050         /*
8051          * The group is fully used and the tasks don't compete for more CPU
8052          * cycles. Nevertheless, some tasks might wait before running.
8053          */
8054         group_fully_busy,
8055         /*
8056          * One task doesn't fit with CPU's capacity and must be migrated to a
8057          * more powerful CPU.
8058          */
8059         group_misfit_task,
8060         /*
8061          * SD_ASYM_PACKING only: One local CPU with higher capacity is available,
8062          * and the task should be migrated to it instead of running on the
8063          * current CPU.
8064          */
8065         group_asym_packing,
8066         /*
8067          * The tasks' affinity constraints previously prevented the scheduler
8068          * from balancing the load across the system.
8069          */
8070         group_imbalanced,
8071         /*
8072          * The CPU is overloaded and can't provide expected CPU cycles to all
8073          * tasks.
8074          */
8075         group_overloaded
8076 };
8077
8078 enum migration_type {
8079         migrate_load = 0,
8080         migrate_util,
8081         migrate_task,
8082         migrate_misfit
8083 };
8084
8085 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
8086 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
8087 #define LBF_DST_PINNED  0x04
8088 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
8089 #define LBF_ACTIVE_LB   0x10
8090
8091 struct lb_env {
8092         struct sched_domain     *sd;
8093
8094         struct rq               *src_rq;
8095         int                     src_cpu;
8096
8097         int                     dst_cpu;
8098         struct rq               *dst_rq;
8099
8100         struct cpumask          *dst_grpmask;
8101         int                     new_dst_cpu;
8102         enum cpu_idle_type      idle;
8103         long                    imbalance;
8104         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
8105         struct cpumask          *cpus;
8106
8107         unsigned int            flags;
8108
8109         unsigned int            loop;
8110         unsigned int            loop_break;
8111         unsigned int            loop_max;
8112
8113         enum fbq_type           fbq_type;
8114         enum migration_type     migration_type;
8115         struct list_head        tasks;
8116 };
8117
8118 /*
8119  * Is this task likely cache-hot:
8120  */
8121 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
8122 {
8123         s64 delta;
8124
8125         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
8126
8127         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
8128                 return 0;
8129
8130         if (unlikely(task_has_idle_policy(p)))
8131                 return 0;
8132
8133         /* SMT siblings share cache */
8134         if (env->sd->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY)
8135                 return 0;
8136
8137         /*
8138          * Buddy candidates are cache hot:
8139          */
8140         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
8141                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
8142                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
8143                 return 1;
8144
8145         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
8146                 return 1;
8147
8148         /*
8149          * Don't migrate task if the task's cookie does not match
8150          * with the destination CPU's core cookie.
8151          */
8152         if (!sched_core_cookie_match(cpu_rq(env->dst_cpu), p))
8153                 return 1;
8154
8155         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
8156                 return 0;
8157
8158         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
8159
8160         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
8161 }
8162
8163 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8164 /*
8165  * Returns 1, if task migration degrades locality
8166  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
8167  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
8168  */
8169 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
8170 {
8171         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
8172         unsigned long src_weight, dst_weight;
8173         int src_nid, dst_nid, dist;
8174
8175         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
8176                 return -1;
8177
8178         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
8179                 return -1;
8180
8181         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
8182         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
8183
8184         if (src_nid == dst_nid)
8185                 return -1;
8186
8187         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
8188         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
8189                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
8190                         return 1;
8191                 else
8192                         return -1;
8193         }
8194
8195         /* Encourage migration to the preferred node. */
8196         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
8197                 return 0;
8198
8199         /* Leaving a core idle is often worse than degrading locality. */
8200         if (env->idle == CPU_IDLE)
8201                 return -1;
8202
8203         dist = node_distance(src_nid, dst_nid);
8204         if (numa_group) {
8205                 src_weight = group_weight(p, src_nid, dist);
8206                 dst_weight = group_weight(p, dst_nid, dist);
8207         } else {
8208                 src_weight = task_weight(p, src_nid, dist);
8209                 dst_weight = task_weight(p, dst_nid, dist);
8210         }
8211
8212         return dst_weight < src_weight;
8213 }
8214
8215 #else
8216 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
8217                                              struct lb_env *env)
8218 {
8219         return -1;
8220 }
8221 #endif
8222
8223 /*
8224  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
8225  */
8226 static
8227 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
8228 {
8229         int tsk_cache_hot;
8230
8231         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
8232
8233         /*
8234          * We do not migrate tasks that are:
8235          * 1) throttled_lb_pair, or
8236          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_ptr, or
8237          * 3) running (obviously), or
8238          * 4) are cache-hot on their current CPU.
8239          */
8240         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
8241                 return 0;
8242
8243         /* Disregard pcpu kthreads; they are where they need to be. */
8244         if (kthread_is_per_cpu(p))
8245                 return 0;
8246
8247         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, p->cpus_ptr)) {
8248                 int cpu;
8249
8250                 schedstat_inc(p->stats.nr_failed_migrations_affine);
8251
8252                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
8253
8254                 /*
8255                  * Remember if this task can be migrated to any other CPU in
8256                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
8257                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
8258                  *
8259                  * Avoid computing new_dst_cpu
8260                  * - for NEWLY_IDLE
8261                  * - if we have already computed one in current iteration
8262                  * - if it's an active balance
8263                  */
8264                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE ||
8265                     env->flags & (LBF_DST_PINNED | LBF_ACTIVE_LB))
8266                         return 0;
8267
8268                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs: */
8269                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
8270                         if (cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr)) {
8271                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
8272                                 env->new_dst_cpu = cpu;
8273                                 break;
8274                         }
8275                 }
8276
8277                 return 0;
8278         }
8279
8280         /* Record that we found at least one task that could run on dst_cpu */
8281         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
8282
8283         if (task_on_cpu(env->src_rq, p)) {
8284                 schedstat_inc(p->stats.nr_failed_migrations_running);
8285                 return 0;
8286         }
8287
8288         /*
8289          * Aggressive migration if:
8290          * 1) active balance
8291          * 2) destination numa is preferred
8292          * 3) task is cache cold, or
8293          * 4) too many balance attempts have failed.
8294          */
8295         if (env->flags & LBF_ACTIVE_LB)
8296                 return 1;
8297
8298         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
8299         if (tsk_cache_hot == -1)
8300                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
8301
8302         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
8303             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
8304                 if (tsk_cache_hot == 1) {
8305                         schedstat_inc(env->sd->lb_hot_gained[env->idle]);
8306                         schedstat_inc(p->stats.nr_forced_migrations);
8307                 }
8308                 return 1;
8309         }
8310
8311         schedstat_inc(p->stats.nr_failed_migrations_hot);
8312         return 0;
8313 }
8314
8315 /*
8316  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
8317  */
8318 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
8319 {
8320         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
8321
8322         deactivate_task(env->src_rq, p, DEQUEUE_NOCLOCK);
8323         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
8324 }
8325
8326 /*
8327  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
8328  * part of active balancing operations within "domain".
8329  *
8330  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
8331  */
8332 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
8333 {
8334         struct task_struct *p;
8335
8336         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
8337
8338         list_for_each_entry_reverse(p,
8339                         &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
8340                 if (!can_migrate_task(p, env))
8341                         continue;
8342
8343                 detach_task(p, env);
8344
8345                 /*
8346                  * Right now, this is only the second place where
8347                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
8348                  * so we can safely collect stats here rather than
8349                  * inside detach_tasks().
8350                  */
8351                 schedstat_inc(env->sd->lb_gained[env->idle]);
8352                 return p;
8353         }
8354         return NULL;
8355 }
8356
8357 /*
8358  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance load/util/tasks from
8359  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
8360  *
8361  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
8362  */
8363 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
8364 {
8365         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
8366         unsigned long util, load;
8367         struct task_struct *p;
8368         int detached = 0;
8369
8370         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
8371
8372         /*
8373          * Source run queue has been emptied by another CPU, clear
8374          * LBF_ALL_PINNED flag as we will not test any task.
8375          */
8376         if (env->src_rq->nr_running <= 1) {
8377                 env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
8378                 return 0;
8379         }
8380
8381         if (env->imbalance <= 0)
8382                 return 0;
8383
8384         while (!list_empty(tasks)) {
8385                 /*
8386                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
8387                  * which could at worst lead to a livelock crash.
8388                  */
8389                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
8390                         break;
8391
8392                 env->loop++;
8393                 /*
8394                  * We've more or less seen every task there is, call it quits
8395                  * unless we haven't found any movable task yet.
8396                  */
8397                 if (env->loop > env->loop_max &&
8398                     !(env->flags & LBF_ALL_PINNED))
8399                         break;
8400
8401                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
8402                 if (env->loop > env->loop_break) {
8403                         env->loop_break += SCHED_NR_MIGRATE_BREAK;
8404                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
8405                         break;
8406                 }
8407
8408                 p = list_last_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
8409
8410                 if (!can_migrate_task(p, env))
8411                         goto next;
8412
8413                 switch (env->migration_type) {
8414                 case migrate_load:
8415                         /*
8416                          * Depending of the number of CPUs and tasks and the
8417                          * cgroup hierarchy, task_h_load() can return a null
8418                          * value. Make sure that env->imbalance decreases
8419                          * otherwise detach_tasks() will stop only after
8420                          * detaching up to loop_max tasks.
8421                          */
8422                         load = max_t(unsigned long, task_h_load(p), 1);
8423
8424                         if (sched_feat(LB_MIN) &&
8425                             load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
8426                                 goto next;
8427
8428                         /*
8429                          * Make sure that we don't migrate too much load.
8430                          * Nevertheless, let relax the constraint if
8431                          * scheduler fails to find a good waiting task to
8432                          * migrate.
8433                          */
8434                         if (shr_bound(load, env->sd->nr_balance_failed) > env->imbalance)
8435                                 goto next;
8436
8437                         env->imbalance -= load;
8438                         break;
8439
8440                 case migrate_util:
8441                         util = task_util_est(p);
8442
8443                         if (util > env->imbalance)
8444                                 goto next;
8445
8446                         env->imbalance -= util;
8447                         break;
8448
8449                 case migrate_task:
8450                         env->imbalance--;
8451                         break;
8452
8453                 case migrate_misfit:
8454                         /* This is not a misfit task */
8455                         if (task_fits_cpu(p, env->src_cpu))
8456                                 goto next;
8457
8458                         env->imbalance = 0;
8459                         break;
8460                 }
8461
8462                 detach_task(p, env);
8463                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
8464
8465                 detached++;
8466
8467 #ifdef CONFIG_PREEMPTION
8468                 /*
8469                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
8470                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
8471                  * the critical section.
8472                  */
8473                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
8474                         break;
8475 #endif
8476
8477                 /*
8478                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
8479                  * load/util/tasks.
8480                  */
8481                 if (env->imbalance <= 0)
8482                         break;
8483
8484                 continue;
8485 next:
8486                 list_move(&p->se.group_node, tasks);
8487         }
8488
8489         /*
8490          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
8491          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
8492          * than inside detach_one_task().
8493          */
8494         schedstat_add(env->sd->lb_gained[env->idle], detached);
8495
8496         return detached;
8497 }
8498
8499 /*
8500  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
8501  */
8502 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8503 {
8504         lockdep_assert_rq_held(rq);
8505
8506         WARN_ON_ONCE(task_rq(p) != rq);
8507         activate_task(rq, p, ENQUEUE_NOCLOCK);
8508         check_preempt_curr(rq, p, 0);
8509 }
8510
8511 /*
8512  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
8513  * its new rq.
8514  */
8515 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8516 {
8517         struct rq_flags rf;
8518
8519         rq_lock(rq, &rf);
8520         update_rq_clock(rq);
8521         attach_task(rq, p);
8522         rq_unlock(rq, &rf);
8523 }
8524
8525 /*
8526  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
8527  * new rq.
8528  */
8529 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
8530 {
8531         struct list_head *tasks = &env->tasks;
8532         struct task_struct *p;
8533         struct rq_flags rf;
8534
8535         rq_lock(env->dst_rq, &rf);
8536         update_rq_clock(env->dst_rq);
8537
8538         while (!list_empty(tasks)) {
8539                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
8540                 list_del_init(&p->se.group_node);
8541
8542                 attach_task(env->dst_rq, p);
8543         }
8544
8545         rq_unlock(env->dst_rq, &rf);
8546 }
8547
8548 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8549 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq)
8550 {
8551         if (cfs_rq->avg.load_avg)
8552                 return true;
8553
8554         if (cfs_rq->avg.util_avg)
8555                 return true;
8556
8557         return false;
8558 }
8559
8560 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq)
8561 {
8562         if (READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg))
8563                 return true;
8564
8565         if (READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg))
8566                 return true;
8567
8568         if (thermal_load_avg(rq))
8569                 return true;
8570
8571 #ifdef CONFIG_HAVE_SCHED_AVG_IRQ
8572         if (READ_ONCE(rq->avg_irq.util_avg))
8573                 return true;
8574 #endif
8575
8576         return false;
8577 }
8578
8579 static inline void update_blocked_load_tick(struct rq *rq)
8580 {
8581         WRITE_ONCE(rq->last_blocked_load_update_tick, jiffies);
8582 }
8583
8584 static inline void update_blocked_load_status(struct rq *rq, bool has_blocked)
8585 {
8586         if (!has_blocked)
8587                 rq->has_blocked_load = 0;
8588 }
8589 #else
8590 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
8591 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq) { return false; }
8592 static inline void update_blocked_load_tick(struct rq *rq) {}
8593 static inline void update_blocked_load_status(struct rq *rq, bool has_blocked) {}
8594 #endif
8595
8596 static bool __update_blocked_others(struct rq *rq, bool *done)
8597 {
8598         const struct sched_class *curr_class;
8599         u64 now = rq_clock_pelt(rq);
8600         unsigned long thermal_pressure;
8601         bool decayed;
8602
8603         /*
8604          * update_load_avg() can call cpufreq_update_util(). Make sure that RT,
8605          * DL and IRQ signals have been updated before updating CFS.
8606          */
8607         curr_class = rq->curr->sched_class;
8608
8609         thermal_pressure = arch_scale_thermal_pressure(cpu_of(rq));
8610
8611         decayed = update_rt_rq_load_avg(now, rq, curr_class == &rt_sched_class) |
8612                   update_dl_rq_load_avg(now, rq, curr_class == &dl_sched_class) |
8613                   update_thermal_load_avg(rq_clock_thermal(rq), rq, thermal_pressure) |
8614                   update_irq_load_avg(rq, 0);
8615
8616         if (others_have_blocked(rq))
8617                 *done = false;
8618
8619         return decayed;
8620 }
8621
8622 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8623
8624 static bool __update_blocked_fair(struct rq *rq, bool *done)
8625 {
8626         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
8627         bool decayed = false;
8628         int cpu = cpu_of(rq);
8629
8630         /*
8631          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
8632          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
8633          */
8634         for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos) {
8635                 struct sched_entity *se;
8636
8637                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq)) {
8638                         update_tg_load_avg(cfs_rq);
8639
8640                         if (cfs_rq->nr_running == 0)
8641                                 update_idle_cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
8642
8643                         if (cfs_rq == &rq->cfs)
8644                                 decayed = true;
8645                 }
8646
8647                 /* Propagate pending load changes to the parent, if any: */
8648                 se = cfs_rq->tg->se[cpu];
8649                 if (se && !skip_blocked_update(se))
8650                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
8651
8652                 /*
8653                  * There can be a lot of idle CPU cgroups.  Don't let fully
8654                  * decayed cfs_rqs linger on the list.
8655                  */
8656                 if (cfs_rq_is_decayed(cfs_rq))
8657                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
8658
8659                 /* Don't need periodic decay once load/util_avg are null */
8660                 if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
8661                         *done = false;
8662         }
8663
8664         return decayed;
8665 }
8666
8667 /*
8668  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
8669  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
8670  * group is a fraction of its parents load.
