db6174b989ed02d8297e285d1e74a6e86e0c7b98
[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_SYSCTL
182 static struct ctl_table sched_fair_sysctls[] = {
183         {
184                 .procname       = "sched_child_runs_first",
185                 .data           = &sysctl_sched_child_runs_first,
186                 .maxlen         = sizeof(unsigned int),
187                 .mode           = 0644,
188                 .proc_handler   = proc_dointvec,
189         },
190 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
191         {
192                 .procname       = "sched_cfs_bandwidth_slice_us",
193                 .data           = &sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice,
194                 .maxlen         = sizeof(unsigned int),
195                 .mode           = 0644,
196                 .proc_handler   = proc_dointvec_minmax,
197                 .extra1         = SYSCTL_ONE,
198         },
199 #endif
200         {}
201 };
202
203 static int __init sched_fair_sysctl_init(void)
204 {
205         register_sysctl_init("kernel", sched_fair_sysctls);
206         return 0;
207 }
208 late_initcall(sched_fair_sysctl_init);
209 #endif
210
211 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
212 {
213         lw->weight += inc;
214         lw->inv_weight = 0;
215 }
216
217 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
218 {
219         lw->weight -= dec;
220         lw->inv_weight = 0;
221 }
222
223 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
224 {
225         lw->weight = w;
226         lw->inv_weight = 0;
227 }
228
229 /*
230  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
231  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
232  * to users decreases. But the relationship is not linear,
233  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
234  * number of CPUs.
235  *
236  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
237  */
238 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
239 {
240         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
241         unsigned int factor;
242
243         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
244         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
245                 factor = 1;
246                 break;
247         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
248                 factor = cpus;
249                 break;
250         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
251         default:
252                 factor = 1 + ilog2(cpus);
253                 break;
254         }
255
256         return factor;
257 }
258
259 static void update_sysctl(void)
260 {
261         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
262
263 #define SET_SYSCTL(name) \
264         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
265         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
266         SET_SYSCTL(sched_latency);
267         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
268 #undef SET_SYSCTL
269 }
270
271 void __init sched_init_granularity(void)
272 {
273         update_sysctl();
274 }
275
276 #define WMULT_CONST     (~0U)
277 #define WMULT_SHIFT     32
278
279 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
280 {
281         unsigned long w;
282
283         if (likely(lw->inv_weight))
284                 return;
285
286         w = scale_load_down(lw->weight);
287
288         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
289                 lw->inv_weight = 1;
290         else if (unlikely(!w))
291                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
292         else
293                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
294 }
295
296 /*
297  * delta_exec * weight / lw.weight
298  *   OR
299  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
300  *
301  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e sched_prio_to_wmult[], in which case
302  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
303  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
304  *
305  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
306  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
307  */
308 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
309 {
310         u64 fact = scale_load_down(weight);
311         u32 fact_hi = (u32)(fact >> 32);
312         int shift = WMULT_SHIFT;
313         int fs;
314
315         __update_inv_weight(lw);
316
317         if (unlikely(fact_hi)) {
318                 fs = fls(fact_hi);
319                 shift -= fs;
320                 fact >>= fs;
321         }
322
323         fact = mul_u32_u32(fact, lw->inv_weight);
324
325         fact_hi = (u32)(fact >> 32);
326         if (fact_hi) {
327                 fs = fls(fact_hi);
328                 shift -= fs;
329                 fact >>= fs;
330         }
331
332         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
333 }
334
335
336 const struct sched_class fair_sched_class;
337
338 /**************************************************************
339  * CFS operations on generic schedulable entities:
340  */
341
342 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
343
344 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
345 #define for_each_sched_entity(se) \
346                 for (; se; se = se->parent)
347
348 static inline bool list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
349 {
350         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
351         int cpu = cpu_of(rq);
352
353         if (cfs_rq->on_list)
354                 return rq->tmp_alone_branch == &rq->leaf_cfs_rq_list;
355
356         cfs_rq->on_list = 1;
357
358         /*
359          * Ensure we either appear before our parent (if already
360          * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
361          * enqueued. The fact that we always enqueue bottom-up
362          * reduces this to two cases and a special case for the root
363          * cfs_rq. Furthermore, it also means that we will always reset
364          * tmp_alone_branch either when the branch is connected
365          * to a tree or when we reach the top of the tree
366          */
367         if (cfs_rq->tg->parent &&
368             cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->on_list) {
369                 /*
370                  * If parent is already on the list, we add the child
371                  * just before. Thanks to circular linked property of
372                  * the list, this means to put the child at the tail
373                  * of the list that starts by parent.
374                  */
375                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
376                         &(cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->leaf_cfs_rq_list));
377                 /*
378                  * The branch is now connected to its tree so we can
379                  * reset tmp_alone_branch to the beginning of the
380                  * list.
381                  */
382                 rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
383                 return true;
384         }
385
386         if (!cfs_rq->tg->parent) {
387                 /*
388                  * cfs rq without parent should be put
389                  * at the tail of the list.
390                  */
391                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
392                         &rq->leaf_cfs_rq_list);
393                 /*
394                  * We have reach the top of a tree so we can reset
395                  * tmp_alone_branch to the beginning of the list.
396                  */
397                 rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
398                 return true;
399         }
400
401         /*
402          * The parent has not already been added so we want to
403          * make sure that it will be put after us.
404          * tmp_alone_branch points to the begin of the branch
405          * where we will add parent.
406          */
407         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list, rq->tmp_alone_branch);
408         /*
409          * update tmp_alone_branch to points to the new begin
410          * of the branch
411          */
412         rq->tmp_alone_branch = &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list;
413         return false;
414 }
415
416 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
417 {
418         if (cfs_rq->on_list) {
419                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
420
421                 /*
422                  * With cfs_rq being unthrottled/throttled during an enqueue,
423                  * it can happen the tmp_alone_branch points the a leaf that
424                  * we finally want to del. In this case, tmp_alone_branch moves
425                  * to the prev element but it will point to rq->leaf_cfs_rq_list
426                  * at the end of the enqueue.
427                  */
428                 if (rq->tmp_alone_branch == &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list)
429                         rq->tmp_alone_branch = cfs_rq->leaf_cfs_rq_list.prev;
430
431                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
432                 cfs_rq->on_list = 0;
433         }
434 }
435
436 static inline void assert_list_leaf_cfs_rq(struct rq *rq)
437 {
438         SCHED_WARN_ON(rq->tmp_alone_branch != &rq->leaf_cfs_rq_list);
439 }
440
441 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
442 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)                      \
443         list_for_each_entry_safe(cfs_rq, pos, &rq->leaf_cfs_rq_list,    \
444                                  leaf_cfs_rq_list)
445
446 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
447 static inline struct cfs_rq *
448 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
449 {
450         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
451                 return se->cfs_rq;
452
453         return NULL;
454 }
455
456 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
457 {
458         return se->parent;
459 }
460
461 static void
462 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
463 {
464         int se_depth, pse_depth;
465
466         /*
467          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
468          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
469          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
470          * parent.
471          */
472
473         /* First walk up until both entities are at same depth */
474         se_depth = (*se)->depth;
475         pse_depth = (*pse)->depth;
476
477         while (se_depth > pse_depth) {
478                 se_depth--;
479                 *se = parent_entity(*se);
480         }
481
482         while (pse_depth > se_depth) {
483                 pse_depth--;
484                 *pse = parent_entity(*pse);
485         }
486
487         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
488                 *se = parent_entity(*se);
489                 *pse = parent_entity(*pse);
490         }
491 }
492
493 static int tg_is_idle(struct task_group *tg)
494 {
495         return tg->idle > 0;
496 }
497
498 static int cfs_rq_is_idle(struct cfs_rq *cfs_rq)
499 {
500         return cfs_rq->idle > 0;
501 }
502
503 static int se_is_idle(struct sched_entity *se)
504 {
505         if (entity_is_task(se))
506                 return task_has_idle_policy(task_of(se));
507         return cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se));
508 }
509
510 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
511
512 #define for_each_sched_entity(se) \
513                 for (; se; se = NULL)
514
515 static inline bool list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
516 {
517         return true;
518 }
519
520 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
521 {
522 }
523
524 static inline void assert_list_leaf_cfs_rq(struct rq *rq)
525 {
526 }
527
528 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)      \
529                 for (cfs_rq = &rq->cfs, pos = NULL; cfs_rq; cfs_rq = pos)
530
531 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
532 {
533         return NULL;
534 }
535
536 static inline void
537 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
538 {
539 }
540
541 static inline int tg_is_idle(struct task_group *tg)
542 {
543         return 0;
544 }
545
546 static int cfs_rq_is_idle(struct cfs_rq *cfs_rq)
547 {
548         return 0;
549 }
550
551 static int se_is_idle(struct sched_entity *se)
552 {
553         return 0;
554 }
555
556 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
557
558 static __always_inline
559 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
560
561 /**************************************************************
562  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
563  */
564
565 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
566 {
567         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
568         if (delta > 0)
569                 max_vruntime = vruntime;
570
571         return max_vruntime;
572 }
573
574 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
575 {
576         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
577         if (delta < 0)
578                 min_vruntime = vruntime;
579
580         return min_vruntime;
581 }
582
583 static inline bool entity_before(struct sched_entity *a,
584                                 struct sched_entity *b)
585 {
586         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
587 }
588
589 #define __node_2_se(node) \
590         rb_entry((node), struct sched_entity, run_node)
591
592 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
593 {
594         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
595         struct rb_node *leftmost = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
596
597         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
598
599         if (curr) {
600                 if (curr->on_rq)
601                         vruntime = curr->vruntime;
602                 else
603                         curr = NULL;
604         }
605
606         if (leftmost) { /* non-empty tree */
607                 struct sched_entity *se = __node_2_se(leftmost);
608
609                 if (!curr)
610                         vruntime = se->vruntime;
611                 else
612                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
613         }
614
615         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
616         u64_u32_store(cfs_rq->min_vruntime,
617                       max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime));
618 }
619
620 static inline bool __entity_less(struct rb_node *a, const struct rb_node *b)
621 {
622         return entity_before(__node_2_se(a), __node_2_se(b));
623 }
624
625 /*
626  * Enqueue an entity into the rb-tree:
627  */
628 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
629 {
630         rb_add_cached(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline, __entity_less);
631 }
632
633 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
634 {
635         rb_erase_cached(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
636 }
637
638 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
639 {
640         struct rb_node *left = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
641
642         if (!left)
643                 return NULL;
644
645         return __node_2_se(left);
646 }
647
648 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
649 {
650         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
651
652         if (!next)
653                 return NULL;
654
655         return __node_2_se(next);
656 }
657
658 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
659 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
660 {
661         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline.rb_root);
662
663         if (!last)
664                 return NULL;
665
666         return __node_2_se(last);
667 }
668
669 /**************************************************************
670  * Scheduling class statistics methods:
671  */
672
673 int sched_update_scaling(void)
674 {
675         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
676
677         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
678                                         sysctl_sched_min_granularity);
679
680 #define WRT_SYSCTL(name) \
681         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
682         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
683         WRT_SYSCTL(sched_latency);
684         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
685 #undef WRT_SYSCTL
686
687         return 0;
688 }
689 #endif
690
691 /*
692  * delta /= w
693  */
694 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
695 {
696         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
697                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
698
699         return delta;
700 }
701
702 /*
703  * The idea is to set a period in which each task runs once.
704  *
705  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
706  * this period because otherwise the slices get too small.
707  *
708  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
709  */
710 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
711 {
712         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
713                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
714         else
715                 return sysctl_sched_latency;
716 }
717
718 static bool sched_idle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq);
719
720 /*
721  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
722  * proportional to the weight.
723  *
724  * s = p*P[w/rw]
725  */
726 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
727 {
728         unsigned int nr_running = cfs_rq->nr_running;
729         struct sched_entity *init_se = se;
730         unsigned int min_gran;
731         u64 slice;
732
733         if (sched_feat(ALT_PERIOD))
734                 nr_running = rq_of(cfs_rq)->cfs.h_nr_running;
735
736         slice = __sched_period(nr_running + !se->on_rq);
737
738         for_each_sched_entity(se) {
739                 struct load_weight *load;
740                 struct load_weight lw;
741                 struct cfs_rq *qcfs_rq;
742
743                 qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
744                 load = &qcfs_rq->load;
745
746                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
747                         lw = qcfs_rq->load;
748
749                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
750                         load = &lw;
751                 }
752                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
753         }
754
755         if (sched_feat(BASE_SLICE)) {
756                 if (se_is_idle(init_se) && !sched_idle_cfs_rq(cfs_rq))
757                         min_gran = sysctl_sched_idle_min_granularity;
758                 else
759                         min_gran = sysctl_sched_min_granularity;
760
761                 slice = max_t(u64, slice, min_gran);
762         }
763
764         return slice;
765 }
766
767 /*
768  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
769  *
770  * vs = s/w
771  */
772 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
773 {
774         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
775 }
776
777 #include "pelt.h"
778 #ifdef CONFIG_SMP
779
780 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev_cpu, int cpu);
781 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
782 static unsigned long capacity_of(int cpu);
783
784 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
785 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
786 {
787         struct sched_avg *sa = &se->avg;
788
789         memset(sa, 0, sizeof(*sa));
790
791         /*
792          * Tasks are initialized with full load to be seen as heavy tasks until
793          * they get a chance to stabilize to their real load level.
794          * Group entities are initialized with zero load to reflect the fact that
795          * nothing has been attached to the task group yet.
796          */
797         if (entity_is_task(se))
798                 sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
799
800         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
801 }
802
803 /*
804  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
805  * based on the cfs_rq's current util_avg:
806  *
807  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
808  *
809  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
810  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
811  * as when the series is a harmonic series.
812  *
813  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
814  * only 1/2 of the left utilization budget:
815  *
816  *   util_avg_cap = (cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
817  *
818  * where n denotes the nth task and cpu_scale the CPU capacity.
819  *
820  * For example, for a CPU with 1024 of capacity, a simplest series from
821  * the beginning would be like:
822  *
823  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
824  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
825  *
826  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
827  * if util_avg > util_avg_cap.
828  */
829 void post_init_entity_util_avg(struct task_struct *p)
830 {
831         struct sched_entity *se = &p->se;
832         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
833         struct sched_avg *sa = &se->avg;
834         long cpu_scale = arch_scale_cpu_capacity(cpu_of(rq_of(cfs_rq)));
835         long cap = (long)(cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
836
837         if (p->sched_class != &fair_sched_class) {
838                 /*
839                  * For !fair tasks do:
840                  *
841                 update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
842                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
843                 switched_from_fair(rq, p);
844                  *
845                  * such that the next switched_to_fair() has the
846                  * expected state.
847                  */
848                 se->avg.last_update_time = cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
849                 return;
850         }
851
852         if (cap > 0) {
853                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
854                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
855                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
856
857                         if (sa->util_avg > cap)
858                                 sa->util_avg = cap;
859                 } else {
860                         sa->util_avg = cap;
861                 }
862         }
863
864         sa->runnable_avg = sa->util_avg;
865 }
866
867 #else /* !CONFIG_SMP */
868 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
869 {
870 }
871 void post_init_entity_util_avg(struct task_struct *p)
872 {
873 }
874 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
875 {
876 }
877 #endif /* CONFIG_SMP */
878
879 /*
880  * Update the current task's runtime statistics.
881  */
882 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
883 {
884         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
885         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
886         u64 delta_exec;
887
888         if (unlikely(!curr))
889                 return;
890
891         delta_exec = now - curr->exec_start;
892         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
893                 return;
894
895         curr->exec_start = now;
896
897         if (schedstat_enabled()) {
898                 struct sched_statistics *stats;
899
900                 stats = __schedstats_from_se(curr);
901                 __schedstat_set(stats->exec_max,
902                                 max(delta_exec, stats->exec_max));
903         }
904
905         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
906         schedstat_add(cfs_rq->exec_clock, delta_exec);
907
908         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
909         update_min_vruntime(cfs_rq);
910
911         if (entity_is_task(curr)) {
912                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
913
914                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
915                 cgroup_account_cputime(curtask, delta_exec);
916                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
917         }
918
919         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
920 }
921
922 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
923 {
924         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
925 }
926
927 static inline void
928 update_stats_wait_start_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
929 {
930         struct sched_statistics *stats;
931         struct task_struct *p = NULL;
932
933         if (!schedstat_enabled())
934                 return;
935
936         stats = __schedstats_from_se(se);
937
938         if (entity_is_task(se))
939                 p = task_of(se);
940
941         __update_stats_wait_start(rq_of(cfs_rq), p, stats);
942 }
943
944 static inline void
945 update_stats_wait_end_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
946 {
947         struct sched_statistics *stats;
948         struct task_struct *p = NULL;
949
950         if (!schedstat_enabled())
951                 return;
952
953         stats = __schedstats_from_se(se);
954
955         /*
956          * When the sched_schedstat changes from 0 to 1, some sched se
957          * maybe already in the runqueue, the se->statistics.wait_start
958          * will be 0.So it will let the delta wrong. We need to avoid this
959          * scenario.
960          */
961         if (unlikely(!schedstat_val(stats->wait_start)))
962                 return;
963
964         if (entity_is_task(se))
965                 p = task_of(se);
966
967         __update_stats_wait_end(rq_of(cfs_rq), p, stats);
968 }
969
970 static inline void
971 update_stats_enqueue_sleeper_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
972 {
973         struct sched_statistics *stats;
974         struct task_struct *tsk = NULL;
975
976         if (!schedstat_enabled())
977                 return;
978
979         stats = __schedstats_from_se(se);
980
981         if (entity_is_task(se))
982                 tsk = task_of(se);
983
984         __update_stats_enqueue_sleeper(rq_of(cfs_rq), tsk, stats);
985 }
986
987 /*
988  * Task is being enqueued - update stats:
989  */
990 static inline void
991 update_stats_enqueue_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
992 {
993         if (!schedstat_enabled())
994                 return;
995
996         /*
997          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
998          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
999          */
1000         if (se != cfs_rq->curr)
1001                 update_stats_wait_start_fair(cfs_rq, se);
1002
1003         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
1004                 update_stats_enqueue_sleeper_fair(cfs_rq, se);
1005 }
1006
1007 static inline void
1008 update_stats_dequeue_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
1009 {
1010
1011         if (!schedstat_enabled())
1012                 return;
1013
1014         /*
1015          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
1016          * waiting task:
1017          */
1018         if (se != cfs_rq->curr)
1019                 update_stats_wait_end_fair(cfs_rq, se);
1020
1021         if ((flags & DEQUEUE_SLEEP) && entity_is_task(se)) {
1022                 struct task_struct *tsk = task_of(se);
1023                 unsigned int state;
1024
1025                 /* XXX racy against TTWU */
1026                 state = READ_ONCE(tsk->__state);
1027                 if (state & TASK_INTERRUPTIBLE)
1028                         __schedstat_set(tsk->stats.sleep_start,
1029                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1030                 if (state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
1031                         __schedstat_set(tsk->stats.block_start,
1032                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1033         }
1034 }
1035
1036 /*
1037  * We are picking a new current task - update its stats:
1038  */
1039 static inline void
1040 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1041 {
1042         /*
1043          * We are starting a new run period:
1044          */
1045         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
1046 }
1047
1048 /**************************************************
1049  * Scheduling class queueing methods:
1050  */
1051
1052 #ifdef CONFIG_NUMA
1053 #define NUMA_IMBALANCE_MIN 2
1054
1055 static inline long
1056 adjust_numa_imbalance(int imbalance, int dst_running, int imb_numa_nr)
1057 {
1058         /*
1059          * Allow a NUMA imbalance if busy CPUs is less than the maximum
1060          * threshold. Above this threshold, individual tasks may be contending
1061          * for both memory bandwidth and any shared HT resources.  This is an
1062          * approximation as the number of running tasks may not be related to
1063          * the number of busy CPUs due to sched_setaffinity.
1064          */
1065         if (dst_running > imb_numa_nr)
1066                 return imbalance;
1067
1068         /*
1069          * Allow a small imbalance based on a simple pair of communicating
1070          * tasks that remain local when the destination is lightly loaded.
1071          */
1072         if (imbalance <= NUMA_IMBALANCE_MIN)
1073                 return 0;
1074
1075         return imbalance;
1076 }
1077 #endif /* CONFIG_NUMA */
1078
1079 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1080 /*
1081  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
1082  * calculated based on the tasks virtual memory size and
1083  * numa_balancing_scan_size.
1084  */
1085 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
1086 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
1087
1088 /* Portion of address space to scan in MB */
1089 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
1090
1091 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
1092 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
1093
1094 /* The page with hint page fault latency < threshold in ms is considered hot */
1095 unsigned int sysctl_numa_balancing_hot_threshold = MSEC_PER_SEC;
1096
1097 /* Restrict the NUMA promotion throughput (MB/s) for each target node. */
1098 unsigned int sysctl_numa_balancing_promote_rate_limit = 65536;
1099
1100 struct numa_group {
1101         refcount_t refcount;
1102
1103         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
1104         int nr_tasks;
1105         pid_t gid;
1106         int active_nodes;
1107
1108         struct rcu_head rcu;
1109         unsigned long total_faults;
1110         unsigned long max_faults_cpu;
1111         /*
1112          * faults[] array is split into two regions: faults_mem and faults_cpu.
1113          *
1114          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
1115          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
1116          * more by CPU use than by memory faults.
1117          */
1118         unsigned long faults[];
1119 };
1120
1121 /*
1122  * For functions that can be called in multiple contexts that permit reading
1123  * ->numa_group (see struct task_struct for locking rules).
1124  */
1125 static struct numa_group *deref_task_numa_group(struct task_struct *p)
1126 {
1127         return rcu_dereference_check(p->numa_group, p == current ||
1128                 (lockdep_is_held(__rq_lockp(task_rq(p))) && !READ_ONCE(p->on_cpu)));
1129 }
1130
1131 static struct numa_group *deref_curr_numa_group(struct task_struct *p)
1132 {
1133         return rcu_dereference_protected(p->numa_group, p == current);
1134 }
1135
1136 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng);
1137 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng);
1138
1139 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
1140 {
1141         unsigned long rss = 0;
1142         unsigned long nr_scan_pages;
1143
1144         /*
1145          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
1146          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
1147          * on resident pages
1148          */
1149         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
1150         rss = get_mm_rss(p->mm);
1151         if (!rss)
1152                 rss = nr_scan_pages;
1153
1154         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
1155         return rss / nr_scan_pages;
1156 }
1157
1158 /* For sanity's sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
1159 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
1160
1161 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
1162 {
1163         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
1164         unsigned int scan, floor;
1165         unsigned int windows = 1;
1166
1167         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
1168                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
1169         floor = 1000 / windows;
1170
1171         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
1172         return max_t(unsigned int, floor, scan);
1173 }
1174
1175 static unsigned int task_scan_start(struct task_struct *p)
1176 {
1177         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1178         unsigned long period = smin;
1179         struct numa_group *ng;
1180
1181         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1182         rcu_read_lock();
1183         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
1184         if (ng) {
1185                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1186                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1187
1188                 period *= refcount_read(&ng->refcount);
1189                 period *= shared + 1;
1190                 period /= private + shared + 1;
1191         }
1192         rcu_read_unlock();
1193
1194         return max(smin, period);
1195 }
1196
1197 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
1198 {
1199         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1200         unsigned long smax;
1201         struct numa_group *ng;
1202
1203         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
1204         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
1205
1206         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1207         ng = deref_curr_numa_group(p);
1208         if (ng) {
1209                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1210                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1211                 unsigned long period = smax;
1212
1213                 period *= refcount_read(&ng->refcount);
1214                 period *= shared + 1;
1215                 period /= private + shared + 1;
1216
1217                 smax = max(smax, period);
1218         }
1219
1220         return max(smin, smax);
1221 }
1222
1223 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1224 {
1225         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE);
1226         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1227 }
1228
1229 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1230 {
1231         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE);
1232         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1233 }
1234
1235 /* Shared or private faults. */
1236 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1237
1238 /* Memory and CPU locality */
1239 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1240
1241 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1242 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1243
1244 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1245 {
1246         struct numa_group *ng;
1247         pid_t gid = 0;
1248
1249         rcu_read_lock();
1250         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
1251         if (ng)
1252                 gid = ng->gid;
1253         rcu_read_unlock();
1254
1255         return gid;
1256 }
1257
1258 /*
1259  * The averaged statistics, shared & private, memory & CPU,
1260  * occupy the first half of the array. The second half of the
1261  * array is for current counters, which are averaged into the
1262  * first set by task_numa_placement.
1263  */
1264 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1265 {
1266         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1267 }
1268
1269 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1270 {
1271         if (!p->numa_faults)
1272                 return 0;
1273
1274         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1275                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1276 }
1277
1278 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1279 {
1280         struct numa_group *ng = deref_task_numa_group(p);
1281
1282         if (!ng)
1283                 return 0;
1284
1285         return ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1286                 ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1287 }
1288
1289 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1290 {
1291         return group->faults[task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, 0)] +
1292                 group->faults[task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, 1)];
1293 }
1294
1295 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng)
1296 {
1297         unsigned long faults = 0;
1298         int node;
1299
1300         for_each_online_node(node) {
1301                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
1302         }
1303
1304         return faults;
1305 }
1306
1307 static inline unsigned long group_faults_shared(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, 0)];
1314         }
1315
1316         return faults;
1317 }
1318
1319 /*
1320  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1321  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1322  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1323  */
1324 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1325
1326 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1327 {
1328         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1329 }
1330
1331 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1332 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1333                                         int lim_dist, bool task)
1334 {
1335         unsigned long score = 0;
1336         int node, max_dist;
1337
1338         /*
1339          * All nodes are directly connected, and the same distance
1340          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1341          */
1342         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1343                 return 0;
1344
1345         /* sched_max_numa_distance may be changed in parallel. */
1346         max_dist = READ_ONCE(sched_max_numa_distance);
1347         /*
1348          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1349          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1350          */
1351         for_each_online_node(node) {
1352                 unsigned long faults;
1353                 int dist = node_distance(nid, node);
1354
1355                 /*
1356                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1357                  * for placement; nid was already counted.
1358                  */
1359                 if (dist >= max_dist || node == nid)
1360                         continue;
1361
1362                 /*
1363                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1364                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1365                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1366                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1367                  * of each group. Skip other nodes.
1368                  */
1369                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE && dist >= lim_dist)
1370                         continue;
1371
1372                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1373                 if (task)
1374                         faults = task_faults(p, node);
1375                 else
1376                         faults = group_faults(p, node);
1377
1378                 /*
1379                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1380                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1381                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1382                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1383                  * The further away a node is, the less the faults count.
1384                  * This seems to result in good task placement.
1385                  */
1386                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1387                         faults *= (max_dist - dist);
1388                         faults /= (max_dist - LOCAL_DISTANCE);
1389                 }
1390
1391                 score += faults;
1392         }
1393
1394         return score;
1395 }
1396
1397 /*
1398  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1399  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1400  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1401  * evenly spread out between numa nodes.
1402  */
1403 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1404                                         int dist)
1405 {
1406         unsigned long faults, total_faults;
1407
1408         if (!p->numa_faults)
1409                 return 0;
1410
1411         total_faults = p->total_numa_faults;
1412
1413         if (!total_faults)
1414                 return 0;
1415
1416         faults = task_faults(p, nid);
1417         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1418
1419         return 1000 * faults / total_faults;
1420 }
1421
1422 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1423                                          int dist)
1424 {
1425         struct numa_group *ng = deref_task_numa_group(p);
1426         unsigned long faults, total_faults;
1427
1428         if (!ng)
1429                 return 0;
1430
1431         total_faults = ng->total_faults;
1432
1433         if (!total_faults)
1434                 return 0;
1435
1436         faults = group_faults(p, nid);
1437         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1438
1439         return 1000 * faults / total_faults;
1440 }
1441
1442 /*
1443  * If memory tiering mode is enabled, cpupid of slow memory page is
1444  * used to record scan time instead of CPU and PID.  When tiering mode
1445  * is disabled at run time, the scan time (in cpupid) will be
1446  * interpreted as CPU and PID.  So CPU needs to be checked to avoid to
1447  * access out of array bound.
1448  */
1449 static inline bool cpupid_valid(int cpupid)
1450 {
1451         return cpupid_to_cpu(cpupid) < nr_cpu_ids;
1452 }
1453
1454 /*
1455  * For memory tiering mode, if there are enough free pages (more than
1456  * enough watermark defined here) in fast memory node, to take full
1457  * advantage of fast memory capacity, all recently accessed slow
1458  * memory pages will be migrated to fast memory node without
1459  * considering hot threshold.
1460  */
1461 static bool pgdat_free_space_enough(struct pglist_data *pgdat)
1462 {
1463         int z;
1464         unsigned long enough_wmark;
1465
1466         enough_wmark = max(1UL * 1024 * 1024 * 1024 >> PAGE_SHIFT,
1467                            pgdat->node_present_pages >> 4);
1468         for (z = pgdat->nr_zones - 1; z >= 0; z--) {
1469                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + z;
1470
1471                 if (!populated_zone(zone))
1472                         continue;
1473
1474                 if (zone_watermark_ok(zone, 0,
1475                                       wmark_pages(zone, WMARK_PROMO) + enough_wmark,
1476                                       ZONE_MOVABLE, 0))
1477                         return true;
1478         }
1479         return false;
1480 }
1481
1482 /*
1483  * For memory tiering mode, when page tables are scanned, the scan
1484  * time will be recorded in struct page in addition to make page
1485  * PROT_NONE for slow memory page.  So when the page is accessed, in
1486  * hint page fault handler, the hint page fault latency is calculated
1487  * via,
1488  *
1489  *      hint page fault latency = hint page fault time - scan time
1490  *
1491  * The smaller the hint page fault latency, the higher the possibility
1492  * for the page to be hot.
1493  */
1494 static int numa_hint_fault_latency(struct page *page)
1495 {
1496         int last_time, time;
1497
1498         time = jiffies_to_msecs(jiffies);
1499         last_time = xchg_page_access_time(page, time);
1500
1501         return (time - last_time) & PAGE_ACCESS_TIME_MASK;
1502 }
1503
1504 /*
1505  * For memory tiering mode, too high promotion/demotion throughput may
1506  * hurt application latency.  So we provide a mechanism to rate limit
1507  * the number of pages that are tried to be promoted.
1508  */
1509 static bool numa_promotion_rate_limit(struct pglist_data *pgdat,
1510                                       unsigned long rate_limit, int nr)
1511 {
1512         unsigned long nr_cand;
1513         unsigned int now, start;
1514
1515         now = jiffies_to_msecs(jiffies);
1516         mod_node_page_state(pgdat, PGPROMOTE_CANDIDATE, nr);
1517         nr_cand = node_page_state(pgdat, PGPROMOTE_CANDIDATE);
1518         start = pgdat->nbp_rl_start;
1519         if (now - start > MSEC_PER_SEC &&
1520             cmpxchg(&pgdat->nbp_rl_start, start, now) == start)
1521                 pgdat->nbp_rl_nr_cand = nr_cand;
1522         if (nr_cand - pgdat->nbp_rl_nr_cand >= rate_limit)
1523                 return true;
1524         return false;
1525 }
1526
1527 #define NUMA_MIGRATION_ADJUST_STEPS     16
1528
1529 static void numa_promotion_adjust_threshold(struct pglist_data *pgdat,
1530                                             unsigned long rate_limit,
1531                                             unsigned int ref_th)
1532 {
1533         unsigned int now, start, th_period, unit_th, th;
1534         unsigned long nr_cand, ref_cand, diff_cand;
1535
1536         now = jiffies_to_msecs(jiffies);
1537         th_period = sysctl_numa_balancing_scan_period_max;
1538         start = pgdat->nbp_th_start;
1539         if (now - start > th_period &&
1540             cmpxchg(&pgdat->nbp_th_start, start, now) == start) {
1541                 ref_cand = rate_limit *
1542                         sysctl_numa_balancing_scan_period_max / MSEC_PER_SEC;
1543                 nr_cand = node_page_state(pgdat, PGPROMOTE_CANDIDATE);
1544                 diff_cand = nr_cand - pgdat->nbp_th_nr_cand;
1545                 unit_th = ref_th * 2 / NUMA_MIGRATION_ADJUST_STEPS;
1546                 th = pgdat->nbp_threshold ? : ref_th;
1547                 if (diff_cand > ref_cand * 11 / 10)
1548                         th = max(th - unit_th, unit_th);
1549                 else if (diff_cand < ref_cand * 9 / 10)
1550                         th = min(th + unit_th, ref_th * 2);
1551                 pgdat->nbp_th_nr_cand = nr_cand;
1552                 pgdat->nbp_threshold = th;
1553         }
1554 }
1555
1556 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1557                                 int src_nid, int dst_cpu)
1558 {
1559         struct numa_group *ng = deref_curr_numa_group(p);
1560         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1561         int last_cpupid, this_cpupid;
1562
1563         /*
1564          * The pages in slow memory node should be migrated according
1565          * to hot/cold instead of private/shared.
1566          */
1567         if (sysctl_numa_balancing_mode & NUMA_BALANCING_MEMORY_TIERING &&
1568             !node_is_toptier(src_nid)) {
1569                 struct pglist_data *pgdat;
1570                 unsigned long rate_limit;
1571                 unsigned int latency, th, def_th;
1572
1573                 pgdat = NODE_DATA(dst_nid);
1574                 if (pgdat_free_space_enough(pgdat)) {
1575                         /* workload changed, reset hot threshold */
1576                         pgdat->nbp_threshold = 0;
1577                         return true;
1578                 }
1579
1580                 def_th = sysctl_numa_balancing_hot_threshold;
1581                 rate_limit = sysctl_numa_balancing_promote_rate_limit << \
1582                         (20 - PAGE_SHIFT);
1583                 numa_promotion_adjust_threshold(pgdat, rate_limit, def_th);
1584
1585                 th = pgdat->nbp_threshold ? : def_th;
1586                 latency = numa_hint_fault_latency(page);
1587                 if (latency >= th)
1588                         return false;
1589
1590                 return !numa_promotion_rate_limit(pgdat, rate_limit,
1591                                                   thp_nr_pages(page));
1592         }
1593
1594         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1595         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1596
1597         if (!(sysctl_numa_balancing_mode & NUMA_BALANCING_MEMORY_TIERING) &&
1598             !node_is_toptier(src_nid) && !cpupid_valid(last_cpupid))
1599                 return false;
1600
1601         /*
1602          * Allow first faults or private faults to migrate immediately early in
1603          * the lifetime of a task. The magic number 4 is based on waiting for
1604          * two full passes of the "multi-stage node selection" test that is
1605          * executed below.
1606          */
1607         if ((p->numa_preferred_nid == NUMA_NO_NODE || p->numa_scan_seq <= 4) &&
1608             (cpupid_pid_unset(last_cpupid) || cpupid_match_pid(p, last_cpupid)))
1609                 return true;
1610
1611         /*
1612          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1613          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1614          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1615          *
1616          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1617          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1618          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1619          *
1620          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1621          * same result twice in a row, given these samples are fully
1622          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1623          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1624          *
1625          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1626          * act on an unlikely task<->page relation.
1627          */
1628         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1629                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1630                 return false;
1631
1632         /* Always allow migrate on private faults */
1633         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1634                 return true;
1635
1636         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1637         if (!ng)
1638                 return true;
1639
1640         /*
1641          * Destination node is much more heavily used than the source
1642          * node? Allow migration.
1643          */
1644         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1645                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1646                 return true;
1647
1648         /*
1649          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1650          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1651          *
1652          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1653          * --------------- * - > ---------------
1654          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1655          */
1656         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1657                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1658 }
1659
1660 /*
1661  * 'numa_type' describes the node at the moment of load balancing.
1662  */
1663 enum numa_type {
1664         /* The node has spare capacity that can be used to run more tasks.  */
1665         node_has_spare = 0,
1666         /*
1667          * The node is fully used and the tasks don't compete for more CPU
1668          * cycles. Nevertheless, some tasks might wait before running.
1669          */
1670         node_fully_busy,
1671         /*
1672          * The node is overloaded and can't provide expected CPU cycles to all
1673          * tasks.
1674          */
1675         node_overloaded
1676 };
1677
1678 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1679 struct numa_stats {
1680         unsigned long load;
1681         unsigned long runnable;
1682         unsigned long util;
1683         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1684         unsigned long compute_capacity;
1685         unsigned int nr_running;
1686         unsigned int weight;
1687         enum numa_type node_type;
1688         int idle_cpu;
1689 };
1690
1691 static inline bool is_core_idle(int cpu)
1692 {
1693 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
1694         int sibling;
1695
1696         for_each_cpu(sibling, cpu_smt_mask(cpu)) {
1697                 if (cpu == sibling)
1698                         continue;
1699
1700                 if (!idle_cpu(sibling))
1701                         return false;
1702         }
1703 #endif
1704
1705         return true;
1706 }
1707
1708 struct task_numa_env {
1709         struct task_struct *p;
1710
1711         int src_cpu, src_nid;
1712         int dst_cpu, dst_nid;
1713         int imb_numa_nr;
1714
1715         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1716
1717         int imbalance_pct;
1718         int dist;
1719
1720         struct task_struct *best_task;
1721         long best_imp;
1722         int best_cpu;
1723 };
1724
1725 static unsigned long cpu_load(struct rq *rq);
1726 static unsigned long cpu_runnable(struct rq *rq);
1727
1728 static inline enum
1729 numa_type numa_classify(unsigned int imbalance_pct,
1730                          struct numa_stats *ns)
1731 {
1732         if ((ns->nr_running > ns->weight) &&
1733             (((ns->compute_capacity * 100) < (ns->util * imbalance_pct)) ||
1734              ((ns->compute_capacity * imbalance_pct) < (ns->runnable * 100))))
1735                 return node_overloaded;
1736
1737         if ((ns->nr_running < ns->weight) ||
1738             (((ns->compute_capacity * 100) > (ns->util * imbalance_pct)) &&
1739              ((ns->compute_capacity * imbalance_pct) > (ns->runnable * 100))))
1740                 return node_has_spare;
1741
1742         return node_fully_busy;
1743 }
1744
1745 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
1746 /* Forward declarations of select_idle_sibling helpers */
1747 static inline bool test_idle_cores(int cpu);
1748 static inline int numa_idle_core(int idle_core, int cpu)
1749 {
1750         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present) ||
1751             idle_core >= 0 || !test_idle_cores(cpu))
1752                 return idle_core;
1753
1754         /*
1755          * Prefer cores instead of packing HT siblings
1756          * and triggering future load balancing.
1757          */
1758         if (is_core_idle(cpu))
1759                 idle_core = cpu;
1760
1761         return idle_core;
1762 }
1763 #else
1764 static inline int numa_idle_core(int idle_core, int cpu)
1765 {
1766         return idle_core;
1767 }
1768 #endif
1769
1770 /*
1771  * Gather all necessary information to make NUMA balancing placement
1772  * decisions that are compatible with standard load balancer. This
1773  * borrows code and logic from update_sg_lb_stats but sharing a
1774  * common implementation is impractical.
1775  */
1776 static void update_numa_stats(struct task_numa_env *env,
1777                               struct numa_stats *ns, int nid,
1778                               bool find_idle)
1779 {
1780         int cpu, idle_core = -1;
1781
1782         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1783         ns->idle_cpu = -1;
1784
1785         rcu_read_lock();
1786         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1787                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1788
1789                 ns->load += cpu_load(rq);
1790                 ns->runnable += cpu_runnable(rq);
1791                 ns->util += cpu_util_cfs(cpu);
1792                 ns->nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
1793                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1794
1795                 if (find_idle && !rq->nr_running && idle_cpu(cpu)) {
1796                         if (READ_ONCE(rq->numa_migrate_on) ||
1797                             !cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr))
1798                                 continue;
1799
1800                         if (ns->idle_cpu == -1)
1801                                 ns->idle_cpu = cpu;
1802
1803                         idle_core = numa_idle_core(idle_core, cpu);
1804                 }
1805         }
1806         rcu_read_unlock();
1807
1808         ns->weight = cpumask_weight(cpumask_of_node(nid));
1809
1810         ns->node_type = numa_classify(env->imbalance_pct, ns);
1811
1812         if (idle_core >= 0)
1813                 ns->idle_cpu = idle_core;
1814 }
1815
1816 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1817                              struct task_struct *p, long imp)
1818 {
1819         struct rq *rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1820
1821         /* Check if run-queue part of active NUMA balance. */
1822         if (env->best_cpu != env->dst_cpu && xchg(&rq->numa_migrate_on, 1)) {
1823                 int cpu;
1824                 int start = env->dst_cpu;
1825
1826                 /* Find alternative idle CPU. */
1827                 for_each_cpu_wrap(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid), start) {
1828                         if (cpu == env->best_cpu || !idle_cpu(cpu) ||
1829                             !cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr)) {
1830                                 continue;
1831                         }
1832
1833                         env->dst_cpu = cpu;
1834                         rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1835                         if (!xchg(&rq->numa_migrate_on, 1))
1836                                 goto assign;
1837                 }
1838
1839                 /* Failed to find an alternative idle CPU */
1840                 return;
1841         }
1842
1843 assign:
1844         /*
1845          * Clear previous best_cpu/rq numa-migrate flag, since task now
1846          * found a better CPU to move/swap.