8671  */
8672 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
8673 {
8674         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
8675         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
8676         unsigned long now = jiffies;
8677         unsigned long load;
8678
8679         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
8680                 return;
8681
8682         WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, NULL);
8683         for_each_sched_entity(se) {
8684                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8685                 WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, se);
8686                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
8687                         break;
8688         }
8689
8690         if (!se) {
8691                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
8692                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
8693         }
8694
8695         while ((se = READ_ONCE(cfs_rq->h_load_next)) != NULL) {
8696                 load = cfs_rq->h_load;
8697                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
8698                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
8699                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
8700                 cfs_rq->h_load = load;
8701                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
8702         }
8703 }
8704
8705 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
8706 {
8707         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
8708
8709         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
8710         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
8711                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
8712 }
8713 #else
8714 static bool __update_blocked_fair(struct rq *rq, bool *done)
8715 {
8716         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
8717         bool decayed;
8718
8719         decayed = update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq);
8720         if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
8721                 *done = false;
8722
8723         return decayed;
8724 }
8725
8726 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
8727 {
8728         return p->se.avg.load_avg;
8729 }
8730 #endif
8731
8732 static void update_blocked_averages(int cpu)
8733 {
8734         bool decayed = false, done = true;
8735         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8736         struct rq_flags rf;
8737
8738         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
8739         update_blocked_load_tick(rq);
8740         update_rq_clock(rq);
8741
8742         decayed |= __update_blocked_others(rq, &done);
8743         decayed |= __update_blocked_fair(rq, &done);
8744
8745         update_blocked_load_status(rq, !done);
8746         if (decayed)
8747                 cpufreq_update_util(rq, 0);
8748         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
8749 }
8750
8751 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
8752
8753 /*
8754  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
8755  */
8756 struct sg_lb_stats {
8757         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
8758         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
8759         unsigned long group_capacity;
8760         unsigned long group_util; /* Total utilization over the CPUs of the group */
8761         unsigned long group_runnable; /* Total runnable time over the CPUs of the group */
8762         unsigned int sum_nr_running; /* Nr of tasks running in the group */
8763         unsigned int sum_h_nr_running; /* Nr of CFS tasks running in the group */
8764         unsigned int idle_cpus;
8765         unsigned int group_weight;
8766         enum group_type group_type;
8767         unsigned int group_asym_packing; /* Tasks should be moved to preferred CPU */
8768         unsigned long group_misfit_task_load; /* A CPU has a task too big for its capacity */
8769 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8770         unsigned int nr_numa_running;
8771         unsigned int nr_preferred_running;
8772 #endif
8773 };
8774
8775 /*
8776  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
8777  *               during load balancing.
8778  */
8779 struct sd_lb_stats {
8780         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
8781         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
8782         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
8783         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
8784         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
8785         unsigned int prefer_sibling; /* tasks should go to sibling first */
8786
8787         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
8788         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
8789 };
8790
8791 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
8792 {
8793         /*
8794          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
8795          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
8796          * We must however set busiest_stat::group_type and
8797          * busiest_stat::idle_cpus to the worst busiest group because
8798          * update_sd_pick_busiest() reads these before assignment.
8799          */
8800         *sds = (struct sd_lb_stats){
8801                 .busiest = NULL,
8802                 .local = NULL,
8803                 .total_load = 0UL,
8804                 .total_capacity = 0UL,
8805                 .busiest_stat = {
8806                         .idle_cpus = UINT_MAX,
8807                         .group_type = group_has_spare,
8808                 },
8809         };
8810 }
8811
8812 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
8813 {
8814         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8815         unsigned long max = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
8816         unsigned long used, free;
8817         unsigned long irq;
8818
8819         irq = cpu_util_irq(rq);
8820
8821         if (unlikely(irq >= max))
8822                 return 1;
8823
8824         /*
8825          * avg_rt.util_avg and avg_dl.util_avg track binary signals
8826          * (running and not running) with weights 0 and 1024 respectively.
8827          * avg_thermal.load_avg tracks thermal pressure and the weighted
8828          * average uses the actual delta max capacity(load).
8829          */
8830         used = READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg);
8831         used += READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg);
8832         used += thermal_load_avg(rq);
8833
8834         if (unlikely(used >= max))
8835                 return 1;
8836
8837         free = max - used;
8838
8839         return scale_irq_capacity(free, irq, max);
8840 }
8841
8842 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
8843 {
8844         unsigned long capacity_orig = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
8845         unsigned long capacity = scale_rt_capacity(cpu);
8846         struct sched_group *sdg = sd->groups;
8847         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8848
8849         rq->cpu_capacity_orig = capacity_orig;
8850
8851         if (!capacity)
8852                 capacity = 1;
8853
8854         rq->cpu_capacity = capacity;
8855
8856         /*
8857          * Detect if the performance domain is in capacity inversion state.
8858          *
8859          * Capacity inversion happens when another perf domain with equal or
8860          * lower capacity_orig_of() ends up having higher capacity than this
8861          * domain after subtracting thermal pressure.
8862          *
8863          * We only take into account thermal pressure in this detection as it's
8864          * the only metric that actually results in *real* reduction of
8865          * capacity due to performance points (OPPs) being dropped/become
8866          * unreachable due to thermal throttling.
8867          *
8868          * We assume:
8869          *   * That all cpus in a perf domain have the same capacity_orig
8870          *     (same uArch).
8871          *   * Thermal pressure will impact all cpus in this perf domain
8872          *     equally.
8873          */
8874         if (static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity)) {
8875                 unsigned long inv_cap = capacity_orig - thermal_load_avg(rq);
8876                 struct perf_domain *pd = rcu_dereference(rq->rd->pd);
8877
8878                 rq->cpu_capacity_inverted = 0;
8879
8880                 for (; pd; pd = pd->next) {
8881                         struct cpumask *pd_span = perf_domain_span(pd);
8882                         unsigned long pd_cap_orig, pd_cap;
8883
8884                         cpu = cpumask_any(pd_span);
8885                         pd_cap_orig = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
8886
8887                         if (capacity_orig < pd_cap_orig)
8888                                 continue;
8889
8890                         /*
8891                          * handle the case of multiple perf domains have the
8892                          * same capacity_orig but one of them is under higher
8893                          * thermal pressure. We record it as capacity
8894                          * inversion.
8895                          */
8896                         if (capacity_orig == pd_cap_orig) {
8897                                 pd_cap = pd_cap_orig - thermal_load_avg(cpu_rq(cpu));
8898
8899                                 if (pd_cap > inv_cap) {
8900                                         rq->cpu_capacity_inverted = inv_cap;
8901                                         break;
8902                                 }
8903                         } else if (pd_cap_orig > inv_cap) {
8904                                 rq->cpu_capacity_inverted = inv_cap;
8905                                 break;
8906                         }
8907                 }
8908         }
8909
8910         trace_sched_cpu_capacity_tp(rq);
8911
8912         sdg->sgc->capacity = capacity;
8913         sdg->sgc->min_capacity = capacity;
8914         sdg->sgc->max_capacity = capacity;
8915 }
8916
8917 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
8918 {
8919         struct sched_domain *child = sd->child;
8920         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
8921         unsigned long capacity, min_capacity, max_capacity;
8922         unsigned long interval;
8923
8924         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
8925         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
8926         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
8927
8928         if (!child) {
8929                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
8930                 return;
8931         }
8932
8933         capacity = 0;
8934         min_capacity = ULONG_MAX;
8935         max_capacity = 0;
8936
8937         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
8938                 /*
8939                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
8940                  * span the current group.
8941                  */
8942
8943                 for_each_cpu(cpu, sched_group_span(sdg)) {
8944                         unsigned long cpu_cap = capacity_of(cpu);
8945
8946                         capacity += cpu_cap;
8947                         min_capacity = min(cpu_cap, min_capacity);
8948                         max_capacity = max(cpu_cap, max_capacity);
8949                 }
8950         } else  {
8951                 /*
8952                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
8953                  * span the current group.
8954                  */
8955
8956                 group = child->groups;
8957                 do {
8958                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
8959
8960                         capacity += sgc->capacity;
8961                         min_capacity = min(sgc->min_capacity, min_capacity);
8962                         max_capacity = max(sgc->max_capacity, max_capacity);
8963                         group = group->next;
8964                 } while (group != child->groups);
8965         }
8966
8967         sdg->sgc->capacity = capacity;
8968         sdg->sgc->min_capacity = min_capacity;
8969         sdg->sgc->max_capacity = max_capacity;
8970 }
8971
8972 /*
8973  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
8974  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
8975  * Return true is the capacity is reduced
8976  */
8977 static inline int
8978 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
8979 {
8980         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
8981                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
8982 }
8983
8984 /*
8985  * Check whether a rq has a misfit task and if it looks like we can actually
8986  * help that task: we can migrate the task to a CPU of higher capacity, or
8987  * the task's current CPU is heavily pressured.
8988  */
8989 static inline int check_misfit_status(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
8990 {
8991         return rq->misfit_task_load &&
8992                 (rq->cpu_capacity_orig < rq->rd->max_cpu_capacity ||
8993                  check_cpu_capacity(rq, sd));
8994 }
8995
8996 /*
8997  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
8998  * groups is inadequate due to ->cpus_ptr constraints.
8999  *
9000  * Imagine a situation of two groups of 4 CPUs each and 4 tasks each with a
9001  * cpumask covering 1 CPU of the first group and 3 CPUs of the second group.
9002  * Something like:
9003  *
9004  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
9005  *              *     * * *
9006  *
9007  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
9008  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
9009  * cpu 3 and leave one of the CPUs in the second group unused.
9010  *
9011  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
9012  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
9013  * moving tasks due to affinity constraints.
9014  *
9015  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
9016  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
9017  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
9018  * to create an effective group imbalance.
9019  *
9020  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
9021  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
9022  * subtle and fragile situation.
9023  */
9024
9025 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
9026 {
9027         return group->sgc->imbalance;
9028 }
9029
9030 /*
9031  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
9032  * be used by some tasks.
9033  * We consider that a group has spare capacity if the number of task is
9034  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
9035  * available capacity for CFS tasks.
9036  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
9037  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
9038  * capacity in meaningful for the load balancer.
9039  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
9040  * any benefit for the load balance.
9041  */
9042 static inline bool
9043 group_has_capacity(unsigned int imbalance_pct, struct sg_lb_stats *sgs)
9044 {
9045         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
9046                 return true;
9047
9048         if ((sgs->group_capacity * imbalance_pct) <
9049                         (sgs->group_runnable * 100))
9050                 return false;
9051
9052         if ((sgs->group_capacity * 100) >
9053                         (sgs->group_util * imbalance_pct))
9054                 return true;
9055
9056         return false;
9057 }
9058
9059 /*
9060  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
9061  *  handle.
9062  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
9063  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
9064  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
9065  *  false.
9066  */
9067 static inline bool
9068 group_is_overloaded(unsigned int imbalance_pct, struct sg_lb_stats *sgs)
9069 {
9070         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
9071                 return false;
9072
9073         if ((sgs->group_capacity * 100) <
9074                         (sgs->group_util * imbalance_pct))
9075                 return true;
9076
9077         if ((sgs->group_capacity * imbalance_pct) <
9078                         (sgs->group_runnable * 100))
9079                 return true;
9080
9081         return false;
9082 }
9083
9084 static inline enum
9085 group_type group_classify(unsigned int imbalance_pct,
9086                           struct sched_group *group,
9087                           struct sg_lb_stats *sgs)
9088 {
9089         if (group_is_overloaded(imbalance_pct, sgs))
9090                 return group_overloaded;
9091
9092         if (sg_imbalanced(group))
9093                 return group_imbalanced;
9094
9095         if (sgs->group_asym_packing)
9096                 return group_asym_packing;
9097
9098         if (sgs->group_misfit_task_load)
9099                 return group_misfit_task;
9100
9101         if (!group_has_capacity(imbalance_pct, sgs))
9102                 return group_fully_busy;
9103
9104         return group_has_spare;
9105 }
9106
9107 /**
9108  * asym_smt_can_pull_tasks - Check whether the load balancing CPU can pull tasks
9109  * @dst_cpu:    Destination CPU of the load balancing
9110  * @sds:        Load-balancing data with statistics of the local group
9111  * @sgs:        Load-balancing statistics of the candidate busiest group
9112  * @sg:         The candidate busiest group
9113  *
9114  * Check the state of the SMT siblings of both @sds::local and @sg and decide
9115  * if @dst_cpu can pull tasks.
9116  *
9117  * If @dst_cpu does not have SMT siblings, it can pull tasks if two or more of
9118  * the SMT siblings of @sg are busy. If only one CPU in @sg is busy, pull tasks
9119  * only if @dst_cpu has higher priority.
9120  *
9121  * If both @dst_cpu and @sg have SMT siblings, and @sg has exactly one more
9122  * busy CPU than @sds::local, let @dst_cpu pull tasks if it has higher priority.
9123  * Bigger imbalances in the number of busy CPUs will be dealt with in
9124  * update_sd_pick_busiest().
9125  *
9126  * If @sg does not have SMT siblings, only pull tasks if all of the SMT siblings
9127  * of @dst_cpu are idle and @sg has lower priority.
9128  *
9129  * Return: true if @dst_cpu can pull tasks, false otherwise.
9130  */
9131 static bool asym_smt_can_pull_tasks(int dst_cpu, struct sd_lb_stats *sds,
9132                                     struct sg_lb_stats *sgs,
9133                                     struct sched_group *sg)
9134 {
9135 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
9136         bool local_is_smt, sg_is_smt;
9137         int sg_busy_cpus;
9138
9139         local_is_smt = sds->local->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY;
9140         sg_is_smt = sg->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY;
9141
9142         sg_busy_cpus = sgs->group_weight - sgs->idle_cpus;
9143
9144         if (!local_is_smt) {
9145                 /*
9146                  * If we are here, @dst_cpu is idle and does not have SMT
9147                  * siblings. Pull tasks if candidate group has two or more
9148                  * busy CPUs.
9149                  */
9150                 if (sg_busy_cpus >= 2) /* implies sg_is_smt */
9151                         return true;
9152
9153                 /*
9154                  * @dst_cpu does not have SMT siblings. @sg may have SMT
9155                  * siblings and only one is busy. In such case, @dst_cpu
9156                  * can help if it has higher priority and is idle (i.e.,
9157                  * it has no running tasks).
9158                  */
9159                 return sched_asym_prefer(dst_cpu, sg->asym_prefer_cpu);
9160         }
9161
9162         /* @dst_cpu has SMT siblings. */
9163
9164         if (sg_is_smt) {
9165                 int local_busy_cpus = sds->local->group_weight -
9166                                       sds->local_stat.idle_cpus;
9167                 int busy_cpus_delta = sg_busy_cpus - local_busy_cpus;
9168
9169                 if (busy_cpus_delta == 1)
9170                         return sched_asym_prefer(dst_cpu, sg->asym_prefer_cpu);
9171
9172                 return false;
9173         }
9174
9175         /*
9176          * @sg does not have SMT siblings. Ensure that @sds::local does not end
9177          * up with more than one busy SMT sibling and only pull tasks if there
9178          * are not busy CPUs (i.e., no CPU has running tasks).
9179          */
9180         if (!sds->local_stat.sum_nr_running)
9181                 return sched_asym_prefer(dst_cpu, sg->asym_prefer_cpu);
9182
9183         return false;
9184 #else
9185         /* Always return false so that callers deal with non-SMT cases. */
9186         return false;
9187 #endif
9188 }
9189
9190 static inline bool
9191 sched_asym(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds,  struct sg_lb_stats *sgs,
9192            struct sched_group *group)
9193 {
9194         /* Only do SMT checks if either local or candidate have SMT siblings */
9195         if ((sds->local->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY) ||
9196             (group->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY))
9197                 return asym_smt_can_pull_tasks(env->dst_cpu, sds, sgs, group);
9198
9199         return sched_asym_prefer(env->dst_cpu, group->asym_prefer_cpu);
9200 }
9201
9202 static inline bool
9203 sched_reduced_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
9204 {
9205         /*
9206          * When there is more than 1 task, the group_overloaded case already
9207          * takes care of cpu with reduced capacity
9208          */
9209         if (rq->cfs.h_nr_running != 1)
9210                 return false;
9211
9212         return check_cpu_capacity(rq, sd);
9213 }
9214
9215 /**
9216  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
9217  * @env: The load balancing environment.
9218  * @sds: Load-balancing data with statistics of the local group.
9219  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
9220  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
9221  * @sg_status: Holds flag indicating the status of the sched_group
9222  */
9223 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
9224                                       struct sd_lb_stats *sds,
9225                                       struct sched_group *group,
9226                                       struct sg_lb_stats *sgs,
9227                                       int *sg_status)
9228 {
9229         int i, nr_running, local_group;
9230
9231         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
9232
9233         local_group = group == sds->local;
9234
9235         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
9236                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
9237                 unsigned long load = cpu_load(rq);
9238
9239                 sgs->group_load += load;
9240                 sgs->group_util += cpu_util_cfs(i);
9241                 sgs->group_runnable += cpu_runnable(rq);
9242                 sgs->sum_h_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
9243
9244                 nr_running = rq->nr_running;
9245                 sgs->sum_nr_running += nr_running;
9246
9247                 if (nr_running > 1)
9248                         *sg_status |= SG_OVERLOAD;
9249
9250                 if (cpu_overutilized(i))
9251                         *sg_status |= SG_OVERUTILIZED;
9252
9253 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9254                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
9255                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
9256 #endif
9257                 /*
9258                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
9259                  */
9260                 if (!nr_running && idle_cpu(i)) {
9261                         sgs->idle_cpus++;
9262                         /* Idle cpu can't have misfit task */
9263                         continue;
9264                 }
9265
9266                 if (local_group)
9267                         continue;
9268
9269                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY) {
9270                         /* Check for a misfit task on the cpu */
9271                         if (sgs->group_misfit_task_load < rq->misfit_task_load) {
9272                                 sgs->group_misfit_task_load = rq->misfit_task_load;
9273                                 *sg_status |= SG_OVERLOAD;
9274                         }
9275                 } else if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
9276                            sched_reduced_capacity(rq, env->sd)) {
9277                         /* Check for a task running on a CPU with reduced capacity */
9278                         if (sgs->group_misfit_task_load < load)
9279                                 sgs->group_misfit_task_load = load;
9280                 }
9281         }
9282
9283         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
9284
9285         sgs->group_weight = group->group_weight;
9286
9287         /* Check if dst CPU is idle and preferred to this group */
9288         if (!local_group && env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING &&
9289             env->idle != CPU_NOT_IDLE && sgs->sum_h_nr_running &&
9290             sched_asym(env, sds, sgs, group)) {
9291                 sgs->group_asym_packing = 1;
9292         }
9293
9294         sgs->group_type = group_classify(env->sd->imbalance_pct, group, sgs);
9295
9296         /* Computing avg_load makes sense only when group is overloaded */
9297         if (sgs->group_type == group_overloaded)
9298                 sgs->avg_load = (sgs->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9299                                 sgs->group_capacity;
9300 }
9301
9302 /**
9303  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
9304  * @env: The load balancing environment.
9305  * @sds: sched_domain statistics
9306  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
9307  * @sgs: sched_group statistics
9308  *
9309  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
9310  * busiest group.
9311  *
9312  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
9313  * busiest group. %false otherwise.
9314  */
9315 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
9316                                    struct sd_lb_stats *sds,
9317                                    struct sched_group *sg,
9318                                    struct sg_lb_stats *sgs)
9319 {
9320         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
9321
9322         /* Make sure that there is at least one task to pull */
9323         if (!sgs->sum_h_nr_running)
9324                 return false;
9325
9326         /*
9327          * Don't try to pull misfit tasks we can't help.
9328          * We can use max_capacity here as reduction in capacity on some
9329          * CPUs in the group should either be possible to resolve
9330          * internally or be covered by avg_load imbalance (eventually).
9331          */
9332         if ((env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY) &&
9333             (sgs->group_type == group_misfit_task) &&
9334             (!capacity_greater(capacity_of(env->dst_cpu), sg->sgc->max_capacity) ||
9335              sds->local_stat.group_type != group_has_spare))
9336                 return false;
9337
9338         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
9339                 return true;
9340
9341         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
9342                 return false;
9343
9344         /*
9345          * The candidate and the current busiest group are the same type of
9346          * group. Let check which one is the busiest according to the type.
9347          */
9348
9349         switch (sgs->group_type) {
9350         case group_overloaded:
9351                 /* Select the overloaded group with highest avg_load. */
9352                 if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
9353                         return false;
9354                 break;
9355
9356         case group_imbalanced:
9357                 /*
9358                  * Select the 1st imbalanced group as we don't have any way to
9359                  * choose one more than another.
9360                  */
9361                 return false;
9362
9363         case group_asym_packing:
9364                 /* Prefer to move from lowest priority CPU's work */
9365                 if (sched_asym_prefer(sg->asym_prefer_cpu, sds->busiest->asym_prefer_cpu))
9366                         return false;
9367                 break;
9368
9369         case group_misfit_task:
9370                 /*
9371                  * If we have more than one misfit sg go with the biggest
9372                  * misfit.
9373                  */
9374                 if (sgs->group_misfit_task_load < busiest->group_misfit_task_load)
9375                         return false;
9376                 break;
9377
9378         case group_fully_busy:
9379                 /*
9380                  * Select the fully busy group with highest avg_load. In
9381                  * theory, there is no need to pull task from such kind of
9382                  * group because tasks have all compute capacity that they need
9383                  * but we can still improve the overall throughput by reducing
9384                  * contention when accessing shared HW resources.
9385                  *
9386                  * XXX for now avg_load is not computed and always 0 so we
9387                  * select the 1st one.
9388                  */
9389                 if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
9390                         return false;
9391                 break;
9392
9393         case group_has_spare:
9394                 /*
9395                  * Select not overloaded group with lowest number of idle cpus
9396                  * and highest number of running tasks. We could also compare
9397                  * the spare capacity which is more stable but it can end up
9398                  * that the group has less spare capacity but finally more idle
9399                  * CPUs which means less opportunity to pull tasks.
9400                  */
9401                 if (sgs->idle_cpus > busiest->idle_cpus)
9402                         return false;
9403                 else if ((sgs->idle_cpus == busiest->idle_cpus) &&
9404                          (sgs->sum_nr_running <= busiest->sum_nr_running))
9405                         return false;
9406
9407                 break;
9408         }
9409
9410         /*
9411          * Candidate sg has no more than one task per CPU and has higher
9412          * per-CPU capacity. Migrating tasks to less capable CPUs may harm
9413          * throughput. Maximize throughput, power/energy consequences are not
9414          * considered.
9415          */
9416         if ((env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY) &&
9417             (sgs->group_type <= group_fully_busy) &&
9418             (capacity_greater(sg->sgc->min_capacity, capacity_of(env->dst_cpu))))
9419                 return false;
9420
9421         return true;
9422 }
9423
9424 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9425 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
9426 {
9427         if (sgs->sum_h_nr_running > sgs->nr_numa_running)
9428                 return regular;
9429         if (sgs->sum_h_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
9430                 return remote;
9431         return all;
9432 }
9433
9434 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
9435 {
9436         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
9437                 return regular;
9438         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
9439                 return remote;
9440         return all;
9441 }
9442 #else
9443 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
9444 {
9445         return all;
9446 }
9447
9448 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
9449 {
9450         return regular;
9451 }
9452 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
9453
9454
9455 struct sg_lb_stats;
9456
9457 /*
9458  * task_running_on_cpu - return 1 if @p is running on @cpu.
9459  */
9460
9461 static unsigned int task_running_on_cpu(int cpu, struct task_struct *p)
9462 {
9463         /* Task has no contribution or is new */
9464         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
9465                 return 0;
9466
9467         if (task_on_rq_queued(p))
9468                 return 1;
9469
9470         return 0;
9471 }
9472
9473 /**
9474  * idle_cpu_without - would a given CPU be idle without p ?
9475  * @cpu: the processor on which idleness is tested.
9476  * @p: task which should be ignored.
9477  *
9478  * Return: 1 if the CPU would be idle. 0 otherwise.
9479  */
9480 static int idle_cpu_without(int cpu, struct task_struct *p)
9481 {
9482         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9483
9484         if (rq->curr != rq->idle && rq->curr != p)
9485                 return 0;
9486
9487         /*
9488          * rq->nr_running can't be used but an updated version without the
9489          * impact of p on cpu must be used instead. The updated nr_running
9490          * be computed and tested before calling idle_cpu_without().
9491          */
9492
9493 #ifdef CONFIG_SMP
9494         if (rq->ttwu_pending)
9495                 return 0;
9496 #endif
9497
9498         return 1;
9499 }
9500
9501 /*
9502  * update_sg_wakeup_stats - Update sched_group's statistics for wakeup.
9503  * @sd: The sched_domain level to look for idlest group.
9504  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
9505  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
9506  * @p: The task for which we look for the idlest group/CPU.
9507  */
9508 static inline void update_sg_wakeup_stats(struct sched_domain *sd,
9509                                           struct sched_group *group,
9510                                           struct sg_lb_stats *sgs,
9511                                           struct task_struct *p)
9512 {
9513         int i, nr_running;
9514
9515         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
9516
9517         /* Assume that task can't fit any CPU of the group */
9518         if (sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY)
9519                 sgs->group_misfit_task_load = 1;
9520
9521         for_each_cpu(i, sched_group_span(group)) {
9522                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
9523                 unsigned int local;
9524
9525                 sgs->group_load += cpu_load_without(rq, p);
9526                 sgs->group_util += cpu_util_without(i, p);
9527                 sgs->group_runnable += cpu_runnable_without(rq, p);
9528                 local = task_running_on_cpu(i, p);
9529                 sgs->sum_h_nr_running += rq->cfs.h_nr_running - local;
9530
9531                 nr_running = rq->nr_running - local;
9532                 sgs->sum_nr_running += nr_running;
9533
9534                 /*
9535                  * No need to call idle_cpu_without() if nr_running is not 0
9536                  */
9537                 if (!nr_running && idle_cpu_without(i, p))
9538                         sgs->idle_cpus++;
9539
9540                 /* Check if task fits in the CPU */
9541                 if (sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
9542                     sgs->group_misfit_task_load &&
9543                     task_fits_cpu(p, i))
9544                         sgs->group_misfit_task_load = 0;
9545
9546         }
9547
9548         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
9549
9550         sgs->group_weight = group->group_weight;
9551
9552         sgs->group_type = group_classify(sd->imbalance_pct, group, sgs);
9553
9554         /*
9555          * Computing avg_load makes sense only when group is fully busy or
9556          * overloaded
9557          */
9558         if (sgs->group_type == group_fully_busy ||
9559                 sgs->group_type == group_overloaded)
9560                 sgs->avg_load = (sgs->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9561                                 sgs->group_capacity;
9562 }
9563
9564 static bool update_pick_idlest(struct sched_group *idlest,
9565                                struct sg_lb_stats *idlest_sgs,
9566                                struct sched_group *group,
9567                                struct sg_lb_stats *sgs)
9568 {
9569         if (sgs->group_type < idlest_sgs->group_type)
9570                 return true;
9571
9572         if (sgs->group_type > idlest_sgs->group_type)
9573                 return false;
9574
9575         /*
9576          * The candidate and the current idlest group are the same type of
9577          * group. Let check which one is the idlest according to the type.
9578          */
9579
9580         switch (sgs->group_type) {
9581         case group_overloaded:
9582         case group_fully_busy:
9583                 /* Select the group with lowest avg_load. */
9584                 if (idlest_sgs->avg_load <= sgs->avg_load)
9585                         return false;
9586                 break;
9587
9588         case group_imbalanced:
9589         case group_asym_packing:
9590                 /* Those types are not used in the slow wakeup path */
9591                 return false;
9592
9593         case group_misfit_task:
9594                 /* Select group with the highest max capacity */
9595                 if (idlest->sgc->max_capacity >= group->sgc->max_capacity)
9596                         return false;
9597                 break;
9598
9599         case group_has_spare:
9600                 /* Select group with most idle CPUs */
9601                 if (idlest_sgs->idle_cpus > sgs->idle_cpus)
9602                         return false;
9603
9604                 /* Select group with lowest group_util */
9605                 if (idlest_sgs->idle_cpus == sgs->idle_cpus &&
9606                         idlest_sgs->group_util <= sgs->group_util)
9607                         return false;
9608
9609                 break;
9610         }
9611
9612         return true;
9613 }
9614
9615 /*
9616  * find_idlest_group() finds and returns the least busy CPU group within the
9617  * domain.
9618  *
9619  * Assumes p is allowed on at least one CPU in sd.
9620  */
9621 static struct sched_group *
9622 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int this_cpu)
9623 {
9624         struct sched_group *idlest = NULL, *local = NULL, *group = sd->groups;
9625         struct sg_lb_stats local_sgs, tmp_sgs;
9626         struct sg_lb_stats *sgs;
9627         unsigned long imbalance;
9628         struct sg_lb_stats idlest_sgs = {
9629                         .avg_load = UINT_MAX,
9630                         .group_type = group_overloaded,
9631         };
9632
9633         do {
9634                 int local_group;
9635
9636                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
9637                 if (!cpumask_intersects(sched_group_span(group),
9638                                         p->cpus_ptr))
9639                         continue;
9640
9641                 /* Skip over this group if no cookie matched */
9642                 if (!sched_group_cookie_match(cpu_rq(this_cpu), p, group))
9643                         continue;
9644
9645                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
9646                                                sched_group_span(group));
9647
9648                 if (local_group) {
9649                         sgs = &local_sgs;
9650                         local = group;
9651                 } else {
9652                         sgs = &tmp_sgs;
9653                 }
9654
9655                 update_sg_wakeup_stats(sd, group, sgs, p);
9656
9657                 if (!local_group && update_pick_idlest(idlest, &idlest_sgs, group, sgs)) {
9658                         idlest = group;
9659                         idlest_sgs = *sgs;
9660                 }
9661
9662         } while (group = group->next, group != sd->groups);
9663
9664
9665         /* There is no idlest group to push tasks to */
9666         if (!idlest)
9667                 return NULL;
9668
9669         /* The local group has been skipped because of CPU affinity */
9670         if (!local)
9671                 return idlest;
9672
9673         /*
9674          * If the local group is idler than the selected idlest group
9675          * don't try and push the task.
9676          */
9677         if (local_sgs.group_type < idlest_sgs.group_type)
9678                 return NULL;
9679
9680         /*
9681          * If the local group is busier than the selected idlest group
9682          * try and push the task.
9683          */
9684         if (local_sgs.group_type > idlest_sgs.group_type)
9685                 return idlest;
9686
9687         switch (local_sgs.group_type) {
9688         case group_overloaded:
9689         case group_fully_busy:
9690
9691                 /* Calculate allowed imbalance based on load */
9692                 imbalance = scale_load_down(NICE_0_LOAD) *
9693                                 (sd->imbalance_pct-100) / 100;
9694
9695                 /*
9696                  * When comparing groups across NUMA domains, it's possible for
9697                  * the local domain to be very lightly loaded relative to the
9698                  * remote domains but "imbalance" skews the comparison making
9699                  * remote CPUs look much more favourable. When considering
9700                  * cross-domain, add imbalance to the load on the remote node
9701                  * and consider staying local.
9702                  */
9703
9704                 if ((sd->flags & SD_NUMA) &&
9705                     ((idlest_sgs.avg_load + imbalance) >= local_sgs.avg_load))
9706                         return NULL;
9707
9708                 /*
9709                  * If the local group is less loaded than the selected
9710                  * idlest group don't try and push any tasks.