1847          */
1848         if (env->best_cpu != -1 && env->best_cpu != env->dst_cpu) {
1849                 rq = cpu_rq(env->best_cpu);
1850                 WRITE_ONCE(rq->numa_migrate_on, 0);
1851         }
1852
1853         if (env->best_task)
1854                 put_task_struct(env->best_task);
1855         if (p)
1856                 get_task_struct(p);
1857
1858         env->best_task = p;
1859         env->best_imp = imp;
1860         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1861 }
1862
1863 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1864                                 struct task_numa_env *env)
1865 {
1866         long imb, old_imb;
1867         long orig_src_load, orig_dst_load;
1868         long src_capacity, dst_capacity;
1869
1870         /*
1871          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1872          *
1873          * src_load        dst_load
1874          * ------------ vs ---------
1875          * src_capacity    dst_capacity
1876          */
1877         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1878         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1879
1880         imb = abs(dst_load * src_capacity - src_load * dst_capacity);
1881
1882         orig_src_load = env->src_stats.load;
1883         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1884
1885         old_imb = abs(orig_dst_load * src_capacity - orig_src_load * dst_capacity);
1886
1887         /* Would this change make things worse? */
1888         return (imb > old_imb);
1889 }
1890
1891 /*
1892  * Maximum NUMA importance can be 1998 (2*999);
1893  * SMALLIMP @ 30 would be close to 1998/64.
1894  * Used to deter task migration.
1895  */
1896 #define SMALLIMP        30
1897
1898 /*
1899  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1900  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1901  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1902  * be exchanged with the source task
1903  */
1904 static bool task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1905                               long taskimp, long groupimp, bool maymove)
1906 {
1907         struct numa_group *cur_ng, *p_ng = deref_curr_numa_group(env->p);
1908         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1909         long imp = p_ng ? groupimp : taskimp;
1910         struct task_struct *cur;
1911         long src_load, dst_load;
1912         int dist = env->dist;
1913         long moveimp = imp;
1914         long load;
1915         bool stopsearch = false;
1916
1917         if (READ_ONCE(dst_rq->numa_migrate_on))
1918                 return false;
1919
1920         rcu_read_lock();
1921         cur = rcu_dereference(dst_rq->curr);
1922         if (cur && ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur)))
1923                 cur = NULL;
1924
1925         /*
1926          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1927          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1928          */
1929         if (cur == env->p) {
1930                 stopsearch = true;
1931                 goto unlock;
1932         }
1933
1934         if (!cur) {
1935                 if (maymove && moveimp >= env->best_imp)
1936                         goto assign;
1937                 else
1938                         goto unlock;
1939         }
1940
1941         /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu. */
1942         if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, cur->cpus_ptr))
1943                 goto unlock;
1944
1945         /*
1946          * Skip this swap candidate if it is not moving to its preferred
1947          * node and the best task is.
1948          */
1949         if (env->best_task &&
1950             env->best_task->numa_preferred_nid == env->src_nid &&
1951             cur->numa_preferred_nid != env->src_nid) {
1952                 goto unlock;
1953         }
1954
1955         /*
1956          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1957          * source and destination node. Calculate the total differential for
1958          * the source task and potential destination task. The more negative
1959          * the value is, the more remote accesses that would be expected to
1960          * be incurred if the tasks were swapped.
1961          *
1962          * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1963          * in any group then look only at task weights.
1964          */
1965         cur_ng = rcu_dereference(cur->numa_group);
1966         if (cur_ng == p_ng) {
1967                 /*
1968                  * Do not swap within a group or between tasks that have
1969                  * no group if there is spare capacity. Swapping does
1970                  * not address the load imbalance and helps one task at
1971                  * the cost of punishing another.
1972                  */
1973                 if (env->dst_stats.node_type == node_has_spare)
1974                         goto unlock;
1975
1976                 imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1977                       task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1978                 /*
1979                  * Add some hysteresis to prevent swapping the
1980                  * tasks within a group over tiny differences.
1981                  */
1982                 if (cur_ng)
1983                         imp -= imp / 16;
1984         } else {
1985                 /*
1986                  * Compare the group weights. If a task is all by itself
1987                  * (not part of a group), use the task weight instead.
1988                  */
1989                 if (cur_ng && p_ng)
1990                         imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1991                                group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1992                 else
1993                         imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1994                                task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1995         }
1996
1997         /* Discourage picking a task already on its preferred node */
1998         if (cur->numa_preferred_nid == env->dst_nid)
1999                 imp -= imp / 16;
2000
2001         /*
2002          * Encourage picking a task that moves to its preferred node.
2003          * This potentially makes imp larger than it's maximum of
2004          * 1998 (see SMALLIMP and task_weight for why) but in this
2005          * case, it does not matter.
2006          */
2007         if (cur->numa_preferred_nid == env->src_nid)
2008                 imp += imp / 8;
2009
2010         if (maymove && moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
2011                 imp = moveimp;
2012                 cur = NULL;
2013                 goto assign;
2014         }
2015
2016         /*
2017          * Prefer swapping with a task moving to its preferred node over a
2018          * task that is not.
2019          */
2020         if (env->best_task && cur->numa_preferred_nid == env->src_nid &&
2021             env->best_task->numa_preferred_nid != env->src_nid) {
2022                 goto assign;
2023         }
2024
2025         /*
2026          * If the NUMA importance is less than SMALLIMP,
2027          * task migration might only result in ping pong
2028          * of tasks and also hurt performance due to cache
2029          * misses.
2030          */
2031         if (imp < SMALLIMP || imp <= env->best_imp + SMALLIMP / 2)
2032                 goto unlock;
2033
2034         /*
2035          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
2036          */
2037         load = task_h_load(env->p) - task_h_load(cur);
2038         if (!load)
2039                 goto assign;
2040
2041         dst_load = env->dst_stats.load + load;
2042         src_load = env->src_stats.load - load;
2043
2044         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
2045                 goto unlock;
2046
2047 assign:
2048         /* Evaluate an idle CPU for a task numa move. */
2049         if (!cur) {
2050                 int cpu = env->dst_stats.idle_cpu;
2051
2052                 /* Nothing cached so current CPU went idle since the search. */
2053                 if (cpu < 0)
2054                         cpu = env->dst_cpu;
2055
2056                 /*
2057                  * If the CPU is no longer truly idle and the previous best CPU
2058                  * is, keep using it.
2059                  */
2060                 if (!idle_cpu(cpu) && env->best_cpu >= 0 &&
2061                     idle_cpu(env->best_cpu)) {
2062                         cpu = env->best_cpu;
2063                 }
2064
2065                 env->dst_cpu = cpu;
2066         }
2067
2068         task_numa_assign(env, cur, imp);
2069
2070         /*
2071          * If a move to idle is allowed because there is capacity or load
2072          * balance improves then stop the search. While a better swap
2073          * candidate may exist, a search is not free.
2074          */
2075         if (maymove && !cur && env->best_cpu >= 0 && idle_cpu(env->best_cpu))
2076                 stopsearch = true;
2077
2078         /*
2079          * If a swap candidate must be identified and the current best task
2080          * moves its preferred node then stop the search.
2081          */
2082         if (!maymove && env->best_task &&
2083             env->best_task->numa_preferred_nid == env->src_nid) {
2084                 stopsearch = true;
2085         }
2086 unlock:
2087         rcu_read_unlock();
2088
2089         return stopsearch;
2090 }
2091
2092 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
2093                                 long taskimp, long groupimp)
2094 {
2095         bool maymove = false;
2096         int cpu;
2097
2098         /*
2099          * If dst node has spare capacity, then check if there is an
2100          * imbalance that would be overruled by the load balancer.
2101          */
2102         if (env->dst_stats.node_type == node_has_spare) {
2103                 unsigned int imbalance;
2104                 int src_running, dst_running;
2105
2106                 /*
2107                  * Would movement cause an imbalance? Note that if src has
2108                  * more running tasks that the imbalance is ignored as the
2109                  * move improves the imbalance from the perspective of the
2110                  * CPU load balancer.
2111                  * */
2112                 src_running = env->src_stats.nr_running - 1;
2113                 dst_running = env->dst_stats.nr_running + 1;
2114                 imbalance = max(0, dst_running - src_running);
2115                 imbalance = adjust_numa_imbalance(imbalance, dst_running,
2116                                                   env->imb_numa_nr);
2117
2118                 /* Use idle CPU if there is no imbalance */
2119                 if (!imbalance) {
2120                         maymove = true;
2121                         if (env->dst_stats.idle_cpu >= 0) {
2122                                 env->dst_cpu = env->dst_stats.idle_cpu;
2123                                 task_numa_assign(env, NULL, 0);
2124                                 return;
2125                         }
2126                 }
2127         } else {
2128                 long src_load, dst_load, load;
2129                 /*
2130                  * If the improvement from just moving env->p direction is better
2131                  * than swapping tasks around, check if a move is possible.
2132                  */
2133                 load = task_h_load(env->p);
2134                 dst_load = env->dst_stats.load + load;
2135                 src_load = env->src_stats.load - load;
2136                 maymove = !load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env);
2137         }
2138
2139         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
2140                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
2141                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr))
2142                         continue;
2143
2144                 env->dst_cpu = cpu;
2145                 if (task_numa_compare(env, taskimp, groupimp, maymove))
2146                         break;
2147         }
2148 }
2149
2150 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
2151 {
2152         struct task_numa_env env = {
2153                 .p = p,
2154
2155                 .src_cpu = task_cpu(p),
2156                 .src_nid = task_node(p),
2157
2158                 .imbalance_pct = 112,
2159
2160                 .best_task = NULL,
2161                 .best_imp = 0,
2162                 .best_cpu = -1,
2163         };
2164         unsigned long taskweight, groupweight;
2165         struct sched_domain *sd;
2166         long taskimp, groupimp;
2167         struct numa_group *ng;
2168         struct rq *best_rq;
2169         int nid, ret, dist;
2170
2171         /*
2172          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
2173          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
2174          *
2175          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
2176          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
2177          * to satisfy here.
2178          */
2179         rcu_read_lock();
2180         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
2181         if (sd) {
2182                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
2183                 env.imb_numa_nr = sd->imb_numa_nr;
2184         }
2185         rcu_read_unlock();
2186
2187         /*
2188          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
2189          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
2190          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
2191          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
2192          */
2193         if (unlikely(!sd)) {
2194                 sched_setnuma(p, task_node(p));
2195                 return -EINVAL;
2196         }
2197
2198         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
2199         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
2200         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
2201         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
2202         update_numa_stats(&env, &env.src_stats, env.src_nid, false);
2203         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
2204         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
2205         update_numa_stats(&env, &env.dst_stats, env.dst_nid, true);
2206
2207         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
2208         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
2209
2210         /*
2211          * Look at other nodes in these cases:
2212          * - there is no space available on the preferred_nid
2213          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
2214          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
2215          *   we need to check other locations.
2216          */
2217         ng = deref_curr_numa_group(p);
2218         if (env.best_cpu == -1 || (ng && ng->active_nodes > 1)) {
2219                 for_each_node_state(nid, N_CPU) {
2220                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
2221                                 continue;
2222
2223                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
2224                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
2225                                                 dist != env.dist) {
2226                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
2227                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
2228                         }
2229
2230                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
2231                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
2232                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
2233                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
2234                                 continue;
2235
2236                         env.dist = dist;
2237                         env.dst_nid = nid;
2238                         update_numa_stats(&env, &env.dst_stats, env.dst_nid, true);
2239                         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
2240                 }
2241         }
2242
2243         /*
2244          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
2245          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
2246          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
2247          * settle down.
2248          * A task that migrated to a second choice node will be better off
2249          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
2250          */
2251         if (ng) {
2252                 if (env.best_cpu == -1)
2253                         nid = env.src_nid;
2254                 else
2255                         nid = cpu_to_node(env.best_cpu);
2256
2257                 if (nid != p->numa_preferred_nid)
2258                         sched_setnuma(p, nid);
2259         }
2260
2261         /* No better CPU than the current one was found. */
2262         if (env.best_cpu == -1) {
2263                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, NULL, -1);
2264                 return -EAGAIN;
2265         }
2266
2267         best_rq = cpu_rq(env.best_cpu);
2268         if (env.best_task == NULL) {
2269                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
2270                 WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
2271                 if (ret != 0)
2272                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, NULL, env.best_cpu);
2273                 return ret;
2274         }
2275
2276         ret = migrate_swap(p, env.best_task, env.best_cpu, env.src_cpu);
2277         WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
2278
2279         if (ret != 0)
2280                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_task, env.best_cpu);
2281         put_task_struct(env.best_task);
2282         return ret;
2283 }
2284
2285 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
2286 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
2287 {
2288         unsigned long interval = HZ;
2289
2290         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
2291         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == NUMA_NO_NODE || !p->numa_faults))
2292                 return;
2293
2294         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
2295         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
2296         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
2297
2298         /* Success if task is already running on preferred CPU */
2299         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
2300                 return;
2301
2302         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
2303         task_numa_migrate(p);
2304 }
2305
2306 /*
2307  * Find out how many nodes the workload is actively running on. Do this by
2308  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
2309  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
2310  * located.
2311  */
2312 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
2313 {
2314         unsigned long faults, max_faults = 0;
2315         int nid, active_nodes = 0;
2316
2317         for_each_node_state(nid, N_CPU) {
2318                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
2319                 if (faults > max_faults)
2320                         max_faults = faults;
2321         }
2322
2323         for_each_node_state(nid, N_CPU) {
2324                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
2325                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
2326                         active_nodes++;
2327         }
2328
2329         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
2330         numa_group->active_nodes = active_nodes;
2331 }
2332
2333 /*
2334  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
2335  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
2336  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
2337  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
2338  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
2339  */
2340 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
2341 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
2342
2343 /*
2344  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
2345  * our memory is already on our local node, or if the majority of
2346  * the page accesses are shared with other processes.
2347  * Otherwise, decrease the scan period.
2348  */
2349 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
2350                         unsigned long shared, unsigned long private)
2351 {
2352         unsigned int period_slot;
2353         int lr_ratio, ps_ratio;
2354         int diff;
2355
2356         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
2357         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
2358
2359         /*
2360          * If there were no record hinting faults then either the task is
2361          * completely idle or all activity is in areas that are not of interest
2362          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
2363          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
2364          * node is overloaded. In either case, scan slower
2365          */
2366         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
2367                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
2368                         p->numa_scan_period << 1);
2369
2370                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
2371                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2372
2373                 return;
2374         }
2375
2376         /*
2377          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
2378          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
2379          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
2380          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
2381          */
2382         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
2383         lr_ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
2384         ps_ratio = (private * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (private + shared);
2385
2386         if (ps_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
2387                 /*
2388                  * Most memory accesses are local. There is no need to
2389                  * do fast NUMA scanning, since memory is already local.
2390                  */
2391                 int slot = ps_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
2392                 if (!slot)
2393                         slot = 1;
2394                 diff = slot * period_slot;
2395         } else if (lr_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
2396                 /*
2397                  * Most memory accesses are shared with other tasks.
2398                  * There is no point in continuing fast NUMA scanning,
2399                  * since other tasks may just move the memory elsewhere.
2400                  */
2401                 int slot = lr_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
2402                 if (!slot)
2403                         slot = 1;
2404                 diff = slot * period_slot;
2405         } else {
2406                 /*
2407                  * Private memory faults exceed (SLOTS-THRESHOLD)/SLOTS,
2408                  * yet they are not on the local NUMA node. Speed up
2409                  * NUMA scanning to get the memory moved over.
2410                  */
2411                 int ratio = max(lr_ratio, ps_ratio);
2412                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
2413         }
2414
2415         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
2416                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
2417         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2418 }
2419
2420 /*
2421  * Get the fraction of time the task has been running since the last
2422  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
2423  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
2424  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
2425  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
2426  */
2427 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
2428 {
2429         u64 runtime, delta, now;
2430         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
2431         now = p->se.exec_start;
2432         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2433
2434         if (p->last_task_numa_placement) {
2435                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
2436                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
2437
2438                 /* Avoid time going backwards, prevent potential divide error: */
2439                 if (unlikely((s64)*period < 0))
2440                         *period = 0;
2441         } else {
2442                 delta = p->se.avg.load_sum;
2443                 *period = LOAD_AVG_MAX;
2444         }
2445
2446         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
2447         p->last_task_numa_placement = now;
2448
2449         return delta;
2450 }
2451
2452 /*
2453  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
2454  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
2455  * otherwise workloads might not converge.
2456  */
2457 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
2458 {
2459         nodemask_t nodes;
2460         int dist;
2461
2462         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
2463         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
2464                 return nid;
2465
2466         /*
2467          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
2468          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
2469          * both the node itself, and on nearby nodes.
2470          */
2471         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
2472                 unsigned long score, max_score = 0;
2473                 int node, max_node = nid;
2474
2475                 dist = sched_max_numa_distance;
2476
2477                 for_each_node_state(node, N_CPU) {
2478                         score = group_weight(p, node, dist);
2479                         if (score > max_score) {
2480                                 max_score = score;
2481                                 max_node = node;
2482                         }
2483                 }
2484                 return max_node;
2485         }
2486
2487         /*
2488          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
2489          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
2490          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
2491          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
2492          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
2493          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
2494          * keep the complexity of the search down.
2495          */
2496         nodes = node_states[N_CPU];
2497         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
2498                 unsigned long max_faults = 0;
2499                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
2500                 int a, b;
2501
2502                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
2503                 if (!find_numa_distance(dist))
2504                         continue;
2505
2506                 for_each_node_mask(a, nodes) {
2507                         unsigned long faults = 0;
2508                         nodemask_t this_group;
2509                         nodes_clear(this_group);
2510
2511                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
2512                         for_each_node_mask(b, nodes) {
2513                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
2514                                         faults += group_faults(p, b);
2515                                         node_set(b, this_group);
2516                                         node_clear(b, nodes);
2517                                 }
2518                         }
2519
2520                         /* Remember the top group. */
2521                         if (faults > max_faults) {
2522                                 max_faults = faults;
2523                                 max_group = this_group;
2524                                 /*
2525                                  * subtle: at the smallest distance there is
2526                                  * just one node left in each "group", the
2527                                  * winner is the preferred nid.
2528                                  */
2529                                 nid = a;
2530                         }
2531                 }
2532                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
2533                 if (!max_faults)
2534                         break;
2535                 nodes = max_group;
2536         }
2537         return nid;
2538 }
2539
2540 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
2541 {
2542         int seq, nid, max_nid = NUMA_NO_NODE;
2543         unsigned long max_faults = 0;
2544         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
2545         unsigned long total_faults;
2546         u64 runtime, period;
2547         spinlock_t *group_lock = NULL;
2548         struct numa_group *ng;
2549
2550         /*
2551          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
2552          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
2553          * that the field is read in a single access:
2554          */
2555         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
2556         if (p->numa_scan_seq == seq)
2557                 return;
2558         p->numa_scan_seq = seq;
2559         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2560
2561         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
2562                        p->numa_faults_locality[1];
2563         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
2564
2565         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
2566         ng = deref_curr_numa_group(p);
2567         if (ng) {
2568                 group_lock = &ng->lock;
2569                 spin_lock_irq(group_lock);
2570         }
2571
2572         /* Find the node with the highest number of faults */
2573         for_each_online_node(nid) {
2574                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
2575                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
2576                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
2577                 int priv;
2578
2579                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
2580                         long diff, f_diff, f_weight;
2581
2582                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
2583                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
2584                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
2585                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
2586
2587                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
2588                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
2589                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
2590                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
2591
2592                         /*
2593                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
2594                          * count according to CPU use, instead of by the raw
2595                          * number of faults. Tasks with little runtime have
2596                          * little over-all impact on throughput, and thus their
2597                          * faults are less important.