9711                  */
9712                 if (idlest_sgs.avg_load >= (local_sgs.avg_load + imbalance))
9713                         return NULL;
9714
9715                 if (100 * local_sgs.avg_load <= sd->imbalance_pct * idlest_sgs.avg_load)
9716                         return NULL;
9717                 break;
9718
9719         case group_imbalanced:
9720         case group_asym_packing:
9721                 /* Those type are not used in the slow wakeup path */
9722                 return NULL;
9723
9724         case group_misfit_task:
9725                 /* Select group with the highest max capacity */
9726                 if (local->sgc->max_capacity >= idlest->sgc->max_capacity)
9727                         return NULL;
9728                 break;
9729
9730         case group_has_spare:
9731 #ifdef CONFIG_NUMA
9732                 if (sd->flags & SD_NUMA) {
9733                         int imb_numa_nr = sd->imb_numa_nr;
9734 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9735                         int idlest_cpu;
9736                         /*
9737                          * If there is spare capacity at NUMA, try to select
9738                          * the preferred node
9739                          */
9740                         if (cpu_to_node(this_cpu) == p->numa_preferred_nid)
9741                                 return NULL;
9742
9743                         idlest_cpu = cpumask_first(sched_group_span(idlest));
9744                         if (cpu_to_node(idlest_cpu) == p->numa_preferred_nid)
9745                                 return idlest;
9746 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
9747                         /*
9748                          * Otherwise, keep the task close to the wakeup source
9749                          * and improve locality if the number of running tasks
9750                          * would remain below threshold where an imbalance is
9751                          * allowed while accounting for the possibility the
9752                          * task is pinned to a subset of CPUs. If there is a
9753                          * real need of migration, periodic load balance will
9754                          * take care of it.
9755                          */
9756                         if (p->nr_cpus_allowed != NR_CPUS) {
9757                                 struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_rq_mask);
9758
9759                                 cpumask_and(cpus, sched_group_span(local), p->cpus_ptr);
9760                                 imb_numa_nr = min(cpumask_weight(cpus), sd->imb_numa_nr);
9761                         }
9762
9763                         imbalance = abs(local_sgs.idle_cpus - idlest_sgs.idle_cpus);
9764                         if (!adjust_numa_imbalance(imbalance,
9765                                                    local_sgs.sum_nr_running + 1,
9766                                                    imb_numa_nr)) {
9767                                 return NULL;
9768                         }
9769                 }
9770 #endif /* CONFIG_NUMA */
9771
9772                 /*
9773                  * Select group with highest number of idle CPUs. We could also
9774                  * compare the utilization which is more stable but it can end
9775                  * up that the group has less spare capacity but finally more
9776                  * idle CPUs which means more opportunity to run task.
9777                  */
9778                 if (local_sgs.idle_cpus >= idlest_sgs.idle_cpus)
9779                         return NULL;
9780                 break;
9781         }
9782
9783         return idlest;
9784 }
9785
9786 static void update_idle_cpu_scan(struct lb_env *env,
9787                                  unsigned long sum_util)
9788 {
9789         struct sched_domain_shared *sd_share;
9790         int llc_weight, pct;
9791         u64 x, y, tmp;
9792         /*
9793          * Update the number of CPUs to scan in LLC domain, which could
9794          * be used as a hint in select_idle_cpu(). The update of sd_share
9795          * could be expensive because it is within a shared cache line.
9796          * So the write of this hint only occurs during periodic load
9797          * balancing, rather than CPU_NEWLY_IDLE, because the latter
9798          * can fire way more frequently than the former.
9799          */
9800         if (!sched_feat(SIS_UTIL) || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
9801                 return;
9802
9803         llc_weight = per_cpu(sd_llc_size, env->dst_cpu);
9804         if (env->sd->span_weight != llc_weight)
9805                 return;
9806
9807         sd_share = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, env->dst_cpu));
9808         if (!sd_share)
9809                 return;
9810
9811         /*
9812          * The number of CPUs to search drops as sum_util increases, when
9813          * sum_util hits 85% or above, the scan stops.
9814          * The reason to choose 85% as the threshold is because this is the
9815          * imbalance_pct(117) when a LLC sched group is overloaded.
9816          *
9817          * let y = SCHED_CAPACITY_SCALE - p * x^2                       [1]
9818          * and y'= y / SCHED_CAPACITY_SCALE
9819          *
9820          * x is the ratio of sum_util compared to the CPU capacity:
9821          * x = sum_util / (llc_weight * SCHED_CAPACITY_SCALE)
9822          * y' is the ratio of CPUs to be scanned in the LLC domain,
9823          * and the number of CPUs to scan is calculated by:
9824          *
9825          * nr_scan = llc_weight * y'                                    [2]
9826          *
9827          * When x hits the threshold of overloaded, AKA, when
9828          * x = 100 / pct, y drops to 0. According to [1],
9829          * p should be SCHED_CAPACITY_SCALE * pct^2 / 10000
9830          *
9831          * Scale x by SCHED_CAPACITY_SCALE:
9832          * x' = sum_util / llc_weight;                                  [3]
9833          *
9834          * and finally [1] becomes:
9835          * y = SCHED_CAPACITY_SCALE -
9836          *     x'^2 * pct^2 / (10000 * SCHED_CAPACITY_SCALE)            [4]
9837          *
9838          */
9839         /* equation [3] */
9840         x = sum_util;
9841         do_div(x, llc_weight);
9842
9843         /* equation [4] */
9844         pct = env->sd->imbalance_pct;
9845         tmp = x * x * pct * pct;
9846         do_div(tmp, 10000 * SCHED_CAPACITY_SCALE);
9847         tmp = min_t(long, tmp, SCHED_CAPACITY_SCALE);
9848         y = SCHED_CAPACITY_SCALE - tmp;
9849
9850         /* equation [2] */
9851         y *= llc_weight;
9852         do_div(y, SCHED_CAPACITY_SCALE);
9853         if ((int)y != sd_share->nr_idle_scan)
9854                 WRITE_ONCE(sd_share->nr_idle_scan, (int)y);
9855 }
9856
9857 /**
9858  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
9859  * @env: The load balancing environment.
9860  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
9861  */
9862
9863 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
9864 {
9865         struct sched_domain *child = env->sd->child;
9866         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
9867         struct sg_lb_stats *local = &sds->local_stat;
9868         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
9869         unsigned long sum_util = 0;
9870         int sg_status = 0;
9871
9872         do {
9873                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
9874                 int local_group;
9875
9876                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(sg));
9877                 if (local_group) {
9878                         sds->local = sg;
9879                         sgs = local;
9880
9881                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
9882                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
9883                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
9884                 }
9885
9886                 update_sg_lb_stats(env, sds, sg, sgs, &sg_status);
9887
9888                 if (local_group)
9889                         goto next_group;
9890
9891
9892                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
9893                         sds->busiest = sg;
9894                         sds->busiest_stat = *sgs;
9895                 }
9896
9897 next_group:
9898                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
9899                 sds->total_load += sgs->group_load;
9900                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
9901
9902                 sum_util += sgs->group_util;
9903                 sg = sg->next;
9904         } while (sg != env->sd->groups);
9905
9906         /* Tag domain that child domain prefers tasks go to siblings first */
9907         sds->prefer_sibling = child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING;
9908
9909
9910         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
9911                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
9912
9913         if (!env->sd->parent) {
9914                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
9915
9916                 /* update overload indicator if we are at root domain */
9917                 WRITE_ONCE(rd->overload, sg_status & SG_OVERLOAD);
9918
9919                 /* Update over-utilization (tipping point, U >= 0) indicator */
9920                 WRITE_ONCE(rd->overutilized, sg_status & SG_OVERUTILIZED);
9921                 trace_sched_overutilized_tp(rd, sg_status & SG_OVERUTILIZED);
9922         } else if (sg_status & SG_OVERUTILIZED) {
9923                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
9924
9925                 WRITE_ONCE(rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
9926                 trace_sched_overutilized_tp(rd, SG_OVERUTILIZED);
9927         }
9928
9929         update_idle_cpu_scan(env, sum_util);
9930 }
9931
9932 /**
9933  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
9934  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
9935  * @env: load balance environment
9936  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
9937  */
9938 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
9939 {
9940         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
9941
9942         local = &sds->local_stat;
9943         busiest = &sds->busiest_stat;
9944
9945         if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
9946                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY) {
9947                         /* Set imbalance to allow misfit tasks to be balanced. */
9948                         env->migration_type = migrate_misfit;
9949                         env->imbalance = 1;
9950                 } else {
9951                         /*
9952                          * Set load imbalance to allow moving task from cpu
9953                          * with reduced capacity.
9954                          */
9955                         env->migration_type = migrate_load;
9956                         env->imbalance = busiest->group_misfit_task_load;
9957                 }
9958                 return;
9959         }
9960
9961         if (busiest->group_type == group_asym_packing) {
9962                 /*
9963                  * In case of asym capacity, we will try to migrate all load to
9964                  * the preferred CPU.
9965                  */
9966                 env->migration_type = migrate_task;
9967                 env->imbalance = busiest->sum_h_nr_running;
9968                 return;
9969         }
9970
9971         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
9972                 /*
9973                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
9974                  * to ensure CPU-load equilibrium, try to move any task to fix
9975                  * the imbalance. The next load balance will take care of
9976                  * balancing back the system.
9977                  */
9978                 env->migration_type = migrate_task;
9979                 env->imbalance = 1;
9980                 return;
9981         }
9982
9983         /*
9984          * Try to use spare capacity of local group without overloading it or
9985          * emptying busiest.
9986          */
9987         if (local->group_type == group_has_spare) {
9988                 if ((busiest->group_type > group_fully_busy) &&
9989                     !(env->sd->flags & SD_SHARE_PKG_RESOURCES)) {
9990                         /*
9991                          * If busiest is overloaded, try to fill spare
9992                          * capacity. This might end up creating spare capacity
9993                          * in busiest or busiest still being overloaded but
9994                          * there is no simple way to directly compute the
9995                          * amount of load to migrate in order to balance the
9996                          * system.
9997                          */
9998                         env->migration_type = migrate_util;
9999                         env->imbalance = max(local->group_capacity, local->group_util) -
10000                                          local->group_util;
10001
10002                         /*
10003                          * In some cases, the group's utilization is max or even
10004                          * higher than capacity because of migrations but the
10005                          * local CPU is (newly) idle. There is at least one
10006                          * waiting task in this overloaded busiest group. Let's
10007                          * try to pull it.
10008                          */
10009                         if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->imbalance == 0) {
10010                                 env->migration_type = migrate_task;
10011                                 env->imbalance = 1;
10012                         }
10013
10014                         return;
10015                 }
10016
10017                 if (busiest->group_weight == 1 || sds->prefer_sibling) {
10018                         unsigned int nr_diff = busiest->sum_nr_running;
10019                         /*
10020                          * When prefer sibling, evenly spread running tasks on
10021                          * groups.
10022                          */
10023                         env->migration_type = migrate_task;
10024                         lsub_positive(&nr_diff, local->sum_nr_running);
10025                         env->imbalance = nr_diff;
10026                 } else {
10027
10028                         /*
10029                          * If there is no overload, we just want to even the number of
10030                          * idle cpus.
10031                          */
10032                         env->migration_type = migrate_task;
10033                         env->imbalance = max_t(long, 0,
10034                                                (local->idle_cpus - busiest->idle_cpus));
10035                 }
10036
10037 #ifdef CONFIG_NUMA
10038                 /* Consider allowing a small imbalance between NUMA groups */
10039                 if (env->sd->flags & SD_NUMA) {
10040                         env->imbalance = adjust_numa_imbalance(env->imbalance,
10041                                                                local->sum_nr_running + 1,
10042                                                                env->sd->imb_numa_nr);
10043                 }
10044 #endif
10045
10046                 /* Number of tasks to move to restore balance */
10047                 env->imbalance >>= 1;
10048
10049                 return;
10050         }
10051
10052         /*
10053          * Local is fully busy but has to take more load to relieve the
10054          * busiest group
10055          */
10056         if (local->group_type < group_overloaded) {
10057                 /*
10058                  * Local will become overloaded so the avg_load metrics are
10059                  * finally needed.
10060                  */
10061
10062                 local->avg_load = (local->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
10063                                   local->group_capacity;
10064
10065                 /*
10066                  * If the local group is more loaded than the selected
10067                  * busiest group don't try to pull any tasks.
10068                  */
10069                 if (local->avg_load >= busiest->avg_load) {
10070                         env->imbalance = 0;
10071                         return;
10072                 }
10073
10074                 sds->avg_load = (sds->total_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
10075                                 sds->total_capacity;
10076         }
10077
10078         /*
10079          * Both group are or will become overloaded and we're trying to get all
10080          * the CPUs to the average_load, so we don't want to push ourselves
10081          * above the average load, nor do we wish to reduce the max loaded CPU
10082          * below the average load. At the same time, we also don't want to
10083          * reduce the group load below the group capacity. Thus we look for
10084          * the minimum possible imbalance.
10085          */
10086         env->migration_type = migrate_load;
10087         env->imbalance = min(
10088                 (busiest->avg_load - sds->avg_load) * busiest->group_capacity,
10089                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
10090         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
10091 }
10092
10093 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
10094
10095 /*
10096  * Decision matrix according to the local and busiest group type:
10097  *
10098  * busiest \ local has_spare fully_busy misfit asym imbalanced overloaded
10099  * has_spare        nr_idle   balanced   N/A    N/A  balanced   balanced
10100  * fully_busy       nr_idle   nr_idle    N/A    N/A  balanced   balanced
10101  * misfit_task      force     N/A        N/A    N/A  N/A        N/A
10102  * asym_packing     force     force      N/A    N/A  force      force
10103  * imbalanced       force     force      N/A    N/A  force      force
10104  * overloaded       force     force      N/A    N/A  force      avg_load
10105  *
10106  * N/A :      Not Applicable because already filtered while updating
10107  *            statistics.
10108  * balanced : The system is balanced for these 2 groups.
10109  * force :    Calculate the imbalance as load migration is probably needed.
10110  * avg_load : Only if imbalance is significant enough.
10111  * nr_idle :  dst_cpu is not busy and the number of idle CPUs is quite
10112  *            different in groups.
10113  */
10114
10115 /**
10116  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
10117  * if there is an imbalance.
10118  * @env: The load balancing environment.
10119  *
10120  * Also calculates the amount of runnable load which should be moved
10121  * to restore balance.
10122  *
10123  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
10124  */
10125 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
10126 {
10127         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
10128         struct sd_lb_stats sds;
10129
10130         init_sd_lb_stats(&sds);
10131
10132         /*
10133          * Compute the various statistics relevant for load balancing at
10134          * this level.
10135          */
10136         update_sd_lb_stats(env, &sds);
10137
10138         if (sched_energy_enabled()) {
10139                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
10140
10141                 if (rcu_dereference(rd->pd) && !READ_ONCE(rd->overutilized))
10142                         goto out_balanced;
10143         }
10144
10145         local = &sds.local_stat;
10146         busiest = &sds.busiest_stat;
10147
10148         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
10149         if (!sds.busiest)
10150                 goto out_balanced;
10151
10152         /* Misfit tasks should be dealt with regardless of the avg load */
10153         if (busiest->group_type == group_misfit_task)
10154                 goto force_balance;
10155
10156         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
10157         if (busiest->group_type == group_asym_packing)
10158                 goto force_balance;
10159
10160         /*
10161          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
10162          * work because they assume all things are equal, which typically
10163          * isn't true due to cpus_ptr constraints and the like.
10164          */
10165         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
10166                 goto force_balance;
10167
10168         /*
10169          * If the local group is busier than the selected busiest group
10170          * don't try and pull any tasks.
10171          */
10172         if (local->group_type > busiest->group_type)
10173                 goto out_balanced;
10174
10175         /*
10176          * When groups are overloaded, use the avg_load to ensure fairness
10177          * between tasks.
10178          */
10179         if (local->group_type == group_overloaded) {
10180                 /*
10181                  * If the local group is more loaded than the selected
10182                  * busiest group don't try to pull any tasks.
10183                  */
10184                 if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
10185                         goto out_balanced;
10186
10187                 /* XXX broken for overlapping NUMA groups */
10188                 sds.avg_load = (sds.total_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
10189                                 sds.total_capacity;
10190
10191                 /*
10192                  * Don't pull any tasks if this group is already above the
10193                  * domain average load.
10194                  */
10195                 if (local->avg_load >= sds.avg_load)
10196                         goto out_balanced;
10197
10198                 /*
10199                  * If the busiest group is more loaded, use imbalance_pct to be
10200                  * conservative.
10201                  */
10202                 if (100 * busiest->avg_load <=
10203                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
10204                         goto out_balanced;
10205         }
10206
10207         /* Try to move all excess tasks to child's sibling domain */
10208         if (sds.prefer_sibling && local->group_type == group_has_spare &&
10209             busiest->sum_nr_running > local->sum_nr_running + 1)
10210                 goto force_balance;
10211
10212         if (busiest->group_type != group_overloaded) {
10213                 if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
10214                         /*
10215                          * If the busiest group is not overloaded (and as a
10216                          * result the local one too) but this CPU is already
10217                          * busy, let another idle CPU try to pull task.
10218                          */
10219                         goto out_balanced;
10220
10221                 if (busiest->group_weight > 1 &&
10222                     local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1))
10223                         /*
10224                          * If the busiest group is not overloaded
10225                          * and there is no imbalance between this and busiest
10226                          * group wrt idle CPUs, it is balanced. The imbalance
10227                          * becomes significant if the diff is greater than 1
10228                          * otherwise we might end up to just move the imbalance
10229                          * on another group. Of course this applies only if
10230                          * there is more than 1 CPU per group.
10231                          */
10232                         goto out_balanced;
10233
10234                 if (busiest->sum_h_nr_running == 1)
10235                         /*
10236                          * busiest doesn't have any tasks waiting to run
10237                          */
10238                         goto out_balanced;
10239         }
10240
10241 force_balance:
10242         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
10243         calculate_imbalance(env, &sds);
10244         return env->imbalance ? sds.busiest : NULL;
10245
10246 out_balanced:
10247         env->imbalance = 0;
10248         return NULL;
10249 }
10250
10251 /*
10252  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the CPUs in the group.
10253  */
10254 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
10255                                      struct sched_group *group)
10256 {
10257         struct rq *busiest = NULL, *rq;
10258         unsigned long busiest_util = 0, busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
10259         unsigned int busiest_nr = 0;
10260         int i;
10261
10262         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
10263                 unsigned long capacity, load, util;
10264                 unsigned int nr_running;
10265                 enum fbq_type rt;
10266
10267                 rq = cpu_rq(i);
10268                 rt = fbq_classify_rq(rq);
10269
10270                 /*
10271                  * We classify groups/runqueues into three groups:
10272                  *  - regular: there are !numa tasks
10273                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
10274                  *  - all:     there is no distinction
10275                  *
10276                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
10277                  * ignore those when there's better options.
10278                  *
10279                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
10280                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
10281                  * queue by moving tasks around inside the node.
10282                  *
10283                  * If we cannot move enough load due to this classification
10284                  * the next pass will adjust the group classification and
10285                  * allow migration of more tasks.
10286                  *
10287                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
10288                  */
10289                 if (rt > env->fbq_type)
10290                         continue;
10291
10292                 nr_running = rq->cfs.h_nr_running;
10293                 if (!nr_running)
10294                         continue;
10295
10296                 capacity = capacity_of(i);
10297
10298                 /*
10299                  * For ASYM_CPUCAPACITY domains, don't pick a CPU that could
10300                  * eventually lead to active_balancing high->low capacity.
10301                  * Higher per-CPU capacity is considered better than balancing
10302                  * average load.
10303                  */
10304                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
10305                     !capacity_greater(capacity_of(env->dst_cpu), capacity) &&
10306                     nr_running == 1)
10307                         continue;
10308
10309                 /* Make sure we only pull tasks from a CPU of lower priority */
10310                 if ((env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING) &&
10311                     sched_asym_prefer(i, env->dst_cpu) &&
10312                     nr_running == 1)
10313                         continue;
10314
10315                 switch (env->migration_type) {
10316                 case migrate_load:
10317                         /*
10318                          * When comparing with load imbalance, use cpu_load()
10319                          * which is not scaled with the CPU capacity.
10320                          */
10321                         load = cpu_load(rq);
10322
10323                         if (nr_running == 1 && load > env->imbalance &&
10324                             !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
10325                                 break;
10326
10327                         /*
10328                          * For the load comparisons with the other CPUs,
10329                          * consider the cpu_load() scaled with the CPU
10330                          * capacity, so that the load can be moved away
10331                          * from the CPU that is potentially running at a
10332                          * lower capacity.
10333                          *
10334                          * Thus we're looking for max(load_i / capacity_i),
10335                          * crosswise multiplication to rid ourselves of the
10336                          * division works out to:
10337                          * load_i * capacity_j > load_j * capacity_i;
10338                          * where j is our previous maximum.
10339                          */
10340                         if (load * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
10341                                 busiest_load = load;
10342                                 busiest_capacity = capacity;
10343                                 busiest = rq;
10344                         }
10345                         break;
10346
10347                 case migrate_util:
10348                         util = cpu_util_cfs(i);
10349
10350                         /*
10351                          * Don't try to pull utilization from a CPU with one
10352                          * running task. Whatever its utilization, we will fail
10353                          * detach the task.
10354                          */
10355                         if (nr_running <= 1)
10356                                 continue;
10357
10358                         if (busiest_util < util) {
10359                                 busiest_util = util;
10360                                 busiest = rq;
10361                         }
10362                         break;
10363
10364                 case migrate_task:
10365                         if (busiest_nr < nr_running) {
10366                                 busiest_nr = nr_running;
10367                                 busiest = rq;
10368                         }
10369                         break;
10370
10371                 case migrate_misfit:
10372                         /*
10373                          * For ASYM_CPUCAPACITY domains with misfit tasks we
10374                          * simply seek the "biggest" misfit task.
10375                          */
10376                         if (rq->misfit_task_load > busiest_load) {
10377                                 busiest_load = rq->misfit_task_load;
10378                                 busiest = rq;
10379                         }
10380
10381                         break;
10382
10383                 }
10384         }
10385
10386         return busiest;
10387 }
10388
10389 /*
10390  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
10391  * so long as it is large enough.
10392  */
10393 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
10394
10395 static inline bool
10396 asym_active_balance(struct lb_env *env)
10397 {
10398         /*
10399          * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
10400          * lower priority CPUs in order to pack all tasks in the
10401          * highest priority CPUs.
10402          */
10403         return env->idle != CPU_NOT_IDLE && (env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING) &&
10404                sched_asym_prefer(env->dst_cpu, env->src_cpu);
10405 }
10406
10407 static inline bool
10408 imbalanced_active_balance(struct lb_env *env)
10409 {
10410         struct sched_domain *sd = env->sd;
10411
10412         /*
10413          * The imbalanced case includes the case of pinned tasks preventing a fair
10414          * distribution of the load on the system but also the even distribution of the
10415          * threads on a system with spare capacity
10416          */
10417         if ((env->migration_type == migrate_task) &&
10418             (sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2))
10419                 return 1;
10420
10421         return 0;
10422 }
10423
10424 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
10425 {
10426         struct sched_domain *sd = env->sd;
10427
10428         if (asym_active_balance(env))
10429                 return 1;
10430
10431         if (imbalanced_active_balance(env))
10432                 return 1;
10433
10434         /*
10435          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
10436          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
10437          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
10438          * available on dst_cpu.
10439          */
10440         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
10441             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
10442                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
10443                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
10444                         return 1;
10445         }
10446
10447         if (env->migration_type == migrate_misfit)
10448                 return 1;
10449
10450         return 0;
10451 }
10452
10453 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
10454
10455 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
10456 {
10457         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
10458         int cpu;
10459
10460         /*
10461          * Ensure the balancing environment is consistent; can happen
10462          * when the softirq triggers 'during' hotplug.
10463          */
10464         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, env->cpus))
10465                 return 0;
10466
10467         /*
10468          * In the newly idle case, we will allow all the CPUs
10469          * to do the newly idle load balance.
10470          *
10471          * However, we bail out if we already have tasks or a wakeup pending,
10472          * to optimize wakeup latency.
10473          */
10474         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
10475                 if (env->dst_rq->nr_running > 0 || env->dst_rq->ttwu_pending)
10476                         return 0;
10477                 return 1;
10478         }
10479
10480         /* Try to find first idle CPU */
10481         for_each_cpu_and(cpu, group_balance_mask(sg), env->cpus) {
10482                 if (!idle_cpu(cpu))
10483                         continue;
10484
10485                 /* Are we the first idle CPU? */
10486                 return cpu == env->dst_cpu;
10487         }
10488
10489         /* Are we the first CPU of this group ? */
10490         return group_balance_cpu(sg) == env->dst_cpu;
10491 }
10492
10493 /*
10494  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
10495  * tasks if there is an imbalance.
10496  */
10497 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
10498                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
10499                         int *continue_balancing)
10500 {
10501         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
10502         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
10503         struct sched_group *group;
10504         struct rq *busiest;
10505         struct rq_flags rf;
10506         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
10507         struct lb_env env = {
10508                 .sd             = sd,
10509                 .dst_cpu        = this_cpu,
10510                 .dst_rq         = this_rq,
10511                 .dst_grpmask    = sched_group_span(sd->groups),
10512                 .idle           = idle,
10513                 .loop_break     = SCHED_NR_MIGRATE_BREAK,
10514                 .cpus           = cpus,
10515                 .fbq_type       = all,
10516                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
10517         };
10518
10519         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), cpu_active_mask);
10520
10521         schedstat_inc(sd->lb_count[idle]);
10522
10523 redo:
10524         if (!should_we_balance(&env)) {
10525                 *continue_balancing = 0;
10526                 goto out_balanced;
10527         }
10528
10529         group = find_busiest_group(&env);
10530         if (!group) {
10531                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyg[idle]);
10532                 goto out_balanced;
10533         }
10534
10535         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
10536         if (!busiest) {
10537                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyq[idle]);
10538                 goto out_balanced;
10539         }
10540
10541         WARN_ON_ONCE(busiest == env.dst_rq);
10542
10543         schedstat_add(sd->lb_imbalance[idle], env.imbalance);
10544
10545         env.src_cpu = busiest->cpu;
10546         env.src_rq = busiest;
10547
10548         ld_moved = 0;
10549         /* Clear this flag as soon as we find a pullable task */
10550         env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
10551         if (busiest->nr_running > 1) {
10552                 /*
10553                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
10554                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
10555                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
10556                  * correctly treated as an imbalance.
10557                  */
10558                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
10559
10560 more_balance:
10561                 rq_lock_irqsave(busiest, &rf);
10562                 update_rq_clock(busiest);
10563
10564                 /*
10565                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
10566                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
10567                  */
10568                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
10569
10570                 /*
10571                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
10572                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
10573                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
10574                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
10575                  * See task_rq_lock() family for the details.
10576                  */
10577
10578                 rq_unlock(busiest, &rf);
10579
10580                 if (cur_ld_moved) {
10581                         attach_tasks(&env);
10582                         ld_moved += cur_ld_moved;
10583                 }
10584
10585                 local_irq_restore(rf.flags);
10586
10587                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
10588                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
10589                         /* Stop if we tried all running tasks */
10590                         if (env.loop < busiest->nr_running)
10591                                 goto more_balance;
10592                 }
10593
10594                 /*
10595                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
10596                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
10597                  * where they can run. The upper limit on how many times we
10598                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of CPUs in our
10599                  * sched_group.
10600                  *
10601                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
10602                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
10603                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
10604                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
10605                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
10606                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
10607                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
10608                  * given_cpu) causing excess load to be moved to given_cpu.
10609                  * This however should not happen so much in practice and
10610                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
10611                  * excess load moved.
10612                  */
10613                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
10614
10615                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs */
10616                         __cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
10617
10618                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
10619                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
10620                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
10621                         env.loop         = 0;
10622                         env.loop_break   = SCHED_NR_MIGRATE_BREAK;
10623
10624                         /*
10625                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
10626                          * need to continue with same src_cpu.
10627                          */
10628                         goto more_balance;
10629                 }
10630
10631                 /*
10632                  * We failed to reach balance because of affinity.
10633                  */
10634                 if (sd_parent) {
10635                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
10636
10637                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
10638                                 *group_imbalance = 1;
10639                 }
10640
10641                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
10642                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
10643                         __cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
10644                         /*
10645                          * Attempting to continue load balancing at the current
10646                          * sched_domain level only makes sense if there are
10647                          * active CPUs remaining as possible busiest CPUs to
10648                          * pull load from which are not contained within the
10649                          * destination group that is receiving any migrated
10650                          * load.
10651                          */
10652                         if (!cpumask_subset(cpus, env.dst_grpmask)) {
10653                                 env.loop = 0;
10654                                 env.loop_break = SCHED_NR_MIGRATE_BREAK;
10655                                 goto redo;
10656                         }
10657                         goto out_all_pinned;
10658                 }
10659         }
10660
10661         if (!ld_moved) {
10662                 schedstat_inc(sd->lb_failed[idle]);
10663                 /*
10664                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
10665                  * We do not want newidle balance, which can be very
10666                  * frequent, pollute the failure counter causing
10667                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
10668                  */
10669                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
10670                         sd->nr_balance_failed++;
10671
10672                 if (need_active_balance(&env)) {
10673                         unsigned long flags;
10674
10675                         raw_spin_rq_lock_irqsave(busiest, flags);
10676
10677                         /*
10678                          * Don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
10679                          * if the curr task on busiest CPU can't be
10680                          * moved to this_cpu:
10681                          */
10682                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu, busiest->curr->cpus_ptr)) {
10683                                 raw_spin_rq_unlock_irqrestore(busiest, flags);
10684                                 goto out_one_pinned;
10685                         }
10686
10687                         /* Record that we found at least one task that could run on this_cpu */
10688                         env.flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
10689
10690                         /*
10691                          * ->active_balance synchronizes accesses to
10692                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
10693                          * only after active load balance is finished.
10694                          */
10695                         if (!busiest->active_balance) {
10696                                 busiest->active_balance = 1;
10697                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
10698                                 active_balance = 1;
10699                         }
10700                         raw_spin_rq_unlock_irqrestore(busiest, flags);
10701
10702                         if (active_balance) {
10703                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
10704                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
10705                                         &busiest->active_balance_work);
10706                         }
10707                 }
10708         } else {
10709                 sd->nr_balance_failed = 0;
10710         }
10711
10712         if (likely(!active_balance) || need_active_balance(&env)) {
10713                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
10714                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
10715         }
10716
10717         goto out;
10718
10719 out_balanced:
10720         /*
10721          * We reach balance although we may have faced some affinity
10722          * constraints. Clear the imbalance flag only if other tasks got
10723          * a chance to move and fix the imbalance.
10724          */
10725         if (sd_parent && !(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
10726                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
10727
10728                 if (*group_imbalance)
10729                         *group_imbalance = 0;
10730         }
10731
10732 out_all_pinned:
10733         /*
10734          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
10735          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
10736          * can try to migrate them.
10737          */
10738         schedstat_inc(sd->lb_balanced[idle]);
10739
10740         sd->nr_balance_failed = 0;
10741
10742 out_one_pinned:
10743         ld_moved = 0;
10744
10745         /*
10746          * newidle_balance() disregards balance intervals, so we could
10747          * repeatedly reach this code, which would lead to balance_interval
10748          * skyrocketing in a short amount of time. Skip the balance_interval
10749          * increase logic to avoid that.