2598                          */
2599                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
2600                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
2601                                    (total_faults + 1);
2602                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
2603                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
2604
2605                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
2606                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
2607                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
2608                         p->total_numa_faults += diff;
2609                         if (ng) {
2610                                 /*
2611                                  * safe because we can only change our own group
2612                                  *
2613                                  * mem_idx represents the offset for a given
2614                                  * nid and priv in a specific region because it
2615                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2616                                  */
2617                                 ng->faults[mem_idx] += diff;
2618                                 ng->faults[cpu_idx] += f_diff;
2619                                 ng->total_faults += diff;
2620                                 group_faults += ng->faults[mem_idx];
2621                         }
2622                 }
2623
2624                 if (!ng) {
2625                         if (faults > max_faults) {
2626                                 max_faults = faults;
2627                                 max_nid = nid;
2628                         }
2629                 } else if (group_faults > max_faults) {
2630                         max_faults = group_faults;
2631                         max_nid = nid;
2632                 }
2633         }
2634
2635         /* Cannot migrate task to CPU-less node */
2636         if (max_nid != NUMA_NO_NODE && !node_state(max_nid, N_CPU)) {
2637                 int near_nid = max_nid;
2638                 int distance, near_distance = INT_MAX;
2639
2640                 for_each_node_state(nid, N_CPU) {
2641                         distance = node_distance(max_nid, nid);
2642                         if (distance < near_distance) {
2643                                 near_nid = nid;
2644                                 near_distance = distance;
2645                         }
2646                 }
2647                 max_nid = near_nid;
2648         }
2649
2650         if (ng) {
2651                 numa_group_count_active_nodes(ng);
2652                 spin_unlock_irq(group_lock);
2653                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_nid);
2654         }
2655
2656         if (max_faults) {
2657                 /* Set the new preferred node */
2658                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2659                         sched_setnuma(p, max_nid);
2660         }
2661
2662         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2663 }
2664
2665 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2666 {
2667         return refcount_inc_not_zero(&grp->refcount);
2668 }
2669
2670 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2671 {
2672         if (refcount_dec_and_test(&grp->refcount))
2673                 kfree_rcu(grp, rcu);
2674 }
2675
2676 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2677                         int *priv)
2678 {
2679         struct numa_group *grp, *my_grp;
2680         struct task_struct *tsk;
2681         bool join = false;
2682         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2683         int i;
2684
2685         if (unlikely(!deref_curr_numa_group(p))) {
2686                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2687                                     NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS *
2688                                     nr_node_ids * sizeof(unsigned long);
2689
2690                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2691                 if (!grp)
2692                         return;
2693
2694                 refcount_set(&grp->refcount, 1);
2695                 grp->active_nodes = 1;
2696                 grp->max_faults_cpu = 0;
2697                 spin_lock_init(&grp->lock);
2698                 grp->gid = p->pid;
2699
2700                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2701                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2702
2703                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2704
2705                 grp->nr_tasks++;
2706                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2707         }
2708
2709         rcu_read_lock();
2710         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2711
2712         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2713                 goto no_join;
2714
2715         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2716         if (!grp)
2717                 goto no_join;
2718
2719         my_grp = deref_curr_numa_group(p);
2720         if (grp == my_grp)
2721                 goto no_join;
2722
2723         /*
2724          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2725          * the other task will join us.
2726          */
2727         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2728                 goto no_join;
2729
2730         /*
2731          * Tie-break on the grp address.
2732          */
2733         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2734                 goto no_join;
2735
2736         /* Always join threads in the same process. */
2737         if (tsk->mm == current->mm)
2738                 join = true;
2739
2740         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2741         if (flags & TNF_SHARED)
2742                 join = true;
2743
2744         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2745         *priv = !join;
2746
2747         if (join && !get_numa_group(grp))
2748                 goto no_join;
2749
2750         rcu_read_unlock();
2751
2752         if (!join)
2753                 return;
2754
2755         WARN_ON_ONCE(irqs_disabled());
2756         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2757
2758         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2759                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2760                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2761         }
2762         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2763         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2764
2765         my_grp->nr_tasks--;
2766         grp->nr_tasks++;
2767
2768         spin_unlock(&my_grp->lock);
2769         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2770
2771         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2772
2773         put_numa_group(my_grp);
2774         return;
2775
2776 no_join:
2777         rcu_read_unlock();
2778         return;
2779 }
2780
2781 /*
2782  * Get rid of NUMA statistics associated with a task (either current or dead).
2783  * If @final is set, the task is dead and has reached refcount zero, so we can
2784  * safely free all relevant data structures. Otherwise, there might be
2785  * concurrent reads from places like load balancing and procfs, and we should
2786  * reset the data back to default state without freeing ->numa_faults.
2787  */
2788 void task_numa_free(struct task_struct *p, bool final)
2789 {
2790         /* safe: p either is current or is being freed by current */
2791         struct numa_group *grp = rcu_dereference_raw(p->numa_group);
2792         unsigned long *numa_faults = p->numa_faults;
2793         unsigned long flags;
2794         int i;
2795
2796         if (!numa_faults)
2797                 return;
2798
2799         if (grp) {
2800                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2801                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2802                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2803                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2804
2805                 grp->nr_tasks--;
2806                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2807                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2808                 put_numa_group(grp);
2809         }
2810
2811         if (final) {
2812                 p->numa_faults = NULL;
2813                 kfree(numa_faults);
2814         } else {
2815                 p->total_numa_faults = 0;
2816                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2817                         numa_faults[i] = 0;
2818         }
2819 }
2820
2821 /*
2822  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2823  */
2824 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2825 {
2826         struct task_struct *p = current;
2827         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2828         int cpu_node = task_node(current);
2829         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2830         struct numa_group *ng;
2831         int priv;
2832
2833         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2834                 return;
2835
2836         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2837         if (!p->mm)
2838                 return;
2839
2840         /*
2841          * NUMA faults statistics are unnecessary for the slow memory
2842          * node for memory tiering mode.
2843          */
2844         if (!node_is_toptier(mem_node) &&
2845             (sysctl_numa_balancing_mode & NUMA_BALANCING_MEMORY_TIERING ||
2846              !cpupid_valid(last_cpupid)))
2847                 return;
2848
2849         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2850         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2851                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2852                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2853
2854                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2855                 if (!p->numa_faults)
2856                         return;
2857
2858                 p->total_numa_faults = 0;
2859                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2860         }
2861
2862         /*
2863          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2864          * to be private if the accessing pid has not changed
2865          */
2866         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2867                 priv = 1;
2868         } else {
2869                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2870                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2871                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2872         }
2873
2874         /*
2875          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2876          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2877          * actively using should be counted as local. This allows the
2878          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2879          */
2880         ng = deref_curr_numa_group(p);
2881         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
2882                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
2883                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
2884                 local = 1;
2885
2886         /*
2887          * Retry to migrate task to preferred node periodically, in case it
2888          * previously failed, or the scheduler moved us.
2889          */
2890         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry)) {
2891                 task_numa_placement(p);
2892                 numa_migrate_preferred(p);
2893         }
2894
2895         if (migrated)
2896                 p->numa_pages_migrated += pages;
2897         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2898                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2899
2900         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2901         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2902         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2903 }
2904
2905 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2906 {
2907         /*
2908          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2909          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2910          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2911          * much of an issue though, since this is just used for
2912          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2913          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2914          */
2915         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2916         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2917 }
2918
2919 /*
2920  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2921  * Triggered from task_tick_numa().
2922  */
2923 static void task_numa_work(struct callback_head *work)
2924 {
2925         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2926         struct task_struct *p = current;
2927         struct mm_struct *mm = p->mm;
2928         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2929         MA_STATE(mas, &mm->mm_mt, 0, 0);
2930         struct vm_area_struct *vma;
2931         unsigned long start, end;
2932         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2933         long pages, virtpages;
2934
2935         SCHED_WARN_ON(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2936
2937         work->next = work;
2938         /*
2939          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2940          *
2941          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2942          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2943          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2944          * work.
2945          */
2946         if (p->flags & PF_EXITING)
2947                 return;
2948
2949         if (!mm->numa_next_scan) {
2950                 mm->numa_next_scan = now +
2951                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2952         }
2953
2954         /*
2955          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2956          */
2957         migrate = mm->numa_next_scan;
2958         if (time_before(now, migrate))
2959                 return;
2960
2961         if (p->numa_scan_period == 0) {
2962                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2963                 p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
2964         }
2965
2966         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2967         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2968                 return;
2969
2970         /*
2971          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2972          * the next time around.
2973          */
2974         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2975
2976         start = mm->numa_scan_offset;
2977         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2978         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2979         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2980         if (!pages)
2981                 return;
2982
2983
2984         if (!mmap_read_trylock(mm))
2985                 return;
2986         mas_set(&mas, start);
2987         vma = mas_find(&mas, ULONG_MAX);
2988         if (!vma) {
2989                 reset_ptenuma_scan(p);
2990                 start = 0;
2991                 mas_set(&mas, start);
2992                 vma = mas_find(&mas, ULONG_MAX);
2993         }
2994
2995         for (; vma; vma = mas_find(&mas, ULONG_MAX)) {
2996                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2997                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2998                         continue;
2999                 }
3000
3001                 /*
3002                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
3003                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
3004                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
3005                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
3006                  */
3007                 if (!vma->vm_mm ||
3008                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
3009                         continue;
3010
3011                 /*
3012                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
3013                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
3014                  */
3015                 if (!vma_is_accessible(vma))
3016                         continue;
3017
3018                 do {
3019                         start = max(start, vma->vm_start);
3020                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
3021                         end = min(end, vma->vm_end);
3022                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
3023
3024                         /*
3025                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
3026                          * hpages that have at least one present PTE that
3027                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
3028                          * areas that are unused or already full of prot_numa
3029                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
3030                          * areas faster.
3031                          */
3032                         if (nr_pte_updates)
3033                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
3034                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
3035
3036                         start = end;
3037                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
3038                                 goto out;
3039
3040                         cond_resched();
3041                 } while (end != vma->vm_end);
3042         }
3043
3044 out:
3045         /*
3046          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
3047          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
3048          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
3049          * scanner to the start so check it now.
3050          */
3051         if (vma)
3052                 mm->numa_scan_offset = start;
3053         else
3054                 reset_ptenuma_scan(p);
3055         mmap_read_unlock(mm);
3056
3057         /*
3058          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
3059          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
3060          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
3061          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
3062          */
3063         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
3064                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
3065                 p->node_stamp += 32 * diff;
3066         }
3067 }
3068
3069 void init_numa_balancing(unsigned long clone_flags, struct task_struct *p)
3070 {
3071         int mm_users = 0;
3072         struct mm_struct *mm = p->mm;
3073
3074         if (mm) {
3075                 mm_users = atomic_read(&mm->mm_users);
3076                 if (mm_users == 1) {
3077                         mm->numa_next_scan = jiffies + msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
3078                         mm->numa_scan_seq = 0;
3079                 }
3080         }
3081         p->node_stamp                   = 0;
3082         p->numa_scan_seq                = mm ? mm->numa_scan_seq : 0;
3083         p->numa_scan_period             = sysctl_numa_balancing_scan_delay;
3084         p->numa_migrate_retry           = 0;
3085         /* Protect against double add, see task_tick_numa and task_numa_work */
3086         p->numa_work.next               = &p->numa_work;
3087         p->numa_faults                  = NULL;
3088         p->numa_pages_migrated          = 0;
3089         p->total_numa_faults            = 0;
3090         RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
3091         p->last_task_numa_placement     = 0;
3092         p->last_sum_exec_runtime        = 0;
3093
3094         init_task_work(&p->numa_work, task_numa_work);
3095
3096         /* New address space, reset the preferred nid */
3097         if (!(clone_flags & CLONE_VM)) {
3098                 p->numa_preferred_nid = NUMA_NO_NODE;
3099                 return;
3100         }
3101
3102         /*
3103          * New thread, keep existing numa_preferred_nid which should be copied
3104          * already by arch_dup_task_struct but stagger when scans start.
3105          */
3106         if (mm) {
3107                 unsigned int delay;
3108
3109                 delay = min_t(unsigned int, task_scan_max(current),
3110                         current->numa_scan_period * mm_users * NSEC_PER_MSEC);
3111                 delay += 2 * TICK_NSEC;
3112                 p->node_stamp = delay;
3113         }
3114 }
3115
3116 /*
3117  * Drive the periodic memory faults..
3118  */
3119 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
3120 {
3121         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
3122         u64 period, now;
3123
3124         /*
3125          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
3126          */
3127         if (!curr->mm || (curr->flags & (PF_EXITING | PF_KTHREAD)) || work->next != work)
3128                 return;
3129
3130         /*
3131          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
3132          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
3133          * task needs to have done some actual work before we bother with
3134          * NUMA placement.
3135          */
3136         now = curr->se.sum_exec_runtime;
3137         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
3138
3139         if (now > curr->node_stamp + period) {
3140                 if (!curr->node_stamp)
3141                         curr->numa_scan_period = task_scan_start(curr);
3142                 curr->node_stamp += period;
3143
3144                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan))
3145                         task_work_add(curr, work, TWA_RESUME);
3146         }
3147 }
3148
3149 static void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
3150 {
3151         int src_nid = cpu_to_node(task_cpu(p));
3152         int dst_nid = cpu_to_node(new_cpu);
3153
3154         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
3155                 return;
3156
3157         if (!p->mm || !p->numa_faults || (p->flags & PF_EXITING))
3158                 return;
3159
3160         if (src_nid == dst_nid)
3161                 return;
3162
3163         /*
3164          * Allow resets if faults have been trapped before one scan
3165          * has completed. This is most likely due to a new task that
3166          * is pulled cross-node due to wakeups or load balancing.
3167          */
3168         if (p->numa_scan_seq) {
3169                 /*
3170                  * Avoid scan adjustments if moving to the preferred
3171                  * node or if the task was not previously running on
3172                  * the preferred node.
3173                  */
3174                 if (dst_nid == p->numa_preferred_nid ||
3175                     (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE &&
3176                         src_nid != p->numa_preferred_nid))
3177                         return;
3178         }
3179
3180         p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
3181 }
3182
3183 #else
3184 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
3185 {
3186 }
3187
3188 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
3189 {
3190 }
3191
3192 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
3193 {
3194 }
3195
3196 static inline void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
3197 {
3198 }
3199
3200 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
3201
3202 static void
3203 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3204 {
3205         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3206 #ifdef CONFIG_SMP
3207         if (entity_is_task(se)) {
3208                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3209
3210                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
3211                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
3212         }
3213 #endif
3214         cfs_rq->nr_running++;
3215         if (se_is_idle(se))
3216                 cfs_rq->idle_nr_running++;
3217 }
3218
3219 static void
3220 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3221 {
3222         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3223 #ifdef CONFIG_SMP
3224         if (entity_is_task(se)) {
3225                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
3226                 list_del_init(&se->group_node);
3227         }
3228 #endif
3229         cfs_rq->nr_running--;
3230         if (se_is_idle(se))
3231                 cfs_rq->idle_nr_running--;
3232 }
3233
3234 /*
3235  * Signed add and clamp on underflow.
3236  *
3237  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
3238  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
3239  * values.
3240  */
3241 #define add_positive(_ptr, _val) do {                           \
3242         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3243         typeof(_val) val = (_val);                              \
3244         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
3245                                                                 \
3246         res = var + val;                                        \
3247                                                                 \
3248         if (val < 0 && res > var)                               \
3249                 res = 0;                                        \
3250                                                                 \
3251         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
3252 } while (0)
3253
3254 /*
3255  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
3256  *
3257  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
3258  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
3259  * values.
3260  */
3261 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
3262         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3263         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
3264         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
3265         res = var - val;                                        \
3266         if (res > var)                                          \
3267                 res = 0;                                        \
3268         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
3269 } while (0)
3270
3271 /*
3272  * Remove and clamp on negative, from a local variable.
3273  *
3274  * A variant of sub_positive(), which does not use explicit load-store
3275  * and is thus optimized for local variable updates.
3276  */
3277 #define lsub_positive(_ptr, _val) do {                          \
3278         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3279         *ptr -= min_t(typeof(*ptr), *ptr, _val);                \
3280 } while (0)
3281
3282 #ifdef CONFIG_SMP
3283 static inline void
3284 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3285 {
3286         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
3287         cfs_rq->avg.load_sum += se_weight(se) * se->avg.load_sum;
3288 }
3289
3290 static inline void
3291 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3292 {
3293         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
3294         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se_weight(se) * se->avg.load_sum);
3295         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
3296         cfs_rq->avg.load_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.load_sum,
3297                                           cfs_rq->avg.load_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
3298 }
3299 #else
3300 static inline void
3301 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
3302 static inline void
3303 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
3304 #endif
3305
3306 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
3307                             unsigned long weight)
3308 {
3309         if (se->on_rq) {
3310                 /* commit outstanding execution time */
3311                 if (cfs_rq->curr == se)
3312                         update_curr(cfs_rq);
3313                 update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3314         }
3315         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
3316
3317         update_load_set(&se->load, weight);
3318
3319 #ifdef CONFIG_SMP
3320         do {
3321                 u32 divider = get_pelt_divider(&se->avg);
3322
3323                 se->avg.load_avg = div_u64(se_weight(se) * se->avg.load_sum, divider);
3324         } while (0);
3325 #endif
3326
3327         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
3328         if (se->on_rq)
3329                 update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3330
3331 }
3332
3333 void reweight_task(struct task_struct *p, int prio)
3334 {
3335         struct sched_entity *se = &p->se;
3336         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3337         struct load_weight *load = &se->load;
3338         unsigned long weight = scale_load(sched_prio_to_weight[prio]);
3339
3340         reweight_entity(cfs_rq, se, weight);
3341         load->inv_weight = sched_prio_to_wmult[prio];
3342 }
3343
3344 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
3345
3346 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3347 #ifdef CONFIG_SMP
3348 /*
3349  * All this does is approximate the hierarchical proportion which includes that
3350  * global sum we all love to hate.
3351  *
3352  * That is, the weight of a group entity, is the proportional share of the
3353  * group weight based on the group runqueue weights. That is:
3354  *
3355  *                     tg->weight * grq->load.weight
3356  *   ge->load.weight = -----------------------------               (1)
3357  *                       \Sum grq->load.weight
3358  *
3359  * Now, because computing that sum is prohibitively expensive to compute (been
3360  * there, done that) we approximate it with this average stuff. The average
3361  * moves slower and therefore the approximation is cheaper and more stable.
3362  *
3363  * So instead of the above, we substitute:
3364  *
3365  *   grq->load.weight -> grq->avg.load_avg                         (2)
3366  *
3367  * which yields the following:
3368  *
3369  *                     tg->weight * grq->avg.load_avg
3370  *   ge->load.weight = ------------------------------              (3)
3371  *                             tg->load_avg
3372  *
3373  * Where: tg->load_avg ~= \Sum grq->avg.load_avg
3374  *
3375  * That is shares_avg, and it is right (given the approximation (2)).
3376  *
3377  * The problem with it is that because the average is slow -- it was designed
3378  * to be exactly that of course -- this leads to transients in boundary
3379  * conditions. In specific, the case where the group was idle and we start the
3380  * one task. It takes time for our CPU's grq->avg.load_avg to build up,
3381  * yielding bad latency etc..
3382  *
3383  * Now, in that special case (1) reduces to:
3384  *
3385  *                     tg->weight * grq->load.weight
3386  *   ge->load.weight = ----------------------------- = tg->weight   (4)
3387  *                         grp->load.weight
3388  *
3389  * That is, the sum collapses because all other CPUs are idle; the UP scenario.
3390  *
3391  * So what we do is modify our approximation (3) to approach (4) in the (near)
3392  * UP case, like:
3393  *
3394  *   ge->load.weight =
3395  *
3396  *              tg->weight * grq->load.weight
3397  *     ---------------------------------------------------         (5)
3398  *     tg->load_avg - grq->avg.load_avg + grq->load.weight
3399  *
3400  * But because grq->load.weight can drop to 0, resulting in a divide by zero,
3401  * we need to use grq->avg.load_avg as its lower bound, which then gives:
3402  *
3403  *
3404  *                     tg->weight * grq->load.weight
3405  *   ge->load.weight = -----------------------------               (6)
3406  *                             tg_load_avg'
3407  *
3408  * Where:
3409  *
3410  *   tg_load_avg' = tg->load_avg - grq->avg.load_avg +
3411  *                  max(grq->load.weight, grq->avg.load_avg)
3412  *
3413  * And that is shares_weight and is icky. In the (near) UP case it approaches
3414  * (4) while in the normal case it approaches (3). It consistently
3415  * overestimates the ge->load.weight and therefore:
3416  *
3417  *   \Sum ge->load.weight >= tg->weight
3418  *
3419  * hence icky!
3420  */
3421 static long calc_group_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
3422 {
3423         long tg_weight, tg_shares, load, shares;
3424         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3425
3426         tg_shares = READ_ONCE(tg->shares);
3427
3428         load = max(scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->avg.load_avg);
3429
3430         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
3431
3432         /* Ensure tg_weight >= load */
3433         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3434         tg_weight += load;
3435
3436         shares = (tg_shares * load);
3437         if (tg_weight)
3438                 shares /= tg_weight;
3439
3440         /*
3441          * MIN_SHARES has to be unscaled here to support per-CPU partitioning
3442          * of a group with small tg->shares value. It is a floor value which is
3443          * assigned as a minimum load.weight to the sched_entity representing
3444          * the group on a CPU.
3445          *
3446          * E.g. on 64-bit for a group with tg->shares of scale_load(15)=15*1024
3447          * on an 8-core system with 8 tasks each runnable on one CPU shares has
3448          * to be 15*1024*1/8=1920 instead of scale_load(MIN_SHARES)=2*1024. In
3449          * case no task is runnable on a CPU MIN_SHARES=2 should be returned
3450          * instead of 0.
3451          */
3452         return clamp_t(long, shares, MIN_SHARES, tg_shares);
3453 }
3454 #endif /* CONFIG_SMP */
3455
3456 /*
3457  * Recomputes the group entity based on the current state of its group
3458  * runqueue.
3459  */
3460 static void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3461 {
3462         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3463         long shares;
3464
3465         if (!gcfs_rq)
3466                 return;
3467
3468         if (throttled_hierarchy(gcfs_rq))
3469                 return;
3470
3471 #ifndef CONFIG_SMP
3472         shares = READ_ONCE(gcfs_rq->tg->shares);
3473
3474         if (likely(se->load.weight == shares))
3475                 return;
3476 #else
3477         shares   = calc_group_shares(gcfs_rq);
3478 #endif
3479
3480         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
3481 }
3482
3483 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3484 static inline void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3485 {
3486 }
3487 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3488
3489 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq, int flags)
3490 {
3491         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3492
3493         if (&rq->cfs == cfs_rq) {
3494                 /*
3495                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
3496                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
3497                  * a real problem.
3498                  *
3499                  * It will not get called when we go idle, because the idle
3500                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
3501                  * number include things like RT tasks.
3502                  *
3503                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
3504                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
3505                  *
3506                  * See cpu_util_cfs().
3507                  */
3508                 cpufreq_update_util(rq, flags);
3509         }
3510 }
3511
3512 #ifdef CONFIG_SMP
3513 static inline bool load_avg_is_decayed(struct sched_avg *sa)
3514 {
3515         if (sa->load_sum)
3516                 return false;
3517
3518         if (sa->util_sum)
3519                 return false;
3520
3521         if (sa->runnable_sum)
3522                 return false;
3523
3524         /*
3525          * _avg must be null when _sum are null because _avg = _sum / divider
3526          * Make sure that rounding and/or propagation of PELT values never
3527          * break this.
3528          */
3529         SCHED_WARN_ON(sa->load_avg ||
3530                       sa->util_avg ||
3531                       sa->runnable_avg);
3532
3533         return true;
3534 }
3535
3536 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3537 {
3538         return u64_u32_load_copy(cfs_rq->avg.last_update_time,
3539                                  cfs_rq->last_update_time_copy);
3540 }
3541 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3542 /*
3543  * Because list_add_leaf_cfs_rq always places a child cfs_rq on the list
3544  * immediately before a parent cfs_rq, and cfs_rqs are removed from the list
3545  * bottom-up, we only have to test whether the cfs_rq before us on the list
3546  * is our child.
3547  * If cfs_rq is not on the list, test whether a child needs its to be added to
3548  * connect a branch to the tree  * (see list_add_leaf_cfs_rq() for details).
3549  */
3550 static inline bool child_cfs_rq_on_list(struct cfs_rq *cfs_rq)
3551 {
3552         struct cfs_rq *prev_cfs_rq;
3553         struct list_head *prev;
3554
3555         if (cfs_rq->on_list) {
3556                 prev = cfs_rq->leaf_cfs_rq_list.prev;
3557         } else {
3558                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3559
3560                 prev = rq->tmp_alone_branch;
3561         }
3562
3563         prev_cfs_rq = container_of(prev, struct cfs_rq, leaf_cfs_rq_list);
3564
3565         return (prev_cfs_rq->tg->parent == cfs_rq->tg);
3566 }
3567
3568 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
3569 {
3570         if (cfs_rq->load.weight)
3571                 return false;
3572
3573         if (!load_avg_is_decayed(&cfs_rq->avg))
3574                 return false;
3575
3576         if (child_cfs_rq_on_list(cfs_rq))
3577                 return false;
3578
3579         return true;
3580 }
3581
3582 /**
3583  * update_tg_load_avg - update the tg's load avg
3584  * @cfs_rq: the cfs_rq whose avg changed
3585  *
3586  * This function 'ensures': tg->load_avg := \Sum tg->cfs_rq[]->avg.load.
3587  * However, because tg->load_avg is a global value there are performance
3588  * considerations.
3589  *
3590  * In order to avoid having to look at the other cfs_rq's, we use a
3591  * differential update where we store the last value we propagated. This in
3592  * turn allows skipping updates if the differential is 'small'.
3593  *
3594  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share().
3595  */
3596 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3597 {
3598         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3599
3600         /*
3601          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
3602          */
3603         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
3604                 return;
3605
3606         if (abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
3607                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
3608                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
3609         }
3610 }
3611
3612 /*
3613  * Called within set_task_rq() right before setting a task's CPU. The
3614  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
3615  * including the state of rq->lock, should be made.
3616  */
3617 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
3618                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
3619 {
3620         u64 p_last_update_time;
3621         u64 n_last_update_time;
3622
3623         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
3624                 return;
3625
3626         /*
3627          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
3628          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
3629          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
3630          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
3631          * the wakee more load sounds not bad.
3632          */
3633         if (!(se->avg.last_update_time && prev))
3634                 return;
3635
3636         p_last_update_time = cfs_rq_last_update_time(prev);
3637         n_last_update_time = cfs_rq_last_update_time(next);
3638
3639         __update_load_avg_blocked_se(p_last_update_time, se);
3640         se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
3641 }
3642
3643 /*
3644  * When on migration a sched_entity joins/leaves the PELT hierarchy, we need to
3645  * propagate its contribution. The key to this propagation is the invariant
3646  * that for each group:
3647  *
3648  *   ge->avg == grq->avg                                                (1)
3649  *
3650  * _IFF_ we look at the pure running and runnable sums. Because they
3651  * represent the very same entity, just at different points in the hierarchy.
3652  *
3653  * Per the above update_tg_cfs_util() and update_tg_cfs_runnable() are trivial
3654  * and simply copies the running/runnable sum over (but still wrong, because
3655  * the group entity and group rq do not have their PELT windows aligned).
3656  *
3657  * However, update_tg_cfs_load() is more complex. So we have:
3658  *
3659  *   ge->avg.load_avg = ge->load.weight * ge->avg.runnable_avg          (2)
3660  *
3661  * And since, like util, the runnable part should be directly transferable,
3662  * the following would _appear_ to be the straight forward approach:
3663  *
3664  *   grq->avg.load_avg = grq->load.weight * grq->avg.runnable_avg       (3)
3665  *
3666  * And per (1) we have:
3667  *
3668  *   ge->avg.runnable_avg == grq->avg.runnable_avg
3669  *
3670  * Which gives:
3671  *
3672  *                      ge->load.weight * grq->avg.load_avg
3673  *   ge->avg.load_avg = -----------------------------------             (4)
3674  *                               grq->load.weight
3675  *
3676  * Except that is wrong!
3677  *
3678  * Because while for entities historical weight is not important and we
3679  * really only care about our future and therefore can consider a pure
3680  * runnable sum, runqueues can NOT do this.
3681  *
3682  * We specifically want runqueues to have a load_avg that includes
3683  * historical weights. Those represent the blocked load, the load we expect
3684  * to (shortly) return to us. This only works by keeping the weights as
3685  * integral part of the sum. We therefore cannot decompose as per (3).
3686  *
3687  * Another reason this doesn't work is that runnable isn't a 0-sum entity.
3688  * Imagine a rq with 2 tasks that each are runnable 2/3 of the time. Then the
3689  * rq itself is runnable anywhere between 2/3 and 1 depending on how the
3690  * runnable section of these tasks overlap (or not). If they were to perfectly
3691  * align the rq as a whole would be runnable 2/3 of the time. If however we
3692  * always have at least 1 runnable task, the rq as a whole is always runnable.
3693  *
3694  * So we'll have to approximate.. :/
3695  *
3696  * Given the constraint:
3697  *
3698  *   ge->avg.running_sum <= ge->avg.runnable_sum <= LOAD_AVG_MAX
3699  *
3700  * We can construct a rule that adds runnable to a rq by assuming minimal
3701  * overlap.
3702  *
3703  * On removal, we'll assume each task is equally runnable; which yields:
3704  *
3705  *   grq->avg.runnable_sum = grq->avg.load_sum / grq->load.weight
3706  *
3707  * XXX: only do this for the part of runnable > running ?
3708  *
3709  */
3710 static inline void
3711 update_tg_cfs_util(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3712 {
3713         long delta_sum, delta_avg = gcfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg;
3714         u32 new_sum, divider;
3715
3716         /* Nothing to update */
3717         if (!delta_avg)
3718                 return;
3719
3720         /*
3721          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3722          * See ___update_load_avg() for details.
3723          */
3724         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3725
3726
3727         /* Set new sched_entity's utilization */
3728         se->avg.util_avg = gcfs_rq->avg.util_avg;
3729         new_sum = se->avg.util_avg * divider;
3730         delta_sum = (long)new_sum - (long)se->avg.util_sum;
3731         se->avg.util_sum = new_sum;
3732
3733         /* Update parent cfs_rq utilization */
3734         add_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, delta_avg);
3735         add_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, delta_sum);
3736
3737         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
3738         cfs_rq->avg.util_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.util_sum,
3739                                           cfs_rq->avg.util_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
3740 }
3741
3742 static inline void
3743 update_tg_cfs_runnable(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3744 {
3745         long delta_sum, delta_avg = gcfs_rq->avg.runnable_avg - se->avg.runnable_avg;
3746         u32 new_sum, divider;
3747
3748         /* Nothing to update */
3749         if (!delta_avg)
3750                 return;
3751
3752         /*
3753          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3754          * See ___update_load_avg() for details.
3755          */
3756         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3757
3758         /* Set new sched_entity's runnable */
3759         se->avg.runnable_avg = gcfs_rq->avg.runnable_avg;
3760         new_sum = se->avg.runnable_avg * divider;
3761         delta_sum = (long)new_sum - (long)se->avg.runnable_sum;
3762         se->avg.runnable_sum = new_sum;
3763
3764         /* Update parent cfs_rq runnable */
3765         add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_avg, delta_avg);
3766         add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_sum, delta_sum);
3767         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
3768         cfs_rq->avg.runnable_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.runnable_sum,
3769                                               cfs_rq->avg.runnable_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
3770 }
3771
3772 static inline void
3773 update_tg_cfs_load(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3774 {
3775         long delta_avg, running_sum, runnable_sum = gcfs_rq->prop_runnable_sum;
3776         unsigned long load_avg;
3777         u64 load_sum = 0;
3778         s64 delta_sum;
3779         u32 divider;
3780
3781         if (!runnable_sum)
3782                 return;
3783
3784         gcfs_rq->prop_runnable_sum = 0;
3785
3786         /*
3787          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3788          * See ___update_load_avg() for details.
3789          */
3790         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3791
3792         if (runnable_sum >= 0) {
3793                 /*
3794                  * Add runnable; clip at LOAD_AVG_MAX. Reflects that until
3795                  * the CPU is saturated running == runnable.
3796                  */
3797                 runnable_sum += se->avg.load_sum;
3798                 runnable_sum = min_t(long, runnable_sum, divider);
3799         } else {
3800                 /*
3801                  * Estimate the new unweighted runnable_sum of the gcfs_rq by
3802                  * assuming all tasks are equally runnable.
3803                  */
3804                 if (scale_load_down(gcfs_rq->load.weight)) {
3805                         load_sum = div_u64(gcfs_rq->avg.load_sum,
3806                                 scale_load_down(gcfs_rq->load.weight));
3807                 }
3808
3809                 /* But make sure to not inflate se's runnable */
3810                 runnable_sum = min(se->avg.load_sum, load_sum);
3811         }
3812
3813         /*
3814          * runnable_sum can't be lower than running_sum
3815          * Rescale running sum to be in the same range as runnable sum
3816          * running_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX <<  SCHED_CAPACITY_SHIFT]
3817          * runnable_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX]
3818          */
3819         running_sum = se->avg.util_sum >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
3820         runnable_sum = max(runnable_sum, running_sum);
3821
3822         load_sum = se_weight(se) * runnable_sum;
3823         load_avg = div_u64(load_sum, divider);
3824
3825         delta_avg = load_avg - se->avg.load_avg;
3826         if (!delta_avg)
3827                 return;
3828
3829         delta_sum = load_sum - (s64)se_weight(se) * se->avg.load_sum;
3830
3831         se->avg.load_sum = runnable_sum;
3832         se->avg.load_avg = load_avg;
3833         add_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, delta_avg);
3834         add_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, delta_sum);
3835         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
3836         cfs_rq->avg.load_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.load_sum,
3837                                           cfs_rq->avg.load_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
3838 }
3839
3840 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum)
3841 {
3842         cfs_rq->propagate = 1;
3843         cfs_rq->prop_runnable_sum += runnable_sum;
3844 }
3845
3846 /* Update task and its cfs_rq load average */
3847 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3848 {
3849         struct cfs_rq *cfs_rq, *gcfs_rq;
3850
3851         if (entity_is_task(se))
3852                 return 0;
3853
3854         gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3855         if (!gcfs_rq->propagate)
3856                 return 0;
3857
3858         gcfs_rq->propagate = 0;
3859
3860         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3861
3862         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, gcfs_rq->prop_runnable_sum);
3863
3864         update_tg_cfs_util(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3865         update_tg_cfs_runnable(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3866         update_tg_cfs_load(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3867
3868         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
3869         trace_pelt_se_tp(se);
3870
3871         return 1;
3872 }
3873
3874 /*
3875  * Check if we need to update the load and the utilization of a blocked
3876  * group_entity:
3877  */
3878 static inline bool skip_blocked_update(struct sched_entity *se)
3879 {
3880         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3881
3882         /*
3883          * If sched_entity still have not zero load or utilization, we have to
3884          * decay it:
3885          */
3886         if (se->avg.load_avg || se->avg.util_avg)
3887                 return false;
3888
3889         /*
3890          * If there is a pending propagation, we have to update the load and
3891          * the utilization of the sched_entity:
3892          */
3893         if (gcfs_rq->propagate)
3894                 return false;
3895
3896         /*
3897          * Otherwise, the load and the utilization of the sched_entity is
3898          * already zero and there is no pending propagation, so it will be a
3899          * waste of time to try to decay it:
3900          */
3901         return true;
3902 }
3903
3904 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3905
3906 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3907
3908 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3909 {
3910         return 0;
3911 }
3912
3913 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum) {}
3914
3915 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3916
3917 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
3918 static inline void migrate_se_pelt_lag(struct sched_entity *se)
3919 {
3920         u64 throttled = 0, now, lut;
3921         struct cfs_rq *cfs_rq;
3922         struct rq *rq;
3923         bool is_idle;
3924
3925         if (load_avg_is_decayed(&se->avg))
3926                 return;
3927
3928         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3929         rq = rq_of(cfs_rq);
3930
3931         rcu_read_lock();
3932         is_idle = is_idle_task(rcu_dereference(rq->curr));
3933         rcu_read_unlock();
3934
3935         /*
3936          * The lag estimation comes with a cost we don't want to pay all the
3937          * time. Hence, limiting to the case where the source CPU is idle and
3938          * we know we are at the greatest risk to have an outdated clock.
3939          */
3940         if (!is_idle)
3941                 return;
3942
3943         /*
3944          * Estimated "now" is: last_update_time + cfs_idle_lag + rq_idle_lag, where:
3945          *
3946          *   last_update_time (the cfs_rq's last_update_time)
3947          *      = cfs_rq_clock_pelt()@cfs_rq_idle
3948          *      = rq_clock_pelt()@cfs_rq_idle
3949          *        - cfs->throttled_clock_pelt_time@cfs_rq_idle
3950          *
3951          *   cfs_idle_lag (delta between rq's update and cfs_rq's update)
3952          *      = rq_clock_pelt()@rq_idle - rq_clock_pelt()@cfs_rq_idle
3953          *
3954          *   rq_idle_lag (delta between now and rq's update)
3955          *      = sched_clock_cpu() - rq_clock()@rq_idle
3956          *
3957          * We can then write:
3958          *
3959          *    now = rq_clock_pelt()@rq_idle - cfs->throttled_clock_pelt_time +
3960          *          sched_clock_cpu() - rq_clock()@rq_idle
3961          * Where:
3962          *      rq_clock_pelt()@rq_idle is rq->clock_pelt_idle
3963          *      rq_clock()@rq_idle      is rq->clock_idle
3964          *      cfs->throttled_clock_pelt_time@cfs_rq_idle
3965          *                              is cfs_rq->throttled_pelt_idle
3966          */
3967
3968 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3969         throttled = u64_u32_load(cfs_rq->throttled_pelt_idle);
3970         /* The clock has been stopped for throttling */
3971         if (throttled == U64_MAX)
3972                 return;
3973 #endif
3974         now = u64_u32_load(rq->clock_pelt_idle);
3975         /*
3976          * Paired with _update_idle_rq_clock_pelt(). It ensures at the worst case
3977          * is observed the old clock_pelt_idle value and the new clock_idle,
3978          * which lead to an underestimation. The opposite would lead to an
3979          * overestimation.
3980          */
3981         smp_rmb();
3982         lut = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3983
3984         now -= throttled;
3985         if (now < lut)
3986                 /*
3987                  * cfs_rq->avg.last_update_time is more recent than our
3988                  * estimation, let's use it.
3989                  */
3990                 now = lut;
3991         else
3992                 now += sched_clock_cpu(cpu_of(rq)) - u64_u32_load(rq->clock_idle);
3993
3994         __update_load_avg_blocked_se(now, se);
3995 }
3996 #else
3997 static void migrate_se_pelt_lag(struct sched_entity *se) {}
3998 #endif
3999
4000 /**
4001  * update_cfs_rq_load_avg - update the cfs_rq's load/util averages
4002  * @now: current time, as per cfs_rq_clock_pelt()
4003  * @cfs_rq: cfs_rq to update
4004  *
4005  * The cfs_rq avg is the direct sum of all its entities (blocked and runnable)
4006  * avg. The immediate corollary is that all (fair) tasks must be attached.
4007  *
4008  * cfs_rq->avg is used for task_h_load() and update_cfs_share() for example.