10750          */
10751         if (env.idle == CPU_NEWLY_IDLE)
10752                 goto out;
10753
10754         /* tune up the balancing interval */
10755         if ((env.flags & LBF_ALL_PINNED &&
10756              sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
10757             sd->balance_interval < sd->max_interval)
10758                 sd->balance_interval *= 2;
10759 out:
10760         return ld_moved;
10761 }
10762
10763 static inline unsigned long
10764 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
10765 {
10766         unsigned long interval = sd->balance_interval;
10767
10768         if (cpu_busy)
10769                 interval *= sd->busy_factor;
10770
10771         /* scale ms to jiffies */
10772         interval = msecs_to_jiffies(interval);
10773
10774         /*
10775          * Reduce likelihood of busy balancing at higher domains racing with
10776          * balancing at lower domains by preventing their balancing periods
10777          * from being multiples of each other.
10778          */
10779         if (cpu_busy)
10780                 interval -= 1;
10781
10782         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
10783
10784         return interval;
10785 }
10786
10787 static inline void
10788 update_next_balance(struct sched_domain *sd, unsigned long *next_balance)
10789 {
10790         unsigned long interval, next;
10791
10792         /* used by idle balance, so cpu_busy = 0 */
10793         interval = get_sd_balance_interval(sd, 0);
10794         next = sd->last_balance + interval;
10795
10796         if (time_after(*next_balance, next))
10797                 *next_balance = next;
10798 }
10799
10800 /*
10801  * active_load_balance_cpu_stop is run by the CPU stopper. It pushes
10802  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
10803  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
10804  * avoids physical / logical imbalances.
10805  */
10806 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
10807 {
10808         struct rq *busiest_rq = data;
10809         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
10810         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
10811         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
10812         struct sched_domain *sd;
10813         struct task_struct *p = NULL;
10814         struct rq_flags rf;
10815
10816         rq_lock_irq(busiest_rq, &rf);
10817         /*
10818          * Between queueing the stop-work and running it is a hole in which
10819          * CPUs can become inactive. We should not move tasks from or to
10820          * inactive CPUs.
10821          */
10822         if (!cpu_active(busiest_cpu) || !cpu_active(target_cpu))
10823                 goto out_unlock;
10824
10825         /* Make sure the requested CPU hasn't gone down in the meantime: */
10826         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
10827                      !busiest_rq->active_balance))
10828                 goto out_unlock;
10829
10830         /* Is there any task to move? */
10831         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
10832                 goto out_unlock;
10833
10834         /*
10835          * This condition is "impossible", if it occurs
10836          * we need to fix it. Originally reported by
10837          * Bjorn Helgaas on a 128-CPU setup.
10838          */
10839         WARN_ON_ONCE(busiest_rq == target_rq);
10840
10841         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
10842         rcu_read_lock();
10843         for_each_domain(target_cpu, sd) {
10844                 if (cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
10845                         break;
10846         }
10847
10848         if (likely(sd)) {
10849                 struct lb_env env = {
10850                         .sd             = sd,
10851                         .dst_cpu        = target_cpu,
10852                         .dst_rq         = target_rq,
10853                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
10854                         .src_rq         = busiest_rq,
10855                         .idle           = CPU_IDLE,
10856                         .flags          = LBF_ACTIVE_LB,
10857                 };
10858
10859                 schedstat_inc(sd->alb_count);
10860                 update_rq_clock(busiest_rq);
10861
10862                 p = detach_one_task(&env);
10863                 if (p) {
10864                         schedstat_inc(sd->alb_pushed);
10865                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
10866                         sd->nr_balance_failed = 0;
10867                 } else {
10868                         schedstat_inc(sd->alb_failed);
10869                 }
10870         }
10871         rcu_read_unlock();
10872 out_unlock:
10873         busiest_rq->active_balance = 0;
10874         rq_unlock(busiest_rq, &rf);
10875
10876         if (p)
10877                 attach_one_task(target_rq, p);
10878
10879         local_irq_enable();
10880
10881         return 0;
10882 }
10883
10884 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
10885
10886 /*
10887  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
10888  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
10889  */
10890 void update_max_interval(void)
10891 {
10892         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
10893 }
10894
10895 static inline bool update_newidle_cost(struct sched_domain *sd, u64 cost)
10896 {
10897         if (cost > sd->max_newidle_lb_cost) {
10898                 /*
10899                  * Track max cost of a domain to make sure to not delay the
10900                  * next wakeup on the CPU.
10901                  */
10902                 sd->max_newidle_lb_cost = cost;
10903                 sd->last_decay_max_lb_cost = jiffies;
10904         } else if (time_after(jiffies, sd->last_decay_max_lb_cost + HZ)) {
10905                 /*
10906                  * Decay the newidle max times by ~1% per second to ensure that
10907                  * it is not outdated and the current max cost is actually
10908                  * shorter.
10909                  */
10910                 sd->max_newidle_lb_cost = (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
10911                 sd->last_decay_max_lb_cost = jiffies;
10912
10913                 return true;
10914         }
10915
10916         return false;
10917 }
10918
10919 /*
10920  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
10921  * and initiates a balancing operation if so.
10922  *
10923  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
10924  */
10925 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
10926 {
10927         int continue_balancing = 1;
10928         int cpu = rq->cpu;
10929         int busy = idle != CPU_IDLE && !sched_idle_cpu(cpu);
10930         unsigned long interval;
10931         struct sched_domain *sd;
10932         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
10933         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
10934         int update_next_balance = 0;
10935         int need_serialize, need_decay = 0;
10936         u64 max_cost = 0;
10937
10938         rcu_read_lock();
10939         for_each_domain(cpu, sd) {
10940                 /*
10941                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
10942                  * visit to all the domains.
10943                  */
10944                 need_decay = update_newidle_cost(sd, 0);
10945                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
10946
10947                 /*
10948                  * Stop the load balance at this level. There is another
10949                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
10950                  * actively.
10951                  */
10952                 if (!continue_balancing) {
10953                         if (need_decay)
10954                                 continue;
10955                         break;
10956                 }
10957
10958                 interval = get_sd_balance_interval(sd, busy);
10959
10960                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
10961                 if (need_serialize) {
10962                         if (!spin_trylock(&balancing))
10963                                 goto out;
10964                 }
10965
10966                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
10967                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
10968                                 /*
10969                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
10970                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
10971                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
10972                                  */
10973                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
10974                                 busy = idle != CPU_IDLE && !sched_idle_cpu(cpu);
10975                         }
10976                         sd->last_balance = jiffies;
10977                         interval = get_sd_balance_interval(sd, busy);
10978                 }
10979                 if (need_serialize)
10980                         spin_unlock(&balancing);
10981 out:
10982                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
10983                         next_balance = sd->last_balance + interval;
10984                         update_next_balance = 1;
10985                 }
10986         }
10987         if (need_decay) {
10988                 /*
10989                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
10990                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
10991                  */
10992                 rq->max_idle_balance_cost =
10993                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
10994         }
10995         rcu_read_unlock();
10996
10997         /*
10998          * next_balance will be updated only when there is a need.
10999          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
11000          * updated.
11001          */
11002         if (likely(update_next_balance))
11003                 rq->next_balance = next_balance;
11004
11005 }
11006
11007 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
11008 {
11009         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
11010 }
11011
11012 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
11013 /*
11014  * idle load balancing details
11015  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
11016  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
11017  *   load balancing for all the idle CPUs.
11018  * - HK_TYPE_MISC CPUs are used for this task, because HK_TYPE_SCHED not set
11019  *   anywhere yet.
11020  */
11021
11022 static inline int find_new_ilb(void)
11023 {
11024         int ilb;
11025         const struct cpumask *hk_mask;
11026
11027         hk_mask = housekeeping_cpumask(HK_TYPE_MISC);
11028
11029         for_each_cpu_and(ilb, nohz.idle_cpus_mask, hk_mask) {
11030
11031                 if (ilb == smp_processor_id())
11032                         continue;
11033
11034                 if (idle_cpu(ilb))
11035                         return ilb;
11036         }
11037
11038         return nr_cpu_ids;
11039 }
11040
11041 /*
11042  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick any
11043  * idle CPU in the HK_TYPE_MISC housekeeping set (if there is one).
11044  */
11045 static void kick_ilb(unsigned int flags)
11046 {
11047         int ilb_cpu;
11048
11049         /*
11050          * Increase nohz.next_balance only when if full ilb is triggered but
11051          * not if we only update stats.
11052          */
11053         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
11054                 nohz.next_balance = jiffies+1;
11055
11056         ilb_cpu = find_new_ilb();
11057
11058         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
11059                 return;
11060
11061         /*
11062          * Access to rq::nohz_csd is serialized by NOHZ_KICK_MASK; he who sets
11063          * the first flag owns it; cleared by nohz_csd_func().
11064          */
11065         flags = atomic_fetch_or(flags, nohz_flags(ilb_cpu));
11066         if (flags & NOHZ_KICK_MASK)
11067                 return;
11068
11069         /*
11070          * This way we generate an IPI on the target CPU which
11071          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
11072          * will be run before returning from the IPI.
11073          */
11074         smp_call_function_single_async(ilb_cpu, &cpu_rq(ilb_cpu)->nohz_csd);
11075 }
11076
11077 /*
11078  * Current decision point for kicking the idle load balancer in the presence
11079  * of idle CPUs in the system.
11080  */
11081 static void nohz_balancer_kick(struct rq *rq)
11082 {
11083         unsigned long now = jiffies;
11084         struct sched_domain_shared *sds;
11085         struct sched_domain *sd;
11086         int nr_busy, i, cpu = rq->cpu;
11087         unsigned int flags = 0;
11088
11089         if (unlikely(rq->idle_balance))
11090                 return;
11091
11092         /*
11093          * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
11094          * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
11095          */
11096         nohz_balance_exit_idle(rq);
11097
11098         /*
11099          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
11100          * balancing.
11101          */
11102         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
11103                 return;
11104
11105         if (READ_ONCE(nohz.has_blocked) &&
11106             time_after(now, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
11107                 flags = NOHZ_STATS_KICK;
11108
11109         if (time_before(now, nohz.next_balance))
11110                 goto out;
11111
11112         if (rq->nr_running >= 2) {
11113                 flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
11114                 goto out;
11115         }
11116
11117         rcu_read_lock();
11118
11119         sd = rcu_dereference(rq->sd);
11120         if (sd) {
11121                 /*
11122                  * If there's a CFS task and the current CPU has reduced
11123                  * capacity; kick the ILB to see if there's a better CPU to run
11124                  * on.
11125                  */
11126                 if (rq->cfs.h_nr_running >= 1 && check_cpu_capacity(rq, sd)) {
11127                         flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
11128                         goto unlock;
11129                 }
11130         }
11131
11132         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_packing, cpu));
11133         if (sd) {
11134                 /*
11135                  * When ASYM_PACKING; see if there's a more preferred CPU
11136                  * currently idle; in which case, kick the ILB to move tasks
11137                  * around.
11138                  */
11139                 for_each_cpu_and(i, sched_domain_span(sd), nohz.idle_cpus_mask) {
11140                         if (sched_asym_prefer(i, cpu)) {
11141                                 flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
11142                                 goto unlock;
11143                         }
11144                 }
11145         }
11146
11147         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_cpucapacity, cpu));
11148         if (sd) {
11149                 /*
11150                  * When ASYM_CPUCAPACITY; see if there's a higher capacity CPU
11151                  * to run the misfit task on.
11152                  */
11153                 if (check_misfit_status(rq, sd)) {
11154                         flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
11155                         goto unlock;
11156                 }
11157
11158                 /*
11159                  * For asymmetric systems, we do not want to nicely balance
11160                  * cache use, instead we want to embrace asymmetry and only
11161                  * ensure tasks have enough CPU capacity.
11162                  *
11163                  * Skip the LLC logic because it's not relevant in that case.
11164                  */
11165                 goto unlock;
11166         }
11167
11168         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
11169         if (sds) {
11170                 /*
11171                  * If there is an imbalance between LLC domains (IOW we could
11172                  * increase the overall cache use), we need some less-loaded LLC
11173                  * domain to pull some load. Likewise, we may need to spread
11174                  * load within the current LLC domain (e.g. packed SMT cores but
11175                  * other CPUs are idle). We can't really know from here how busy
11176                  * the others are - so just get a nohz balance going if it looks
11177                  * like this LLC domain has tasks we could move.
11178                  */
11179                 nr_busy = atomic_read(&sds->nr_busy_cpus);
11180                 if (nr_busy > 1) {
11181                         flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
11182                         goto unlock;
11183                 }
11184         }
11185 unlock:
11186         rcu_read_unlock();
11187 out:
11188         if (READ_ONCE(nohz.needs_update))
11189                 flags |= NOHZ_NEXT_KICK;
11190
11191         if (flags)
11192                 kick_ilb(flags);
11193 }
11194
11195 static void set_cpu_sd_state_busy(int cpu)
11196 {
11197         struct sched_domain *sd;
11198
11199         rcu_read_lock();
11200         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
11201
11202         if (!sd || !sd->nohz_idle)
11203                 goto unlock;
11204         sd->nohz_idle = 0;
11205
11206         atomic_inc(&sd->shared->nr_busy_cpus);
11207 unlock:
11208         rcu_read_unlock();
11209 }
11210
11211 void nohz_balance_exit_idle(struct rq *rq)
11212 {
11213         SCHED_WARN_ON(rq != this_rq());
11214
11215         if (likely(!rq->nohz_tick_stopped))
11216                 return;
11217
11218         rq->nohz_tick_stopped = 0;
11219         cpumask_clear_cpu(rq->cpu, nohz.idle_cpus_mask);
11220         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
11221
11222         set_cpu_sd_state_busy(rq->cpu);
11223 }
11224
11225 static void set_cpu_sd_state_idle(int cpu)
11226 {
11227         struct sched_domain *sd;
11228
11229         rcu_read_lock();
11230         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
11231
11232         if (!sd || sd->nohz_idle)
11233                 goto unlock;
11234         sd->nohz_idle = 1;
11235
11236         atomic_dec(&sd->shared->nr_busy_cpus);
11237 unlock:
11238         rcu_read_unlock();
11239 }
11240
11241 /*
11242  * This routine will record that the CPU is going idle with tick stopped.
11243  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
11244  */
11245 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
11246 {
11247         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
11248
11249         SCHED_WARN_ON(cpu != smp_processor_id());
11250
11251         /* If this CPU is going down, then nothing needs to be done: */
11252         if (!cpu_active(cpu))
11253                 return;
11254
11255         /* Spare idle load balancing on CPUs that don't want to be disturbed: */
11256         if (!housekeeping_cpu(cpu, HK_TYPE_SCHED))
11257                 return;
11258
11259         /*
11260          * Can be set safely without rq->lock held
11261          * If a clear happens, it will have evaluated last additions because
11262          * rq->lock is held during the check and the clear
11263          */
11264         rq->has_blocked_load = 1;
11265
11266         /*
11267          * The tick is still stopped but load could have been added in the
11268          * meantime. We set the nohz.has_blocked flag to trig a check of the
11269          * *_avg. The CPU is already part of nohz.idle_cpus_mask so the clear
11270          * of nohz.has_blocked can only happen after checking the new load
11271          */
11272         if (rq->nohz_tick_stopped)
11273                 goto out;
11274
11275         /* If we're a completely isolated CPU, we don't play: */
11276         if (on_null_domain(rq))
11277                 return;
11278
11279         rq->nohz_tick_stopped = 1;
11280
11281         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
11282         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
11283
11284         /*
11285          * Ensures that if nohz_idle_balance() fails to observe our
11286          * @idle_cpus_mask store, it must observe the @has_blocked
11287          * and @needs_update stores.