4009  *
4010  * Return: true if the load decayed or we removed load.
4011  *
4012  * Since both these conditions indicate a changed cfs_rq->avg.load we should
4013  * call update_tg_load_avg() when this function returns true.
4014  */
4015 static inline int
4016 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
4017 {
4018         unsigned long removed_load = 0, removed_util = 0, removed_runnable = 0;
4019         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
4020         int decayed = 0;
4021
4022         if (cfs_rq->removed.nr) {
4023                 unsigned long r;
4024                 u32 divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
4025
4026                 raw_spin_lock(&cfs_rq->removed.lock);
4027                 swap(cfs_rq->removed.util_avg, removed_util);
4028                 swap(cfs_rq->removed.load_avg, removed_load);
4029                 swap(cfs_rq->removed.runnable_avg, removed_runnable);
4030                 cfs_rq->removed.nr = 0;
4031                 raw_spin_unlock(&cfs_rq->removed.lock);
4032
4033                 r = removed_load;
4034                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
4035                 sub_positive(&sa->load_sum, r * divider);
4036                 /* See sa->util_sum below */
4037                 sa->load_sum = max_t(u32, sa->load_sum, sa->load_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4038
4039                 r = removed_util;
4040                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
4041                 sub_positive(&sa->util_sum, r * divider);
4042                 /*
4043                  * Because of rounding, se->util_sum might ends up being +1 more than
4044                  * cfs->util_sum. Although this is not a problem by itself, detaching
4045                  * a lot of tasks with the rounding problem between 2 updates of
4046                  * util_avg (~1ms) can make cfs->util_sum becoming null whereas
4047                  * cfs_util_avg is not.
4048                  * Check that util_sum is still above its lower bound for the new
4049                  * util_avg. Given that period_contrib might have moved since the last
4050                  * sync, we are only sure that util_sum must be above or equal to
4051                  *    util_avg * minimum possible divider
4052                  */
4053                 sa->util_sum = max_t(u32, sa->util_sum, sa->util_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4054
4055                 r = removed_runnable;
4056                 sub_positive(&sa->runnable_avg, r);
4057                 sub_positive(&sa->runnable_sum, r * divider);
4058                 /* See sa->util_sum above */
4059                 sa->runnable_sum = max_t(u32, sa->runnable_sum,
4060                                               sa->runnable_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4061
4062                 /*
4063                  * removed_runnable is the unweighted version of removed_load so we
4064                  * can use it to estimate removed_load_sum.
4065                  */
4066                 add_tg_cfs_propagate(cfs_rq,
4067                         -(long)(removed_runnable * divider) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT);
4068
4069                 decayed = 1;
4070         }
4071
4072         decayed |= __update_load_avg_cfs_rq(now, cfs_rq);
4073         u64_u32_store_copy(sa->last_update_time,
4074                            cfs_rq->last_update_time_copy,
4075                            sa->last_update_time);
4076         return decayed;
4077 }
4078
4079 /**
4080  * attach_entity_load_avg - attach this entity to its cfs_rq load avg
4081  * @cfs_rq: cfs_rq to attach to
4082  * @se: sched_entity to attach
4083  *
4084  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
4085  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
4086  */
4087 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4088 {
4089         /*
4090          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
4091          * See ___update_load_avg() for details.
4092          */
4093         u32 divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
4094
4095         /*
4096          * When we attach the @se to the @cfs_rq, we must align the decay
4097          * window because without that, really weird and wonderful things can
4098          * happen.
4099          *
4100          * XXX illustrate
4101          */
4102         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
4103         se->avg.period_contrib = cfs_rq->avg.period_contrib;
4104
4105         /*
4106          * Hell(o) Nasty stuff.. we need to recompute _sum based on the new
4107          * period_contrib. This isn't strictly correct, but since we're
4108          * entirely outside of the PELT hierarchy, nobody cares if we truncate
4109          * _sum a little.
4110          */
4111         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * divider;
4112
4113         se->avg.runnable_sum = se->avg.runnable_avg * divider;
4114
4115         se->avg.load_sum = se->avg.load_avg * divider;
4116         if (se_weight(se) < se->avg.load_sum)
4117                 se->avg.load_sum = div_u64(se->avg.load_sum, se_weight(se));
4118         else
4119                 se->avg.load_sum = 1;
4120
4121         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
4122         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
4123         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
4124         cfs_rq->avg.runnable_avg += se->avg.runnable_avg;
4125         cfs_rq->avg.runnable_sum += se->avg.runnable_sum;
4126
4127         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, se->avg.load_sum);
4128
4129         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
4130
4131         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
4132 }
4133
4134 /**
4135  * detach_entity_load_avg - detach this entity from its cfs_rq load avg
4136  * @cfs_rq: cfs_rq to detach from
4137  * @se: sched_entity to detach
4138  *
4139  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
4140  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
4141  */
4142 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4143 {
4144         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
4145         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
4146         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
4147         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
4148         cfs_rq->avg.util_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.util_sum,
4149                                           cfs_rq->avg.util_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4150
4151         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_avg, se->avg.runnable_avg);
4152         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_sum, se->avg.runnable_sum);
4153         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
4154         cfs_rq->avg.runnable_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.runnable_sum,
4155                                               cfs_rq->avg.runnable_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4156
4157         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, -se->avg.load_sum);
4158
4159         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
4160
4161         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
4162 }
4163
4164 /*
4165  * Optional action to be done while updating the load average
4166  */
4167 #define UPDATE_TG       0x1
4168 #define SKIP_AGE_LOAD   0x2
4169 #define DO_ATTACH       0x4
4170 #define DO_DETACH       0x8
4171
4172 /* Update task and its cfs_rq load average */
4173 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4174 {
4175         u64 now = cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
4176         int decayed;
4177
4178         /*
4179          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
4180          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
4181          */
4182         if (se->avg.last_update_time && !(flags & SKIP_AGE_LOAD))
4183                 __update_load_avg_se(now, cfs_rq, se);
4184
4185         decayed  = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
4186         decayed |= propagate_entity_load_avg(se);
4187
4188         if (!se->avg.last_update_time && (flags & DO_ATTACH)) {
4189
4190                 /*
4191                  * DO_ATTACH means we're here from enqueue_entity().
4192                  * !last_update_time means we've passed through
4193                  * migrate_task_rq_fair() indicating we migrated.
4194                  *
4195                  * IOW we're enqueueing a task on a new CPU.
4196                  */
4197                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
4198                 update_tg_load_avg(cfs_rq);
4199
4200         } else if (flags & DO_DETACH) {
4201                 /*
4202                  * DO_DETACH means we're here from dequeue_entity()
4203                  * and we are migrating task out of the CPU.
4204                  */
4205                 detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
4206                 update_tg_load_avg(cfs_rq);
4207         } else if (decayed) {
4208                 cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
4209
4210                 if (flags & UPDATE_TG)
4211                         update_tg_load_avg(cfs_rq);
4212         }
4213 }
4214
4215 /*
4216  * Synchronize entity load avg of dequeued entity without locking
4217  * the previous rq.
4218  */
4219 static void sync_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
4220 {
4221         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4222         u64 last_update_time;
4223
4224         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
4225         __update_load_avg_blocked_se(last_update_time, se);
4226 }
4227
4228 /*
4229  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
4230  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
4231  */
4232 static void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
4233 {
4234         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4235         unsigned long flags;
4236
4237         /*
4238          * tasks cannot exit without having gone through wake_up_new_task() ->
4239          * enqueue_task_fair() which will have added things to the cfs_rq,
4240          * so we can remove unconditionally.
4241          */
4242
4243         sync_entity_load_avg(se);
4244
4245         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_rq->removed.lock, flags);
4246         ++cfs_rq->removed.nr;
4247         cfs_rq->removed.util_avg        += se->avg.util_avg;
4248         cfs_rq->removed.load_avg        += se->avg.load_avg;
4249         cfs_rq->removed.runnable_avg    += se->avg.runnable_avg;
4250         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_rq->removed.lock, flags);
4251 }
4252
4253 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
4254 {
4255         return cfs_rq->avg.runnable_avg;
4256 }
4257
4258 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
4259 {
4260         return cfs_rq->avg.load_avg;
4261 }
4262
4263 static int newidle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf);
4264
4265 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
4266 {
4267         return READ_ONCE(p->se.avg.util_avg);
4268 }
4269
4270 static inline unsigned long _task_util_est(struct task_struct *p)
4271 {
4272         struct util_est ue = READ_ONCE(p->se.avg.util_est);
4273
4274         return max(ue.ewma, (ue.enqueued & ~UTIL_AVG_UNCHANGED));
4275 }
4276
4277 static inline unsigned long task_util_est(struct task_struct *p)
4278 {
4279         return max(task_util(p), _task_util_est(p));
4280 }
4281
4282 #ifdef CONFIG_UCLAMP_TASK
4283 static inline unsigned long uclamp_task_util(struct task_struct *p)
4284 {
4285         return clamp(task_util_est(p),
4286                      uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MIN),
4287                      uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MAX));
4288 }
4289 #else
4290 static inline unsigned long uclamp_task_util(struct task_struct *p)
4291 {
4292         return task_util_est(p);
4293 }
4294 #endif
4295
4296 static inline void util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq,
4297                                     struct task_struct *p)
4298 {
4299         unsigned int enqueued;
4300
4301         if (!sched_feat(UTIL_EST))
4302                 return;
4303
4304         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
4305         enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
4306         enqueued += _task_util_est(p);
4307         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, enqueued);
4308
4309         trace_sched_util_est_cfs_tp(cfs_rq);
4310 }
4311
4312 static inline void util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq,
4313                                     struct task_struct *p)
4314 {
4315         unsigned int enqueued;
4316
4317         if (!sched_feat(UTIL_EST))
4318                 return;
4319
4320         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
4321         enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
4322         enqueued -= min_t(unsigned int, enqueued, _task_util_est(p));
4323         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, enqueued);
4324
4325         trace_sched_util_est_cfs_tp(cfs_rq);
4326 }
4327
4328 #define UTIL_EST_MARGIN (SCHED_CAPACITY_SCALE / 100)
4329
4330 /*
4331  * Check if a (signed) value is within a specified (unsigned) margin,
4332  * based on the observation that:
4333  *
4334  *     abs(x) < y := (unsigned)(x + y - 1) < (2 * y - 1)
4335  *
4336  * NOTE: this only works when value + margin < INT_MAX.
4337  */
4338 static inline bool within_margin(int value, int margin)
4339 {
4340         return ((unsigned int)(value + margin - 1) < (2 * margin - 1));
4341 }
4342
4343 static inline void util_est_update(struct cfs_rq *cfs_rq,
4344                                    struct task_struct *p,
4345                                    bool task_sleep)
4346 {
4347         long last_ewma_diff, last_enqueued_diff;
4348         struct util_est ue;
4349
4350         if (!sched_feat(UTIL_EST))
4351                 return;
4352
4353         /*
4354          * Skip update of task's estimated utilization when the task has not
4355          * yet completed an activation, e.g. being migrated.
4356          */
4357         if (!task_sleep)
4358                 return;
4359
4360         /*
4361          * If the PELT values haven't changed since enqueue time,
4362          * skip the util_est update.
4363          */
4364         ue = p->se.avg.util_est;
4365         if (ue.enqueued & UTIL_AVG_UNCHANGED)
4366                 return;
4367
4368         last_enqueued_diff = ue.enqueued;
4369
4370         /*
4371          * Reset EWMA on utilization increases, the moving average is used only
4372          * to smooth utilization decreases.
4373          */
4374         ue.enqueued = task_util(p);
4375         if (sched_feat(UTIL_EST_FASTUP)) {
4376                 if (ue.ewma < ue.enqueued) {
4377                         ue.ewma = ue.enqueued;
4378                         goto done;
4379                 }
4380         }
4381
4382         /*
4383          * Skip update of task's estimated utilization when its members are
4384          * already ~1% close to its last activation value.
4385          */
4386         last_ewma_diff = ue.enqueued - ue.ewma;
4387         last_enqueued_diff -= ue.enqueued;
4388         if (within_margin(last_ewma_diff, UTIL_EST_MARGIN)) {
4389                 if (!within_margin(last_enqueued_diff, UTIL_EST_MARGIN))
4390                         goto done;
4391
4392                 return;
4393         }
4394
4395         /*
4396          * To avoid overestimation of actual task utilization, skip updates if
4397          * we cannot grant there is idle time in this CPU.
4398          */
4399         if (task_util(p) > capacity_orig_of(cpu_of(rq_of(cfs_rq))))
4400                 return;
4401
4402         /*
4403          * Update Task's estimated utilization
4404          *
4405          * When *p completes an activation we can consolidate another sample
4406          * of the task size. This is done by storing the current PELT value
4407          * as ue.enqueued and by using this value to update the Exponential
4408          * Weighted Moving Average (EWMA):
4409          *
4410          *  ewma(t) = w *  task_util(p) + (1-w) * ewma(t-1)
4411          *          = w *  task_util(p) +         ewma(t-1)  - w * ewma(t-1)
4412          *          = w * (task_util(p) -         ewma(t-1)) +     ewma(t-1)
4413          *          = w * (      last_ewma_diff            ) +     ewma(t-1)
4414          *          = w * (last_ewma_diff  +  ewma(t-1) / w)
4415          *
4416          * Where 'w' is the weight of new samples, which is configured to be
4417          * 0.25, thus making w=1/4 ( >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT)
4418          */
4419         ue.ewma <<= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
4420         ue.ewma  += last_ewma_diff;
4421         ue.ewma >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
4422 done:
4423         ue.enqueued |= UTIL_AVG_UNCHANGED;
4424         WRITE_ONCE(p->se.avg.util_est, ue);
4425
4426         trace_sched_util_est_se_tp(&p->se);
4427 }
4428
4429 static inline int util_fits_cpu(unsigned long util,
4430                                 unsigned long uclamp_min,
4431                                 unsigned long uclamp_max,
4432                                 int cpu)
4433 {
4434         unsigned long capacity_orig, capacity_orig_thermal;
4435         unsigned long capacity = capacity_of(cpu);
4436         bool fits, uclamp_max_fits;
4437
4438         /*
4439          * Check if the real util fits without any uclamp boost/cap applied.
4440          */
4441         fits = fits_capacity(util, capacity);
4442
4443         if (!uclamp_is_used())
4444                 return fits;
4445
4446         /*
4447          * We must use capacity_orig_of() for comparing against uclamp_min and
4448          * uclamp_max. We only care about capacity pressure (by using
4449          * capacity_of()) for comparing against the real util.
4450          *
4451          * If a task is boosted to 1024 for example, we don't want a tiny
4452          * pressure to skew the check whether it fits a CPU or not.
4453          *
4454          * Similarly if a task is capped to capacity_orig_of(little_cpu), it
4455          * should fit a little cpu even if there's some pressure.
4456          *
4457          * Only exception is for thermal pressure since it has a direct impact
4458          * on available OPP of the system.
4459          *
4460          * We honour it for uclamp_min only as a drop in performance level
4461          * could result in not getting the requested minimum performance level.
4462          *
4463          * For uclamp_max, we can tolerate a drop in performance level as the
4464          * goal is to cap the task. So it's okay if it's getting less.
4465          *
4466          * In case of capacity inversion, which is not handled yet, we should
4467          * honour the inverted capacity for both uclamp_min and uclamp_max all
4468          * the time.
4469          */
4470         capacity_orig = capacity_orig_of(cpu);
4471         capacity_orig_thermal = capacity_orig - arch_scale_thermal_pressure(cpu);
4472
4473         /*
4474          * We want to force a task to fit a cpu as implied by uclamp_max.
4475          * But we do have some corner cases to cater for..
4476          *
4477          *
4478          *                                 C=z
4479          *   |                             ___
4480          *   |                  C=y       |   |
4481          *   |_ _ _ _ _ _ _ _ _ ___ _ _ _ | _ | _ _ _ _ _  uclamp_max
4482          *   |      C=x        |   |      |   |
4483          *   |      ___        |   |      |   |
4484          *   |     |   |       |   |      |   |    (util somewhere in this region)
4485          *   |     |   |       |   |      |   |
4486          *   |     |   |       |   |      |   |
4487          *   +----------------------------------------
4488          *         cpu0        cpu1       cpu2
4489          *
4490          *   In the above example if a task is capped to a specific performance
4491          *   point, y, then when:
4492          *
4493          *   * util = 80% of x then it does not fit on cpu0 and should migrate
4494          *     to cpu1
4495          *   * util = 80% of y then it is forced to fit on cpu1 to honour
4496          *     uclamp_max request.
4497          *
4498          *   which is what we're enforcing here. A task always fits if
4499          *   uclamp_max <= capacity_orig. But when uclamp_max > capacity_orig,
4500          *   the normal upmigration rules should withhold still.
4501          *
4502          *   Only exception is when we are on max capacity, then we need to be
4503          *   careful not to block overutilized state. This is so because:
4504          *
4505          *     1. There's no concept of capping at max_capacity! We can't go
4506          *        beyond this performance level anyway.
4507          *     2. The system is being saturated when we're operating near
4508          *        max capacity, it doesn't make sense to block overutilized.
4509          */
4510         uclamp_max_fits = (capacity_orig == SCHED_CAPACITY_SCALE) && (uclamp_max == SCHED_CAPACITY_SCALE);
4511         uclamp_max_fits = !uclamp_max_fits && (uclamp_max <= capacity_orig);
4512         fits = fits || uclamp_max_fits;
4513
4514         /*
4515          *
4516          *                                 C=z
4517          *   |                             ___       (region a, capped, util >= uclamp_max)
4518          *   |                  C=y       |   |
4519          *   |_ _ _ _ _ _ _ _ _ ___ _ _ _ | _ | _ _ _ _ _ uclamp_max
4520          *   |      C=x        |   |      |   |
4521          *   |      ___        |   |      |   |      (region b, uclamp_min <= util <= uclamp_max)
4522          *   |_ _ _|_ _|_ _ _ _| _ | _ _ _| _ | _ _ _ _ _ uclamp_min
4523          *   |     |   |       |   |      |   |
4524          *   |     |   |       |   |      |   |      (region c, boosted, util < uclamp_min)
4525          *   +----------------------------------------
4526          *         cpu0        cpu1       cpu2
4527          *
4528          * a) If util > uclamp_max, then we're capped, we don't care about
4529          *    actual fitness value here. We only care if uclamp_max fits
4530          *    capacity without taking margin/pressure into account.
4531          *    See comment above.
4532          *
4533          * b) If uclamp_min <= util <= uclamp_max, then the normal
4534          *    fits_capacity() rules apply. Except we need to ensure that we
4535          *    enforce we remain within uclamp_max, see comment above.
4536          *
4537          * c) If util < uclamp_min, then we are boosted. Same as (b) but we
4538          *    need to take into account the boosted value fits the CPU without
4539          *    taking margin/pressure into account.
4540          *
4541          * Cases (a) and (b) are handled in the 'fits' variable already. We
4542          * just need to consider an extra check for case (c) after ensuring we
4543          * handle the case uclamp_min > uclamp_max.
4544          */
4545         uclamp_min = min(uclamp_min, uclamp_max);
4546         if (util < uclamp_min && capacity_orig != SCHED_CAPACITY_SCALE)
4547                 fits = fits && (uclamp_min <= capacity_orig_thermal);
4548
4549         return fits;
4550 }
4551
4552 static inline int task_fits_cpu(struct task_struct *p, int cpu)
4553 {
4554         unsigned long uclamp_min = uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MIN);
4555         unsigned long uclamp_max = uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MAX);
4556         unsigned long util = task_util_est(p);
4557         return util_fits_cpu(util, uclamp_min, uclamp_max, cpu);
4558 }
4559
4560 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq)
4561 {
4562         if (!sched_asym_cpucap_active())
4563                 return;
4564
4565         if (!p || p->nr_cpus_allowed == 1) {
4566                 rq->misfit_task_load = 0;
4567                 return;
4568         }
4569
4570         if (task_fits_cpu(p, cpu_of(rq))) {
4571                 rq->misfit_task_load = 0;
4572                 return;
4573         }
4574
4575         /*
4576          * Make sure that misfit_task_load will not be null even if
4577          * task_h_load() returns 0.
4578          */
4579         rq->misfit_task_load = max_t(unsigned long, task_h_load(p), 1);
4580 }
4581
4582 #else /* CONFIG_SMP */
4583
4584 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
4585 {
4586         return true;
4587 }
4588
4589 #define UPDATE_TG       0x0
4590 #define SKIP_AGE_LOAD   0x0
4591 #define DO_ATTACH       0x0
4592 #define DO_DETACH       0x0
4593
4594 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int not_used1)
4595 {
4596         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
4597 }
4598
4599 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
4600
4601 static inline void
4602 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
4603 static inline void
4604 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
4605
4606 static inline int newidle_balance(struct rq *rq, struct rq_flags *rf)
4607 {
4608         return 0;
4609 }
4610
4611 static inline void
4612 util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
4613
4614 static inline void
4615 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
4616
4617 static inline void
4618 util_est_update(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p,
4619                 bool task_sleep) {}
4620 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq) {}
4621
4622 #endif /* CONFIG_SMP */
4623
4624 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4625 {
4626 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
4627         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
4628
4629         if (d < 0)
4630                 d = -d;
4631
4632         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
4633                 schedstat_inc(cfs_rq->nr_spread_over);
4634 #endif
4635 }
4636
4637 static void
4638 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
4639 {
4640         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4641
4642         /*
4643          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
4644          * however the extra weight of the new task will slow them down a
4645          * little, place the new task so that it fits in the slot that
4646          * stays open at the end.
4647          */
4648         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
4649                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
4650
4651         /* sleeps up to a single latency don't count. */
4652         if (!initial) {
4653                 unsigned long thresh;
4654
4655                 if (se_is_idle(se))
4656                         thresh = sysctl_sched_min_granularity;
4657                 else
4658                         thresh = sysctl_sched_latency;
4659
4660                 /*
4661                  * Halve their sleep time's effect, to allow
4662                  * for a gentler effect of sleepers:
4663                  */
4664                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
4665                         thresh >>= 1;
4666
4667                 vruntime -= thresh;
4668         }
4669
4670         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
4671         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
4672 }
4673
4674 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
4675
4676 static inline bool cfs_bandwidth_used(void);
4677
4678 /*
4679  * MIGRATION
4680  *
4681  *      dequeue
4682  *        update_curr()
4683  *          update_min_vruntime()
4684  *        vruntime -= min_vruntime
4685  *
4686  *      enqueue
4687  *        update_curr()
4688  *          update_min_vruntime()
4689  *        vruntime += min_vruntime
4690  *
4691  * this way the vruntime transition between RQs is done when both
4692  * min_vruntime are up-to-date.
4693  *
4694  * WAKEUP (remote)
4695  *
4696  *      ->migrate_task_rq_fair() (p->state == TASK_WAKING)
4697  *        vruntime -= min_vruntime
4698  *
4699  *      enqueue
4700  *        update_curr()
4701  *          update_min_vruntime()
4702  *        vruntime += min_vruntime
4703  *
4704  * this way we don't have the most up-to-date min_vruntime on the originating
4705  * CPU and an up-to-date min_vruntime on the destination CPU.
4706  */
4707
4708 static void
4709 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4710 {
4711         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_MIGRATED);
4712         bool curr = cfs_rq->curr == se;
4713
4714         /*
4715          * If we're the current task, we must renormalise before calling
4716          * update_curr().
4717          */
4718         if (renorm && curr)
4719                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
4720
4721         update_curr(cfs_rq);
4722
4723         /*
4724          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
4725          * moment in time, instead of some random moment in the past. Being
4726          * placed in the past could significantly boost this task to the
4727          * fairness detriment of existing tasks.
4728          */
4729         if (renorm && !curr)
4730                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
4731
4732         /*
4733          * When enqueuing a sched_entity, we must:
4734          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
4735          *   - For group_entity, update its runnable_weight to reflect the new
4736          *     h_nr_running of its group cfs_rq.
4737          *   - For group_entity, update its weight to reflect the new share of
4738          *     its group cfs_rq
4739          *   - Add its new weight to cfs_rq->load.weight
4740          */
4741         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG | DO_ATTACH);
4742         se_update_runnable(se);
4743         update_cfs_group(se);
4744         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
4745
4746         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
4747                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
4748
4749         check_schedstat_required();
4750         update_stats_enqueue_fair(cfs_rq, se, flags);
4751         check_spread(cfs_rq, se);
4752         if (!curr)
4753                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
4754         se->on_rq = 1;
4755
4756         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
4757                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
4758                 if (!throttled_hierarchy(cfs_rq))
4759                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4760         }
4761 }
4762
4763 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
4764 {
4765         for_each_sched_entity(se) {
4766                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4767                 if (cfs_rq->last != se)
4768                         break;
4769
4770                 cfs_rq->last = NULL;
4771         }
4772 }
4773
4774 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
4775 {
4776         for_each_sched_entity(se) {
4777                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4778                 if (cfs_rq->next != se)
4779                         break;
4780
4781                 cfs_rq->next = NULL;
4782         }
4783 }
4784
4785 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
4786 {
4787         for_each_sched_entity(se) {
4788                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4789                 if (cfs_rq->skip != se)
4790                         break;
4791
4792                 cfs_rq->skip = NULL;
4793         }
4794 }
4795
4796 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4797 {
4798         if (cfs_rq->last == se)
4799                 __clear_buddies_last(se);
4800
4801         if (cfs_rq->next == se)
4802                 __clear_buddies_next(se);
4803
4804         if (cfs_rq->skip == se)
4805                 __clear_buddies_skip(se);
4806 }
4807
4808 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4809
4810 static void
4811 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4812 {
4813         int action = UPDATE_TG;
4814
4815         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)))
4816                 action |= DO_DETACH;
4817
4818         /*
4819          * Update run-time statistics of the 'current'.
4820          */
4821         update_curr(cfs_rq);
4822
4823         /*
4824          * When dequeuing a sched_entity, we must:
4825          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
4826          *   - For group_entity, update its runnable_weight to reflect the new
4827          *     h_nr_running of its group cfs_rq.
4828          *   - Subtract its previous weight from cfs_rq->load.weight.
4829          *   - For group entity, update its weight to reflect the new share
4830          *     of its group cfs_rq.
4831          */
4832         update_load_avg(cfs_rq, se, action);
4833         se_update_runnable(se);
4834
4835         update_stats_dequeue_fair(cfs_rq, se, flags);
4836
4837         clear_buddies(cfs_rq, se);
4838
4839         if (se != cfs_rq->curr)
4840                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4841         se->on_rq = 0;
4842         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
4843
4844         /*
4845          * Normalize after update_curr(); which will also have moved
4846          * min_vruntime if @se is the one holding it back. But before doing
4847          * update_min_vruntime() again, which will discount @se's position and
4848          * can move min_vruntime forward still more.
4849          */
4850         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
4851                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
4852
4853         /* return excess runtime on last dequeue */
4854         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4855
4856         update_cfs_group(se);
4857
4858         /*
4859          * Now advance min_vruntime if @se was the entity holding it back,
4860          * except when: DEQUEUE_SAVE && !DEQUEUE_MOVE, in this case we'll be
4861          * put back on, and if we advance min_vruntime, we'll be placed back
4862          * further than we started -- ie. we'll be penalized.
4863          */
4864         if ((flags & (DEQUEUE_SAVE | DEQUEUE_MOVE)) != DEQUEUE_SAVE)
4865                 update_min_vruntime(cfs_rq);
4866
4867         if (cfs_rq->nr_running == 0)
4868                 update_idle_cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
4869 }
4870
4871 /*
4872  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
4873  */
4874 static void
4875 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4876 {
4877         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
4878         struct sched_entity *se;
4879         s64 delta;
4880
4881         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
4882         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
4883         if (delta_exec > ideal_runtime) {
4884                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4885                 /*
4886                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
4887                  * re-elected due to buddy favours.
4888                  */
4889                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
4890                 return;
4891         }
4892
4893         /*
4894          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
4895          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
4896          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
4897          */
4898         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
4899                 return;
4900
4901         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
4902         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
4903
4904         if (delta < 0)
4905                 return;
4906
4907         if (delta > ideal_runtime)
4908                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4909 }
4910
4911 static void
4912 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4913 {
4914         clear_buddies(cfs_rq, se);
4915
4916         /* 'current' is not kept within the tree. */
4917         if (se->on_rq) {
4918                 /*
4919                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
4920                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
4921                  * runqueue.
4922                  */
4923                 update_stats_wait_end_fair(cfs_rq, se);
4924                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4925                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4926         }
4927
4928         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
4929         cfs_rq->curr = se;
4930
4931         /*
4932          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
4933          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
4934          * when there are only lesser-weight tasks around):
4935          */
4936         if (schedstat_enabled() &&
4937             rq_of(cfs_rq)->cfs.load.weight >= 2*se->load.weight) {
4938                 struct sched_statistics *stats;
4939
4940                 stats = __schedstats_from_se(se);
4941                 __schedstat_set(stats->slice_max,
4942                                 max((u64)stats->slice_max,
4943                                     se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime));
4944         }
4945
4946         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
4947 }
4948
4949 static int
4950 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
4951
4952 /*
4953  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
4954  * 1) keep things fair between processes/task groups
4955  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
4956  * 3) pick the "last" process, for cache locality
4957  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
4958  */
4959 static struct sched_entity *
4960 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4961 {
4962         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
4963         struct sched_entity *se;
4964
4965         /*
4966          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
4967          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
4968          */
4969         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
4970                 left = curr;
4971
4972         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
4973
4974         /*
4975          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
4976          * be done without getting too unfair.
4977          */
4978         if (cfs_rq->skip && cfs_rq->skip == se) {
4979                 struct sched_entity *second;
4980
4981                 if (se == curr) {
4982                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
4983                 } else {
4984                         second = __pick_next_entity(se);
4985                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
4986                                 second = curr;
4987                 }
4988
4989                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
4990                         se = second;
4991         }
4992
4993         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1) {
4994                 /*
4995                  * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
4996                  */
4997                 se = cfs_rq->next;
4998         } else if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1) {
4999                 /*
5000                  * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
5001                  */
5002                 se = cfs_rq->last;
5003         }
5004
5005         return se;
5006 }
5007
5008 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
5009
5010 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
5011 {
5012         /*
5013          * If still on the runqueue then deactivate_task()
5014          * was not called and update_curr() has to be done:
5015          */
5016         if (prev->on_rq)
5017                 update_curr(cfs_rq);
5018
5019         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
5020         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
5021
5022         check_spread(cfs_rq, prev);
5023
5024         if (prev->on_rq) {
5025                 update_stats_wait_start_fair(cfs_rq, prev);
5026                 /* Put 'current' back into the tree. */
5027                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
5028                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
5029                 update_load_avg(cfs_rq, prev, 0);
5030         }
5031         cfs_rq->curr = NULL;
5032 }
5033
5034 static void
5035 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
5036 {
5037         /*
5038          * Update run-time statistics of the 'current'.
5039          */
5040         update_curr(cfs_rq);
5041
5042         /*
5043          * Ensure that runnable average is periodically updated.
5044          */
5045         update_load_avg(cfs_rq, curr, UPDATE_TG);
5046         update_cfs_group(curr);
5047
5048 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
5049         /*
5050          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
5051          * validating it and just reschedule.
5052          */
5053         if (queued) {
5054                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
5055                 return;
5056         }
5057         /*
5058          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
5059          */
5060         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
5061                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
5062                 return;
5063 #endif
5064
5065         if (cfs_rq->nr_running > 1)
5066                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
5067 }
5068
5069
5070 /**************************************************
5071  * CFS bandwidth control machinery
5072  */
5073
5074 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
5075
5076 #ifdef CONFIG_JUMP_LABEL
5077 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
5078
5079 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
5080 {
5081         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
5082 }
5083
5084 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
5085 {
5086         static_key_slow_inc_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
5087 }
5088
5089 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
5090 {
5091         static_key_slow_dec_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
5092 }
5093 #else /* CONFIG_JUMP_LABEL */
5094 static bool cfs_bandwidth_used(void)
5095 {
5096         return true;
5097 }
5098
5099 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
5100 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
5101 #endif /* CONFIG_JUMP_LABEL */
5102
5103 /*
5104  * default period for cfs group bandwidth.
5105  * default: 0.1s, units: nanoseconds
5106  */
5107 static inline u64 default_cfs_period(void)
5108 {
5109         return 100000000ULL;
5110 }
5111
5112 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
5113 {
5114         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
5115 }
5116
5117 /*
5118  * Replenish runtime according to assigned quota. We use sched_clock_cpu
5119  * directly instead of rq->clock to avoid adding additional synchronization
5120  * around rq->lock.
5121  *
5122  * requires cfs_b->lock
5123  */
5124 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5125 {
5126         s64 runtime;
5127
5128         if (unlikely(cfs_b->quota == RUNTIME_INF))
5129                 return;
5130
5131         cfs_b->runtime += cfs_b->quota;
5132         runtime = cfs_b->runtime_snap - cfs_b->runtime;
5133         if (runtime > 0) {
5134                 cfs_b->burst_time += runtime;
5135                 cfs_b->nr_burst++;
5136         }
5137
5138         cfs_b->runtime = min(cfs_b->runtime, cfs_b->quota + cfs_b->burst);
5139         cfs_b->runtime_snap = cfs_b->runtime;
5140 }
5141
5142 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
5143 {
5144         return &tg->cfs_bandwidth;
5145 }
5146
5147 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
5148 static int __assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
5149                                    struct cfs_rq *cfs_rq, u64 target_runtime)
5150 {
5151         u64 min_amount, amount = 0;
5152
5153         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
5154
5155         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
5156         min_amount = target_runtime - cfs_rq->runtime_remaining;
5157
5158         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
5159                 amount = min_amount;
5160         else {
5161                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
5162
5163                 if (cfs_b->runtime > 0) {
5164                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
5165                         cfs_b->runtime -= amount;
5166                         cfs_b->idle = 0;
5167                 }
5168         }
5169
5170         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
5171
5172         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
5173 }
5174
5175 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
5176 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5177 {
5178         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
5179         int ret;
5180
5181         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5182         ret = __assign_cfs_rq_runtime(cfs_b, cfs_rq, sched_cfs_bandwidth_slice());
5183         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5184
5185         return ret;
5186 }
5187
5188 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
5189 {
5190         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
5191         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
5192
5193         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
5194                 return;
5195
5196         if (cfs_rq->throttled)
5197                 return;
5198         /*
5199          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
5200          * hierarchy can be throttled
5201          */
5202         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
5203                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
5204 }
5205
5206 static __always_inline
5207 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
5208 {
5209         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
5210                 return;
5211
5212         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
5213 }
5214
5215 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
5216 {
5217         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
5218 }
5219
5220 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
5221 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
5222 {
5223         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
5224 }
5225
5226 /*
5227  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
5228  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
5229  * load-balance operations.
5230  */
5231 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
5232                                     int src_cpu, int dest_cpu)
5233 {
5234         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
5235
5236         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
5237         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
5238
5239         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
5240                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
5241 }
5242
5243 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
5244 {
5245         struct rq *rq = data;
5246         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5247
5248         cfs_rq->throttle_count--;
5249         if (!cfs_rq->throttle_count) {
5250                 cfs_rq->throttled_clock_pelt_time += rq_clock_pelt(rq) -
5251                                              cfs_rq->throttled_clock_pelt;
5252
5253                 /* Add cfs_rq with load or one or more already running entities to the list */
5254                 if (!cfs_rq_is_decayed(cfs_rq))
5255                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
5256         }
5257
5258         return 0;
5259 }
5260
5261 static int tg_throttle_down(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         /* group is entering throttled state, stop time */
5267         if (!cfs_rq->throttle_count) {
5268                 cfs_rq->throttled_clock_pelt = rq_clock_pelt(rq);
5269                 list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
5270         }
5271         cfs_rq->throttle_count++;
5272
5273         return 0;
5274 }
5275
5276 static bool throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
5277 {
5278         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5279         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
5280         struct sched_entity *se;
5281         long task_delta, idle_task_delta, dequeue = 1;
5282
5283         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5284         /* This will start the period timer if necessary */
5285         if (__assign_cfs_rq_runtime(cfs_b, cfs_rq, 1)) {
5286                 /*
5287                  * We have raced with bandwidth becoming available, and if we
5288                  * actually throttled the timer might not unthrottle us for an
5289                  * entire period. We additionally needed to make sure that any
5290                  * subsequent check_cfs_rq_runtime calls agree not to throttle
5291                  * us, as we may commit to do cfs put_prev+pick_next, so we ask
5292                  * for 1ns of runtime rather than just check cfs_b.
5293                  */
5294                 dequeue = 0;
5295         } else {
5296                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->throttled_list,
5297                                   &cfs_b->throttled_cfs_rq);
5298         }
5299         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5300
5301         if (!dequeue)
5302                 return false;  /* Throttle no longer required. */
5303
5304         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
5305
5306         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
5307         rcu_read_lock();
5308         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
5309         rcu_read_unlock();
5310
5311         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5312         idle_task_delta = cfs_rq->idle_h_nr_running;
5313         for_each_sched_entity(se) {
5314                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
5315                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
5316                 if (!se->on_rq)
5317                         goto done;
5318
5319                 dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
5320
5321                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
5322                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5323
5324                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
5325                 qcfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_task_delta;
5326
5327                 if (qcfs_rq->load.weight) {
5328                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
5329                         se = parent_entity(se);
5330                         break;
5331                 }
5332         }
5333
5334         for_each_sched_entity(se) {
5335                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
5336                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
5337                 if (!se->on_rq)
5338                         goto done;
5339
5340                 update_load_avg(qcfs_rq, se, 0);
5341                 se_update_runnable(se);
5342
5343                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
5344                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5345
5346                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
5347                 qcfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_task_delta;
5348         }
5349
5350         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
5351         sub_nr_running(rq, task_delta);
5352
5353 done:
5354         /*
5355          * Note: distribution will already see us throttled via the
5356          * throttled-list.  rq->lock protects completion.
5357          */
5358         cfs_rq->throttled = 1;
5359         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
5360         return true;
5361 }
5362
5363 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
5364 {
5365         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5366         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
5367         struct sched_entity *se;
5368         long task_delta, idle_task_delta;
5369
5370         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
5371
5372         cfs_rq->throttled = 0;
5373
5374         update_rq_clock(rq);
5375
5376         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5377         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
5378         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
5379         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5380
5381         /* update hierarchical throttle state */
5382         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
5383
5384         if (!cfs_rq->load.weight) {
5385                 if (!cfs_rq->on_list)
5386                         return;
5387                 /*
5388                  * Nothing to run but something to decay (on_list)?
5389                  * Complete the branch.
5390                  */
5391                 for_each_sched_entity(se) {
5392                         if (list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq_of(se)))
5393                                 break;
5394                 }
5395                 goto unthrottle_throttle;
5396         }
5397
5398         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5399         idle_task_delta = cfs_rq->idle_h_nr_running;
5400         for_each_sched_entity(se) {
5401                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
5402
5403                 if (se->on_rq)
5404                         break;
5405                 enqueue_entity(qcfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
5406
5407                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
5408                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5409
5410                 qcfs_rq->h_nr_running += task_delta;
5411                 qcfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
5412
5413                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5414                 if (cfs_rq_throttled(qcfs_rq))
5415                         goto unthrottle_throttle;
5416         }
5417
5418         for_each_sched_entity(se) {
5419                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
5420
5421                 update_load_avg(qcfs_rq, se, UPDATE_TG);
5422                 se_update_runnable(se);
5423
5424                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
5425                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5426
5427                 qcfs_rq->h_nr_running += task_delta;
5428                 qcfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
5429
5430                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5431                 if (cfs_rq_throttled(qcfs_rq))
5432                         goto unthrottle_throttle;
5433         }
5434
5435         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
5436         add_nr_running(rq, task_delta);
5437
5438 unthrottle_throttle:
5439         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
5440
5441         /* Determine whether we need to wake up potentially idle CPU: */
5442         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
5443                 resched_curr(rq);
5444 }
5445
5446 static void distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5447 {
5448         struct cfs_rq *cfs_rq;
5449         u64 runtime, remaining = 1;
5450
5451         rcu_read_lock();
5452         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
5453                                 throttled_list) {
5454                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5455                 struct rq_flags rf;
5456
5457                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
5458                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5459                         goto next;
5460
5461                 /* By the above check, this should never be true */
5462                 SCHED_WARN_ON(cfs_rq->runtime_remaining > 0);
5463
5464                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5465                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
5466                 if (runtime > cfs_b->runtime)
5467                         runtime = cfs_b->runtime;
5468                 cfs_b->runtime -= runtime;
5469                 remaining = cfs_b->runtime;
5470                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5471
5472                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
5473
5474                 /* we check whether we're throttled above */
5475                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
5476                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
5477
5478 next:
5479                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
5480
5481                 if (!remaining)
5482                         break;
5483         }
5484         rcu_read_unlock();
5485 }
5486
5487 /*
5488  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
5489  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
5490  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
5491  * used to track this state.