11288          */
11289         smp_mb__after_atomic();
11290
11291         set_cpu_sd_state_idle(cpu);
11292
11293         WRITE_ONCE(nohz.needs_update, 1);
11294 out:
11295         /*
11296          * Each time a cpu enter idle, we assume that it has blocked load and
11297          * enable the periodic update of the load of idle cpus
11298          */
11299         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
11300 }
11301
11302 static bool update_nohz_stats(struct rq *rq)
11303 {
11304         unsigned int cpu = rq->cpu;
11305
11306         if (!rq->has_blocked_load)
11307                 return false;
11308
11309         if (!cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))
11310                 return false;
11311
11312         if (!time_after(jiffies, READ_ONCE(rq->last_blocked_load_update_tick)))
11313                 return true;
11314
11315         update_blocked_averages(cpu);
11316
11317         return rq->has_blocked_load;
11318 }
11319
11320 /*
11321  * Internal function that runs load balance for all idle cpus. The load balance
11322  * can be a simple update of blocked load or a complete load balance with
11323  * tasks movement depending of flags.
11324  */
11325 static void _nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, unsigned int flags)
11326 {
11327         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
11328         unsigned long now = jiffies;
11329         unsigned long next_balance = now + 60*HZ;
11330         bool has_blocked_load = false;
11331         int update_next_balance = 0;
11332         int this_cpu = this_rq->cpu;
11333         int balance_cpu;
11334         struct rq *rq;
11335
11336         SCHED_WARN_ON((flags & NOHZ_KICK_MASK) == NOHZ_BALANCE_KICK);
11337
11338         /*
11339          * We assume there will be no idle load after this update and clear
11340          * the has_blocked flag. If a cpu enters idle in the mean time, it will
11341          * set the has_blocked flag and trigger another update of idle load.
11342          * Because a cpu that becomes idle, is added to idle_cpus_mask before
11343          * setting the flag, we are sure to not clear the state and not
11344          * check the load of an idle cpu.
11345          *
11346          * Same applies to idle_cpus_mask vs needs_update.
11347          */
11348         if (flags & NOHZ_STATS_KICK)
11349                 WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 0);
11350         if (flags & NOHZ_NEXT_KICK)
11351                 WRITE_ONCE(nohz.needs_update, 0);
11352
11353         /*
11354          * Ensures that if we miss the CPU, we must see the has_blocked
11355          * store from nohz_balance_enter_idle().
11356          */
11357         smp_mb();
11358
11359         /*
11360          * Start with the next CPU after this_cpu so we will end with this_cpu and let a
11361          * chance for other idle cpu to pull load.
11362          */
11363         for_each_cpu_wrap(balance_cpu,  nohz.idle_cpus_mask, this_cpu+1) {
11364                 if (!idle_cpu(balance_cpu))
11365                         continue;
11366
11367                 /*
11368                  * If this CPU gets work to do, stop the load balancing
11369                  * work being done for other CPUs. Next load
11370                  * balancing owner will pick it up.
11371                  */
11372                 if (need_resched()) {
11373                         if (flags & NOHZ_STATS_KICK)
11374                                 has_blocked_load = true;
11375                         if (flags & NOHZ_NEXT_KICK)
11376                                 WRITE_ONCE(nohz.needs_update, 1);
11377                         goto abort;
11378                 }
11379
11380                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
11381
11382                 if (flags & NOHZ_STATS_KICK)
11383                         has_blocked_load |= update_nohz_stats(rq);
11384
11385                 /*
11386                  * If time for next balance is due,
11387                  * do the balance.
11388                  */
11389                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
11390                         struct rq_flags rf;
11391
11392                         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
11393                         update_rq_clock(rq);
11394                         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
11395
11396                         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
11397                                 rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
11398                 }
11399
11400                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
11401                         next_balance = rq->next_balance;
11402                         update_next_balance = 1;
11403                 }
11404         }
11405
11406         /*
11407          * next_balance will be updated only when there is a need.
11408          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
11409          * updated.
11410          */
11411         if (likely(update_next_balance))
11412                 nohz.next_balance = next_balance;
11413
11414         if (flags & NOHZ_STATS_KICK)
11415                 WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
11416                            now + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
11417
11418 abort:
11419         /* There is still blocked load, enable periodic update */
11420         if (has_blocked_load)
11421                 WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
11422 }
11423
11424 /*
11425  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
11426  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
11427  */
11428 static bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
11429 {
11430         unsigned int flags = this_rq->nohz_idle_balance;
11431
11432         if (!flags)
11433                 return false;
11434
11435         this_rq->nohz_idle_balance = 0;
11436
11437         if (idle != CPU_IDLE)
11438                 return false;
11439
11440         _nohz_idle_balance(this_rq, flags);
11441
11442         return true;
11443 }
11444
11445 /*
11446  * Check if we need to run the ILB for updating blocked load before entering
11447  * idle state.
11448  */
11449 void nohz_run_idle_balance(int cpu)
11450 {
11451         unsigned int flags;
11452
11453         flags = atomic_fetch_andnot(NOHZ_NEWILB_KICK, nohz_flags(cpu));
11454
11455         /*
11456          * Update the blocked load only if no SCHED_SOFTIRQ is about to happen
11457          * (ie NOHZ_STATS_KICK set) and will do the same.
11458          */
11459         if ((flags == NOHZ_NEWILB_KICK) && !need_resched())
11460                 _nohz_idle_balance(cpu_rq(cpu), NOHZ_STATS_KICK);
11461 }
11462
11463 static void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq)
11464 {
11465         int this_cpu = this_rq->cpu;
11466
11467         /*
11468          * This CPU doesn't want to be disturbed by scheduler
11469          * housekeeping
11470          */
11471         if (!housekeeping_cpu(this_cpu, HK_TYPE_SCHED))
11472                 return;
11473
11474         /* Will wake up very soon. No time for doing anything else*/
11475         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost)
11476                 return;
11477
11478         /* Don't need to update blocked load of idle CPUs*/
11479         if (!READ_ONCE(nohz.has_blocked) ||
11480             time_before(jiffies, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
11481                 return;
11482
11483         /*
11484          * Set the need to trigger ILB in order to update blocked load
11485          * before entering idle state.
11486          */
11487         atomic_or(NOHZ_NEWILB_KICK, nohz_flags(this_cpu));
11488 }
11489
11490 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
11491 static inline void nohz_balancer_kick(struct rq *rq) { }
11492
11493 static inline bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
11494 {
11495         return false;
11496 }
11497
11498 static inline void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq) { }
11499 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
11500
11501 /*
11502  * newidle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
11503  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
11504  *
11505  * Returns:
11506  *   < 0 - we released the lock and there are !fair tasks present
11507  *     0 - failed, no new tasks
11508  *   > 0 - success, new (fair) tasks present
11509  */
11510 static int newidle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf)
11511 {
11512         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
11513         int this_cpu = this_rq->cpu;
11514         u64 t0, t1, curr_cost = 0;
11515         struct sched_domain *sd;
11516         int pulled_task = 0;
11517
11518         update_misfit_status(NULL, this_rq);
11519
11520         /*
11521          * There is a task waiting to run. No need to search for one.
11522          * Return 0; the task will be enqueued when switching to idle.
11523          */
11524         if (this_rq->ttwu_pending)
11525                 return 0;
11526
11527         /*
11528          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
11529          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
11530          */
11531         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
11532
11533         /*
11534          * Do not pull tasks towards !active CPUs...
11535          */
11536         if (!cpu_active(this_cpu))
11537                 return 0;
11538
11539         /*
11540          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
11541          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
11542          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
11543          * re-start the picking loop.
11544          */
11545         rq_unpin_lock(this_rq, rf);
11546
11547         rcu_read_lock();
11548         sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
11549
11550         if (!READ_ONCE(this_rq->rd->overload) ||
11551             (sd && this_rq->avg_idle < sd->max_newidle_lb_cost)) {
11552
11553                 if (sd)
11554                         update_next_balance(sd, &next_balance);
11555                 rcu_read_unlock();
11556
11557                 goto out;
11558         }
11559         rcu_read_unlock();
11560
11561         raw_spin_rq_unlock(this_rq);
11562
11563         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
11564         update_blocked_averages(this_cpu);
11565
11566         rcu_read_lock();
11567         for_each_domain(this_cpu, sd) {
11568                 int continue_balancing = 1;
11569                 u64 domain_cost;
11570
11571                 update_next_balance(sd, &next_balance);
11572
11573                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost)
11574                         break;
11575
11576                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
11577
11578                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
11579                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
11580                                                    &continue_balancing);
11581
11582                         t1 = sched_clock_cpu(this_cpu);
11583                         domain_cost = t1 - t0;
11584                         update_newidle_cost(sd, domain_cost);
11585
11586                         curr_cost += domain_cost;
11587                         t0 = t1;
11588                 }
11589
11590                 /*
11591                  * Stop searching for tasks to pull if there are
11592                  * now runnable tasks on this rq.
11593                  */
11594                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0 ||
11595                     this_rq->ttwu_pending)
11596                         break;
11597         }
11598         rcu_read_unlock();
11599
11600         raw_spin_rq_lock(this_rq);
11601
11602         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
11603                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
11604
11605         /*
11606          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
11607          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
11608          * pretend we pulled a task.
11609          */
11610         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
11611                 pulled_task = 1;
11612
11613         /* Is there a task of a high priority class? */
11614         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
11615                 pulled_task = -1;
11616
11617 out:
11618         /* Move the next balance forward */
11619         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
11620                 this_rq->next_balance = next_balance;
11621
11622         if (pulled_task)
11623                 this_rq->idle_stamp = 0;
11624         else
11625                 nohz_newidle_balance(this_rq);
11626
11627         rq_repin_lock(this_rq, rf);
11628
11629         return pulled_task;
11630 }
11631
11632 /*
11633  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
11634  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
11635  */
11636 static __latent_entropy void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
11637 {
11638         struct rq *this_rq = this_rq();
11639         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
11640                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
11641
11642         /*
11643          * If this CPU has a pending nohz_balance_kick, then do the
11644          * balancing on behalf of the other idle CPUs whose ticks are
11645          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
11646          * give the idle CPUs a chance to load balance. Else we may
11647          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
11648          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
11649          */
11650         if (nohz_idle_balance(this_rq, idle))
11651                 return;
11652
11653         /* normal load balance */
11654         update_blocked_averages(this_rq->cpu);
11655         rebalance_domains(this_rq, idle);
11656 }
11657
11658 /*
11659  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
11660  */
11661 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
11662 {
11663         /*
11664          * Don't need to rebalance while attached to NULL domain or
11665          * runqueue CPU is not active
11666          */
11667         if (unlikely(on_null_domain(rq) || !cpu_active(cpu_of(rq))))
11668                 return;
11669
11670         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
11671                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
11672
11673         nohz_balancer_kick(rq);
11674 }
11675
11676 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
11677 {
11678         update_sysctl();
11679
11680         update_runtime_enabled(rq);
11681 }
11682
11683 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
11684 {
11685         update_sysctl();
11686
11687         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
11688         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
11689 }
11690
11691 #endif /* CONFIG_SMP */
11692
11693 #ifdef CONFIG_SCHED_CORE
11694 static inline bool
11695 __entity_slice_used(struct sched_entity *se, int min_nr_tasks)
11696 {
11697         u64 slice = sched_slice(cfs_rq_of(se), se);
11698         u64 rtime = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
11699
11700         return (rtime * min_nr_tasks > slice);
11701 }
11702
11703 #define MIN_NR_TASKS_DURING_FORCEIDLE   2
11704 static inline void task_tick_core(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
11705 {
11706         if (!sched_core_enabled(rq))
11707                 return;
11708
11709         /*
11710          * If runqueue has only one task which used up its slice and
11711          * if the sibling is forced idle, then trigger schedule to
11712          * give forced idle task a chance.
11713          *
11714          * sched_slice() considers only this active rq and it gets the
11715          * whole slice. But during force idle, we have siblings acting
11716          * like a single runqueue and hence we need to consider runnable
11717          * tasks on this CPU and the forced idle CPU. Ideally, we should
11718          * go through the forced idle rq, but that would be a perf hit.
11719          * We can assume that the forced idle CPU has at least
11720          * MIN_NR_TASKS_DURING_FORCEIDLE - 1 tasks and use that to check
11721          * if we need to give up the CPU.
11722          */
11723         if (rq->core->core_forceidle_count && rq->cfs.nr_running == 1 &&
11724             __entity_slice_used(&curr->se, MIN_NR_TASKS_DURING_FORCEIDLE))
11725                 resched_curr(rq);
11726 }
11727
11728 /*
11729  * se_fi_update - Update the cfs_rq->min_vruntime_fi in a CFS hierarchy if needed.
11730  */
11731 static void se_fi_update(struct sched_entity *se, unsigned int fi_seq, bool forceidle)
11732 {
11733         for_each_sched_entity(se) {
11734                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11735
11736                 if (forceidle) {
11737                         if (cfs_rq->forceidle_seq == fi_seq)
11738                                 break;
11739                         cfs_rq->forceidle_seq = fi_seq;
11740                 }
11741
11742                 cfs_rq->min_vruntime_fi = cfs_rq->min_vruntime;
11743         }
11744 }
11745
11746 void task_vruntime_update(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool in_fi)
11747 {
11748         struct sched_entity *se = &p->se;
11749
11750         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
11751                 return;
11752
11753         se_fi_update(se, rq->core->core_forceidle_seq, in_fi);
11754 }
11755
11756 bool cfs_prio_less(struct task_struct *a, struct task_struct *b, bool in_fi)
11757 {
11758         struct rq *rq = task_rq(a);
11759         struct sched_entity *sea = &a->se;
11760         struct sched_entity *seb = &b->se;
11761         struct cfs_rq *cfs_rqa;
11762         struct cfs_rq *cfs_rqb;
11763         s64 delta;
11764
11765         SCHED_WARN_ON(task_rq(b)->core != rq->core);
11766
11767 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
11768         /*
11769          * Find an se in the hierarchy for tasks a and b, such that the se's
11770          * are immediate siblings.
11771          */
11772         while (sea->cfs_rq->tg != seb->cfs_rq->tg) {
11773                 int sea_depth = sea->depth;
11774                 int seb_depth = seb->depth;
11775
11776                 if (sea_depth >= seb_depth)
11777                         sea = parent_entity(sea);
11778                 if (sea_depth <= seb_depth)
11779                         seb = parent_entity(seb);
11780         }
11781
11782         se_fi_update(sea, rq->core->core_forceidle_seq, in_fi);
11783         se_fi_update(seb, rq->core->core_forceidle_seq, in_fi);
11784
11785         cfs_rqa = sea->cfs_rq;
11786         cfs_rqb = seb->cfs_rq;
11787 #else
11788         cfs_rqa = &task_rq(a)->cfs;
11789         cfs_rqb = &task_rq(b)->cfs;
11790 #endif
11791
11792         /*
11793          * Find delta after normalizing se's vruntime with its cfs_rq's
11794          * min_vruntime_fi, which would have been updated in prior calls
11795          * to se_fi_update().
11796          */
11797         delta = (s64)(sea->vruntime - seb->vruntime) +
11798                 (s64)(cfs_rqb->min_vruntime_fi - cfs_rqa->min_vruntime_fi);
11799
11800         return delta > 0;
11801 }
11802 #else
11803 static inline void task_tick_core(struct rq *rq, struct task_struct *curr) {}
11804 #endif
11805
11806 /*
11807  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class.
11808  *
11809  * NOTE: This function can be called remotely by the tick offload that
11810  * goes along full dynticks. Therefore no local assumption can be made
11811  * and everything must be accessed through the @rq and @curr passed in
11812  * parameters.
11813  */
11814 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
11815 {
11816         struct cfs_rq *cfs_rq;
11817         struct sched_entity *se = &curr->se;
11818
11819         for_each_sched_entity(se) {
11820                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11821                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
11822         }
11823
11824         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
11825                 task_tick_numa(rq, curr);
11826
11827         update_misfit_status(curr, rq);
11828         update_overutilized_status(task_rq(curr));
11829
11830         task_tick_core(rq, curr);
11831 }
11832
11833 /*
11834  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
11835  *  - child not yet on the tasklist
11836  *  - preemption disabled
11837  */
11838 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
11839 {
11840         struct cfs_rq *cfs_rq;
11841         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
11842         struct rq *rq = this_rq();
11843         struct rq_flags rf;
11844
11845         rq_lock(rq, &rf);
11846         update_rq_clock(rq);
11847
11848         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
11849         curr = cfs_rq->curr;
11850         if (curr) {
11851                 update_curr(cfs_rq);
11852                 se->vruntime = curr->vruntime;
11853         }
11854         place_entity(cfs_rq, se, 1);
11855
11856         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
11857                 /*
11858                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
11859                  * 'current' within the tree based on its new key value.
11860                  */
11861                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
11862                 resched_curr(rq);
11863         }
11864
11865         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
11866         rq_unlock(rq, &rf);
11867 }
11868
11869 /*
11870  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
11871  * the current task.
11872  */
11873 static void
11874 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
11875 {
11876         if (!task_on_rq_queued(p))
11877                 return;
11878
11879         if (rq->cfs.nr_running == 1)
11880                 return;
11881
11882         /*
11883          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
11884          * our priority decreased, or if we are not currently running on
11885          * this runqueue and our priority is higher than the current's
11886          */
11887         if (task_current(rq, p)) {
11888                 if (p->prio > oldprio)
11889                         resched_curr(rq);
11890         } else
11891                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
11892 }
11893
11894 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
11895 {
11896         struct sched_entity *se = &p->se;
11897
11898         /*
11899          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
11900          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
11901          * vruntime.
11902          */
11903         if (p->on_rq)
11904                 return true;
11905
11906         /*
11907          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
11908          * But there are some cases where it has already been normalized:
11909          *
11910          * - A forked child which is waiting for being woken up by
11911          *   wake_up_new_task().
11912          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
11913          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
11914          */
11915         if (!se->sum_exec_runtime ||
11916             (READ_ONCE(p->__state) == TASK_WAKING && p->sched_remote_wakeup))
11917                 return true;
11918
11919         return false;
11920 }
11921
11922 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
11923 /*
11924  * Propagate the changes of the sched_entity across the tg tree to make it
11925  * visible to the root
11926  */
11927 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
11928 {
11929         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11930
11931         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
11932                 return;
11933
11934         if (!throttled_hierarchy(cfs_rq))
11935                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
11936
11937         /* Start to propagate at parent */
11938         se = se->parent;
11939
11940         for_each_sched_entity(se) {
11941                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11942
11943                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
11944
11945                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
11946                         break;
11947
11948                 if (!throttled_hierarchy(cfs_rq))
11949                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
11950         }
11951 }
11952 #else
11953 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se) { }
11954 #endif
11955
11956 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
11957 {
11958         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11959
11960 #ifdef CONFIG_SMP
11961         /*
11962          * In case the task sched_avg hasn't been attached:
11963          * - A forked task which hasn't been woken up by wake_up_new_task().
11964          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() but is
11965          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
11966          */
11967         if (!se->avg.last_update_time)
11968                 return;
11969 #endif
11970
11971         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
11972         update_load_avg(cfs_rq, se, 0);
11973         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
11974         update_tg_load_avg(cfs_rq);
11975         propagate_entity_cfs_rq(se);
11976 }
11977
11978 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
11979 {
11980         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11981
11982         /* Synchronize entity with its cfs_rq */
11983         update_load_avg(cfs_rq, se, sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD) ? 0 : SKIP_AGE_LOAD);
11984         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
11985         update_tg_load_avg(cfs_rq);
11986         propagate_entity_cfs_rq(se);
11987 }
11988
11989 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
11990 {
11991         struct sched_entity *se = &p->se;
11992         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11993
11994         if (!vruntime_normalized(p)) {
11995                 /*
11996                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
11997                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
11998                  */
11999                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
12000                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
12001         }
12002
12003         detach_entity_cfs_rq(se);
12004 }
12005
12006 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
12007 {
12008         struct sched_entity *se = &p->se;
12009         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
12010
12011         attach_entity_cfs_rq(se);
12012
12013         if (!vruntime_normalized(p))
12014                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
12015 }
12016
12017 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
12018 {
12019         detach_task_cfs_rq(p);
12020 }
12021
12022 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
12023 {
12024         attach_task_cfs_rq(p);
12025
12026         if (task_on_rq_queued(p)) {
12027                 /*
12028                  * We were most likely switched from sched_rt, so
12029                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
12030                  * if we can still preempt the current task.
12031                  */
12032                 if (task_current(rq, p))
12033                         resched_curr(rq);
12034                 else
12035                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
12036         }
12037 }
12038
12039 /* Account for a task changing its policy or group.
12040  *
12041  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
12042  * migrates between groups/classes.
12043  */
12044 static void set_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool first)
12045 {
12046         struct sched_entity *se = &p->se;
12047
12048 #ifdef CONFIG_SMP
12049         if (task_on_rq_queued(p)) {
12050                 /*
12051                  * Move the next running task to the front of the list, so our
12052                  * cfs_tasks list becomes MRU one.
12053                  */
12054                 list_move(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
12055         }
12056 #endif
12057
12058         for_each_sched_entity(se) {
12059                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
12060
12061                 set_next_entity(cfs_rq, se);
12062                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
12063                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
12064         }
12065 }
12066
12067 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
12068 {
12069         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT_CACHED;
12070         u64_u32_store(cfs_rq->min_vruntime, (u64)(-(1LL << 20)));
12071 #ifdef CONFIG_SMP
12072         raw_spin_lock_init(&cfs_rq->removed.lock);
12073 #endif
12074 }
12075
12076 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
12077 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p)
12078 {
12079         /*
12080          * We couldn't detach or attach a forked task which
12081          * hasn't been woken up by wake_up_new_task().
12082          */
12083         if (READ_ONCE(p->__state) == TASK_NEW)
12084                 return;
12085
12086         detach_task_cfs_rq(p);
12087
12088 #ifdef CONFIG_SMP
12089         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
12090         p->se.avg.last_update_time = 0;
12091 #endif
12092         set_task_rq(p, task_cpu(p));
12093         attach_task_cfs_rq(p);
12094 }
12095
12096 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
12097 {
12098         int i;
12099
12100         for_each_possible_cpu(i) {
12101                 if (tg->cfs_rq)
12102                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
12103                 if (tg->se)
12104                         kfree(tg->se[i]);
12105         }
12106
12107         kfree(tg->cfs_rq);
12108         kfree(tg->se);
12109 }
12110
12111 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
12112 {
12113         struct sched_entity *se;
12114         struct cfs_rq *cfs_rq;
12115         int i;
12116
12117         tg->cfs_rq = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(cfs_rq), GFP_KERNEL);
12118         if (!tg->cfs_rq)
12119                 goto err;
12120         tg->se = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(se), GFP_KERNEL);
12121         if (!tg->se)
12122                 goto err;
12123
12124         tg->shares = NICE_0_LOAD;
12125
12126         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
12127
12128         for_each_possible_cpu(i) {
12129                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
12130                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
12131                 if (!cfs_rq)
12132                         goto err;
12133
12134                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity_stats),
12135                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
12136                 if (!se)
12137                         goto err_free_rq;
12138
12139                 init_cfs_rq(cfs_rq);
12140                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
12141                 init_entity_runnable_average(se);
12142         }
12143
12144         return 1;
12145
12146 err_free_rq:
12147         kfree(cfs_rq);
12148 err:
12149         return 0;
12150 }
12151
12152 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg)
12153 {
12154         struct sched_entity *se;
12155         struct rq_flags rf;
12156         struct rq *rq;
12157         int i;
12158
12159         for_each_possible_cpu(i) {
12160                 rq = cpu_rq(i);
12161                 se = tg->se[i];
12162                 rq_lock_irq(rq, &rf);
12163                 update_rq_clock(rq);
12164                 attach_entity_cfs_rq(se);
12165                 sync_throttle(tg, i);
12166                 rq_unlock_irq(rq, &rf);
12167         }
12168 }
12169
12170 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
12171 {
12172         unsigned long flags;
12173         struct rq *rq;
12174         int cpu;
12175
12176         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
12177
12178         for_each_possible_cpu(cpu) {
12179                 if (tg->se[cpu])
12180                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
12181
12182                 /*
12183                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
12184                  * check on_list without danger of it being re-added.
12185                  */
12186                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
12187                         continue;
12188
12189                 rq = cpu_rq(cpu);
12190
12191                 raw_spin_rq_lock_irqsave(rq, flags);
12192                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
12193                 raw_spin_rq_unlock_irqrestore(rq, flags);
12194         }
12195 }
12196
12197 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
12198                         struct sched_entity *se, int cpu,
12199                         struct sched_entity *parent)
12200 {
12201         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
12202
12203         cfs_rq->tg = tg;
12204         cfs_rq->rq = rq;
12205         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
12206
12207         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
12208         tg->se[cpu] = se;
12209
12210         /* se could be NULL for root_task_group */
12211         if (!se)
12212                 return;
12213
12214         if (!parent) {
12215                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
12216                 se->depth = 0;
12217         } else {
12218                 se->cfs_rq = parent->my_q;
12219                 se->depth = parent->depth + 1;
12220         }
12221
12222         se->my_q = cfs_rq;
12223         /* guarantee group entities always have weight */
12224         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
12225         se->parent = parent;
12226 }
12227
12228 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
12229
12230 static int __sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
12231 {
12232         int i;
12233
12234         lockdep_assert_held(&shares_mutex);
12235
12236         /*
12237          * We can't change the weight of the root cgroup.
12238          */
12239         if (!tg->se[0])
12240                 return -EINVAL;
12241
12242         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
12243
12244         if (tg->shares == shares)
12245                 return 0;
12246
12247         tg->shares = shares;
12248         for_each_possible_cpu(i) {
12249                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
12250                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
12251                 struct rq_flags rf;
12252
12253                 /* Propagate contribution to hierarchy */
12254                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
12255                 update_rq_clock(rq);
12256                 for_each_sched_entity(se) {
12257                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
12258                         update_cfs_group(se);
12259                 }
12260                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
12261         }
12262
12263         return 0;
12264 }
12265
12266 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
12267 {
12268         int ret;
12269
12270         mutex_lock(&shares_mutex);
12271         if (tg_is_idle(tg))
12272                 ret = -EINVAL;
12273         else
12274                 ret = __sched_group_set_shares(tg, shares);
12275         mutex_unlock(&shares_mutex);
12276
12277         return ret;
12278 }
12279
12280 int sched_group_set_idle(struct task_group *tg, long idle)
12281 {
12282         int i;
12283
12284         if (tg == &root_task_group)
12285                 return -EINVAL;
12286
12287         if (idle < 0 || idle > 1)
12288                 return -EINVAL;
12289
12290         mutex_lock(&shares_mutex);
12291
12292         if (tg->idle == idle) {
12293                 mutex_unlock(&shares_mutex);
12294                 return 0;
12295         }
12296
12297         tg->idle = idle;
12298
12299         for_each_possible_cpu(i) {
12300                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
12301                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
12302                 struct cfs_rq *parent_cfs_rq, *grp_cfs_rq = tg->cfs_rq[i];
12303                 bool was_idle = cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq);
12304                 long idle_task_delta;
12305                 struct rq_flags rf;
12306
12307                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
12308
12309                 grp_cfs_rq->idle = idle;
12310                 if (WARN_ON_ONCE(was_idle == cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq)))
12311                         goto next_cpu;
12312
12313                 if (se->on_rq) {
12314                         parent_cfs_rq = cfs_rq_of(se);
12315                         if (cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq))
12316                                 parent_cfs_rq->idle_nr_running++;
12317                         else
12318                                 parent_cfs_rq->idle_nr_running--;
12319                 }
12320
12321                 idle_task_delta = grp_cfs_rq->h_nr_running -
12322                                   grp_cfs_rq->idle_h_nr_running;
12323                 if (!cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq))
12324                         idle_task_delta *= -1;
12325
12326                 for_each_sched_entity(se) {
12327                         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
12328
12329                         if (!se->on_rq)
12330                                 break;
12331
12332                         cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
12333
12334                         /* Already accounted at parent level and above. */
12335                         if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
12336                                 break;
12337                 }
12338
12339 next_cpu:
12340                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
12341         }
12342
12343         /* Idle groups have minimum weight. */
12344         if (tg_is_idle(tg))
12345                 __sched_group_set_shares(tg, scale_load(WEIGHT_IDLEPRIO));
12346         else
12347                 __sched_group_set_shares(tg, NICE_0_LOAD);
12348
12349         mutex_unlock(&shares_mutex);
12350         return 0;
12351 }
12352
12353 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
12354
12355 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
12356
12357 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
12358 {
12359         return 1;
12360 }
12361
12362 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
12363
12364 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
12365
12366 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
12367
12368
12369 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
12370 {
12371         struct sched_entity *se = &task->se;
12372         unsigned int rr_interval = 0;
12373
12374         /*
12375          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
12376          * idle runqueue:
12377          */
12378         if (rq->cfs.load.weight)
12379                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
12380
12381         return rr_interval;
12382 }
12383
12384 /*
12385  * All the scheduling class methods:
12386  */
12387 DEFINE_SCHED_CLASS(fair) = {
12388
12389         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
12390         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
12391         .yield_task             = yield_task_fair,
12392         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
12393
12394         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
12395
12396         .pick_next_task         = __pick_next_task_fair,
12397         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
12398         .set_next_task          = set_next_task_fair,
12399
12400 #ifdef CONFIG_SMP
12401         .balance                = balance_fair,
12402         .pick_task              = pick_task_fair,
12403         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
12404         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
12405
12406         .rq_online              = rq_online_fair,
12407         .rq_offline             = rq_offline_fair,
12408
12409         .task_dead              = task_dead_fair,
12410         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
12411 #endif
12412
12413         .task_tick              = task_tick_fair,
12414         .task_fork              = task_fork_fair,
12415
12416         .prio_changed           = prio_changed_fair,
12417         .switched_from          = switched_from_fair,
12418         .switched_to            = switched_to_fair,
12419
12420         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
12421
12422         .update_curr            = update_curr_fair,
12423
12424 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
12425         .task_change_group      = task_change_group_fair,
12426 #endif
12427
12428 #ifdef CONFIG_UCLAMP_TASK
12429         .uclamp_enabled         = 1,
12430 #endif
12431 };
12432
12433 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
12434 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
12435 {
12436         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
12437
12438         rcu_read_lock();
12439         for_each_leaf_cfs_rq_safe(cpu_rq(cpu), cfs_rq, pos)
12440                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
12441         rcu_read_unlock();
12442 }
12443
12444 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
12445 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
12446 {
12447         int node;
12448         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
12449         struct numa_group *ng;
12450
12451         rcu_read_lock();
12452         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
12453         for_each_online_node(node) {
12454                 if (p->numa_faults) {
12455                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
12456                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
12457                 }
12458                 if (ng) {
12459                         gsf = ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
12460                         gpf = ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
12461                 }
12462                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
12463         }
12464         rcu_read_unlock();
12465 }
12466 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
12467 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
12468
12469 __init void init_sched_fair_class(void)
12470 {
12471 #ifdef CONFIG_SMP
12472         int i;
12473
12474         for_each_possible_cpu(i) {
12475                 zalloc_cpumask_var_node(&per_cpu(load_balance_mask, i), GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
12476                 zalloc_cpumask_var_node(&per_cpu(select_rq_mask,    i), GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
12477         }
12478
12479         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
12480
12481 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
12482         nohz.next_balance = jiffies;
12483         nohz.next_blocked = jiffies;
12484         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
12485 #endif
12486 #endif /* SMP */
12487
12488 }