5492  */
5493 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun, unsigned long flags)
5494 {
5495         int throttled;
5496
5497         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
5498         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
5499                 goto out_deactivate;
5500
5501         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
5502         cfs_b->nr_periods += overrun;
5503
5504         /* Refill extra burst quota even if cfs_b->idle */
5505         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
5506
5507         /*
5508          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
5509          * we're going inactive then everything else can be deferred
5510          */
5511         if (cfs_b->idle && !throttled)
5512                 goto out_deactivate;
5513
5514         if (!throttled) {
5515                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
5516                 cfs_b->idle = 1;
5517                 return 0;
5518         }
5519
5520         /* account preceding periods in which throttling occurred */
5521         cfs_b->nr_throttled += overrun;
5522
5523         /*
5524          * This check is repeated as we release cfs_b->lock while we unthrottle.
5525          */
5526         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
5527                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5528                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
5529                 distribute_cfs_runtime(cfs_b);
5530                 raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
5531
5532                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
5533         }
5534
5535         /*
5536          * While we are ensured activity in the period following an
5537          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
5538          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
5539          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
5540          */
5541         cfs_b->idle = 0;
5542
5543         return 0;
5544
5545 out_deactivate:
5546         return 1;
5547 }
5548
5549 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
5550 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
5551 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
5552 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
5553 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
5554 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
5555
5556 /*
5557  * Are we near the end of the current quota period?
5558  *
5559  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
5560  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
5561  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
5562  */
5563 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
5564 {
5565         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
5566         s64 remaining;
5567
5568         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
5569         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
5570                 return 1;
5571
5572         /* is a quota refresh about to occur? */
5573         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
5574         if (remaining < (s64)min_expire)
5575                 return 1;
5576
5577         return 0;
5578 }
5579
5580 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5581 {
5582         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
5583
5584         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
5585         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
5586                 return;
5587
5588         /* don't push forwards an existing deferred unthrottle */
5589         if (cfs_b->slack_started)
5590                 return;
5591         cfs_b->slack_started = true;
5592
5593         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
5594                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
5595                         HRTIMER_MODE_REL);
5596 }
5597
5598 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
5599 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5600 {
5601         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
5602         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
5603
5604         if (slack_runtime <= 0)
5605                 return;
5606
5607         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5608         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF) {
5609                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
5610
5611                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
5612                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
5613                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
5614                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
5615         }
5616         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5617
5618         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
5619         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
5620 }
5621
5622 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5623 {
5624         if (!cfs_bandwidth_used())
5625                 return;
5626
5627         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
5628                 return;
5629
5630         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
5631 }
5632
5633 /*
5634  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
5635  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
5636  */
5637 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5638 {
5639         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
5640         unsigned long flags;
5641
5642         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
5643         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
5644         cfs_b->slack_started = false;
5645
5646         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
5647                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5648                 return;
5649         }
5650
5651         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
5652                 runtime = cfs_b->runtime;
5653
5654         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5655
5656         if (!runtime)
5657                 return;
5658
5659         distribute_cfs_runtime(cfs_b);
5660 }
5661
5662 /*
5663  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
5664  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
5665  * runtime as update_curr() throttling can not trigger until it's on-rq.
5666  */
5667 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
5668 {
5669         if (!cfs_bandwidth_used())
5670                 return;
5671
5672         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
5673         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
5674                 return;
5675
5676         /* ensure the group is not already throttled */
5677         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5678                 return;
5679
5680         /* update runtime allocation */
5681         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
5682         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
5683                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
5684 }
5685
5686 static void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu)
5687 {
5688         struct cfs_rq *pcfs_rq, *cfs_rq;
5689
5690         if (!cfs_bandwidth_used())
5691                 return;
5692
5693         if (!tg->parent)
5694                 return;
5695
5696         cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
5697         pcfs_rq = tg->parent->cfs_rq[cpu];
5698
5699         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
5700         cfs_rq->throttled_clock_pelt = rq_clock_pelt(cpu_rq(cpu));
5701 }
5702
5703 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
5704 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5705 {
5706         if (!cfs_bandwidth_used())
5707                 return false;
5708
5709         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
5710                 return false;
5711
5712         /*
5713          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
5714          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
5715          */
5716         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5717                 return true;
5718
5719         return throttle_cfs_rq(cfs_rq);
5720 }
5721
5722 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
5723 {
5724         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
5725                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
5726
5727         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
5728
5729         return HRTIMER_NORESTART;
5730 }
5731
5732 extern const u64 max_cfs_quota_period;
5733
5734 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
5735 {
5736         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
5737                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
5738         unsigned long flags;
5739         int overrun;
5740         int idle = 0;
5741         int count = 0;
5742
5743         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
5744         for (;;) {
5745                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
5746                 if (!overrun)
5747                         break;
5748
5749                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun, flags);
5750
5751                 if (++count > 3) {
5752                         u64 new, old = ktime_to_ns(cfs_b->period);
5753
5754                         /*
5755                          * Grow period by a factor of 2 to avoid losing precision.
5756                          * Precision loss in the quota/period ratio can cause __cfs_schedulable
5757                          * to fail.
5758                          */
5759                         new = old * 2;
5760                         if (new < max_cfs_quota_period) {
5761                                 cfs_b->period = ns_to_ktime(new);
5762                                 cfs_b->quota *= 2;
5763                                 cfs_b->burst *= 2;
5764
5765                                 pr_warn_ratelimited(
5766         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, scaling up (new cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
5767                                         smp_processor_id(),
5768                                         div_u64(new, NSEC_PER_USEC),
5769                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
5770                         } else {
5771                                 pr_warn_ratelimited(
5772         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, but cannot scale up without losing precision (cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
5773                                         smp_processor_id(),
5774                                         div_u64(old, NSEC_PER_USEC),
5775                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
5776                         }
5777
5778                         /* reset count so we don't come right back in here */
5779                         count = 0;
5780                 }
5781         }
5782         if (idle)
5783                 cfs_b->period_active = 0;
5784         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5785
5786         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
5787 }
5788
5789 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5790 {
5791         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
5792         cfs_b->runtime = 0;
5793         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
5794         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
5795         cfs_b->burst = 0;
5796
5797         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
5798         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
5799         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
5800         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
5801         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
5802         cfs_b->slack_started = false;
5803 }
5804
5805 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5806 {
5807         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
5808         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
5809 }
5810
5811 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5812 {
5813         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
5814
5815         if (cfs_b->period_active)
5816                 return;
5817
5818         cfs_b->period_active = 1;
5819         hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
5820         hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
5821 }
5822
5823 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5824 {
5825         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
5826         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
5827                 return;
5828
5829         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
5830         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
5831 }
5832
5833 /*
5834  * Both these CPU hotplug callbacks race against unregister_fair_sched_group()
5835  *
5836  * The race is harmless, since modifying bandwidth settings of unhooked group
5837  * bits doesn't do much.
5838  */
5839
5840 /* cpu online callback */
5841 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
5842 {
5843         struct task_group *tg;
5844
5845         lockdep_assert_rq_held(rq);
5846
5847         rcu_read_lock();
5848         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5849                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &tg->cfs_bandwidth;
5850                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5851
5852                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5853                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
5854                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5855         }
5856         rcu_read_unlock();
5857 }
5858
5859 /* cpu offline callback */
5860 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
5861 {
5862         struct task_group *tg;
5863
5864         lockdep_assert_rq_held(rq);
5865
5866         rcu_read_lock();
5867         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5868                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5869
5870                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
5871                         continue;
5872
5873                 /*
5874                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
5875                  * there's some valid quota amount
5876                  */
5877                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
5878                 /*
5879                  * Offline rq is schedulable till CPU is completely disabled
5880                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
5881                  */
5882                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
5883
5884                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5885                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
5886         }
5887         rcu_read_unlock();
5888 }
5889
5890 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5891
5892 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
5893 {
5894         return false;
5895 }
5896
5897 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
5898 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
5899 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5900 static inline void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu) {}
5901 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5902
5903 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
5904 {
5905         return 0;
5906 }
5907
5908 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
5909 {
5910         return 0;
5911 }
5912
5913 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
5914                                     int src_cpu, int dest_cpu)
5915 {
5916         return 0;
5917 }
5918
5919 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5920
5921 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5922 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5923 #endif
5924
5925 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
5926 {
5927         return NULL;
5928 }
5929 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5930 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
5931 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
5932
5933 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5934
5935 /**************************************************
5936  * CFS operations on tasks:
5937  */
5938
5939 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
5940 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5941 {
5942         struct sched_entity *se = &p->se;
5943         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5944
5945         SCHED_WARN_ON(task_rq(p) != rq);
5946
5947         if (rq->cfs.h_nr_running > 1) {
5948                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
5949                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
5950                 s64 delta = slice - ran;
5951
5952                 if (delta < 0) {
5953                         if (task_current(rq, p))
5954                                 resched_curr(rq);
5955                         return;
5956                 }
5957                 hrtick_start(rq, delta);
5958         }
5959 }
5960
5961 /*
5962  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
5963  * current task is from our class and nr_running is low enough
5964  * to matter.
5965  */
5966 static void hrtick_update(struct rq *rq)
5967 {
5968         struct task_struct *curr = rq->curr;
5969
5970         if (!hrtick_enabled_fair(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
5971                 return;
5972
5973         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
5974                 hrtick_start_fair(rq, curr);
5975 }
5976 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
5977 static inline void
5978 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5979 {
5980 }
5981
5982 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
5983 {
5984 }
5985 #endif
5986
5987 #ifdef CONFIG_SMP
5988 static inline bool cpu_overutilized(int cpu)
5989 {
5990         return !fits_capacity(cpu_util_cfs(cpu), capacity_of(cpu));
5991 }
5992
5993 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq)
5994 {
5995         if (!READ_ONCE(rq->rd->overutilized) && cpu_overutilized(rq->cpu)) {
5996                 WRITE_ONCE(rq->rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
5997                 trace_sched_overutilized_tp(rq->rd, SG_OVERUTILIZED);
5998         }
5999 }
6000 #else
6001 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq) { }
6002 #endif
6003
6004 /* Runqueue only has SCHED_IDLE tasks enqueued */
6005 static int sched_idle_rq(struct rq *rq)
6006 {
6007         return unlikely(rq->nr_running == rq->cfs.idle_h_nr_running &&
6008                         rq->nr_running);
6009 }
6010
6011 /*
6012  * Returns true if cfs_rq only has SCHED_IDLE entities enqueued. Note the use
6013  * of idle_nr_running, which does not consider idle descendants of normal
6014  * entities.
6015  */
6016 static bool sched_idle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
6017 {
6018         return cfs_rq->nr_running &&
6019                 cfs_rq->nr_running == cfs_rq->idle_nr_running;
6020 }
6021
6022 #ifdef CONFIG_SMP
6023 static int sched_idle_cpu(int cpu)
6024 {
6025         return sched_idle_rq(cpu_rq(cpu));
6026 }
6027 #endif
6028
6029 /*
6030  * The enqueue_task method is called before nr_running is
6031  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
6032  * then put the task into the rbtree:
6033  */
6034 static void
6035 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
6036 {
6037         struct cfs_rq *cfs_rq;
6038         struct sched_entity *se = &p->se;
6039         int idle_h_nr_running = task_has_idle_policy(p);
6040         int task_new = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP);
6041
6042         /*
6043          * The code below (indirectly) updates schedutil which looks at
6044          * the cfs_rq utilization to select a frequency.
6045          * Let's add the task's estimated utilization to the cfs_rq's
6046          * estimated utilization, before we update schedutil.
6047          */
6048         util_est_enqueue(&rq->cfs, p);
6049
6050         /*
6051          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
6052          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
6053          * passed.
6054          */
6055         if (p->in_iowait)
6056                 cpufreq_update_util(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
6057
6058         for_each_sched_entity(se) {
6059                 if (se->on_rq)
6060                         break;
6061                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6062                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
6063
6064                 cfs_rq->h_nr_running++;
6065                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_h_nr_running;
6066
6067                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
6068                         idle_h_nr_running = 1;
6069
6070                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
6071                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6072                         goto enqueue_throttle;
6073
6074                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
6075         }
6076
6077         for_each_sched_entity(se) {
6078                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6079
6080                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
6081                 se_update_runnable(se);
6082                 update_cfs_group(se);
6083
6084                 cfs_rq->h_nr_running++;
6085                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_h_nr_running;
6086
6087                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
6088                         idle_h_nr_running = 1;
6089
6090                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
6091                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6092                         goto enqueue_throttle;
6093         }
6094
6095         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
6096         add_nr_running(rq, 1);
6097
6098         /*
6099          * Since new tasks are assigned an initial util_avg equal to
6100          * half of the spare capacity of their CPU, tiny tasks have the
6101          * ability to cross the overutilized threshold, which will
6102          * result in the load balancer ruining all the task placement
6103          * done by EAS. As a way to mitigate that effect, do not account
6104          * for the first enqueue operation of new tasks during the
6105          * overutilized flag detection.
6106          *
6107          * A better way of solving this problem would be to wait for
6108          * the PELT signals of tasks to converge before taking them
6109          * into account, but that is not straightforward to implement,
6110          * and the following generally works well enough in practice.
6111          */
6112         if (!task_new)
6113                 update_overutilized_status(rq);
6114
6115 enqueue_throttle:
6116         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
6117
6118         hrtick_update(rq);
6119 }
6120
6121 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
6122
6123 /*
6124  * The dequeue_task method is called before nr_running is
6125  * decreased. We remove the task from the rbtree and
6126  * update the fair scheduling stats:
6127  */
6128 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
6129 {
6130         struct cfs_rq *cfs_rq;
6131         struct sched_entity *se = &p->se;
6132         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
6133         int idle_h_nr_running = task_has_idle_policy(p);
6134         bool was_sched_idle = sched_idle_rq(rq);
6135
6136         util_est_dequeue(&rq->cfs, p);
6137
6138         for_each_sched_entity(se) {
6139                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6140                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
6141
6142                 cfs_rq->h_nr_running--;
6143                 cfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_h_nr_running;
6144
6145                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
6146                         idle_h_nr_running = 1;
6147
6148                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
6149                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6150                         goto dequeue_throttle;
6151
6152                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
6153                 if (cfs_rq->load.weight) {
6154                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
6155                         se = parent_entity(se);
6156                         /*
6157                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
6158                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
6159                          */
6160                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
6161                                 set_next_buddy(se);
6162                         break;
6163                 }
6164                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
6165         }
6166
6167         for_each_sched_entity(se) {
6168                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6169
6170                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
6171                 se_update_runnable(se);
6172                 update_cfs_group(se);
6173
6174                 cfs_rq->h_nr_running--;
6175                 cfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_h_nr_running;
6176
6177                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
6178                         idle_h_nr_running = 1;
6179
6180                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
6181                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6182                         goto dequeue_throttle;
6183
6184         }
6185
6186         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
6187         sub_nr_running(rq, 1);
6188
6189         /* balance early to pull high priority tasks */
6190         if (unlikely(!was_sched_idle && sched_idle_rq(rq)))
6191                 rq->next_balance = jiffies;
6192
6193 dequeue_throttle:
6194         util_est_update(&rq->cfs, p, task_sleep);
6195         hrtick_update(rq);
6196 }
6197
6198 #ifdef CONFIG_SMP
6199
6200 /* Working cpumask for: load_balance, load_balance_newidle. */
6201 static DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
6202 static DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, select_rq_mask);
6203
6204 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
6205
6206 static struct {
6207         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
6208         atomic_t nr_cpus;
6209         int has_blocked;                /* Idle CPUS has blocked load */
6210         int needs_update;               /* Newly idle CPUs need their next_balance collated */
6211         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
6212         unsigned long next_blocked;     /* Next update of blocked load in jiffies */
6213 } nohz ____cacheline_aligned;
6214
6215 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
6216
6217 static unsigned long cpu_load(struct rq *rq)
6218 {
6219         return cfs_rq_load_avg(&rq->cfs);
6220 }
6221
6222 /*
6223  * cpu_load_without - compute CPU load without any contributions from *p
6224  * @cpu: the CPU which load is requested
6225  * @p: the task which load should be discounted
6226  *
6227  * The load of a CPU is defined by the load of tasks currently enqueued on that
6228  * CPU as well as tasks which are currently sleeping after an execution on that
6229  * CPU.
6230  *
6231  * This method returns the load of the specified CPU by discounting the load of
6232  * the specified task, whenever the task is currently contributing to the CPU
6233  * load.
6234  */
6235 static unsigned long cpu_load_without(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6236 {
6237         struct cfs_rq *cfs_rq;
6238         unsigned int load;
6239
6240         /* Task has no contribution or is new */
6241         if (cpu_of(rq) != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
6242                 return cpu_load(rq);
6243
6244         cfs_rq = &rq->cfs;
6245         load = READ_ONCE(cfs_rq->avg.load_avg);
6246
6247         /* Discount task's util from CPU's util */
6248         lsub_positive(&load, task_h_load(p));
6249
6250         return load;
6251 }
6252
6253 static unsigned long cpu_runnable(struct rq *rq)
6254 {
6255         return cfs_rq_runnable_avg(&rq->cfs);
6256 }
6257
6258 static unsigned long cpu_runnable_without(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6259 {
6260         struct cfs_rq *cfs_rq;
6261         unsigned int runnable;
6262
6263         /* Task has no contribution or is new */
6264         if (cpu_of(rq) != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
6265                 return cpu_runnable(rq);
6266
6267         cfs_rq = &rq->cfs;
6268         runnable = READ_ONCE(cfs_rq->avg.runnable_avg);
6269
6270         /* Discount task's runnable from CPU's runnable */
6271         lsub_positive(&runnable, p->se.avg.runnable_avg);
6272
6273         return runnable;
6274 }
6275
6276 static unsigned long capacity_of(int cpu)
6277 {
6278         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
6279 }
6280
6281 static void record_wakee(struct task_struct *p)
6282 {
6283         /*
6284          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
6285          * jiffy will not have built up many flips.
6286          */
6287         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
6288                 current->wakee_flips >>= 1;
6289                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
6290         }
6291
6292         if (current->last_wakee != p) {
6293                 current->last_wakee = p;
6294                 current->wakee_flips++;
6295         }
6296 }
6297
6298 /*
6299  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
6300  *
6301  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
6302  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
6303  *
6304  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
6305  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
6306  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
6307  *
6308  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
6309  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
6310  *
6311  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
6312  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
6313  * socket size.
6314  */
6315 static int wake_wide(struct task_struct *p)
6316 {
6317         unsigned int master = current->wakee_flips;
6318         unsigned int slave = p->wakee_flips;
6319         int factor = __this_cpu_read(sd_llc_size);
6320
6321         if (master < slave)
6322                 swap(master, slave);
6323         if (slave < factor || master < slave * factor)
6324                 return 0;
6325         return 1;
6326 }
6327
6328 /*
6329  * The purpose of wake_affine() is to quickly determine on which CPU we can run
6330  * soonest. For the purpose of speed we only consider the waking and previous
6331  * CPU.
6332  *
6333  * wake_affine_idle() - only considers 'now', it check if the waking CPU is
6334  *                      cache-affine and is (or will be) idle.
6335  *
6336  * wake_affine_weight() - considers the weight to reflect the average
6337  *                        scheduling latency of the CPUs. This seems to work
6338  *                        for the overloaded case.
6339  */
6340 static int
6341 wake_affine_idle(int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
6342 {
6343         /*
6344          * If this_cpu is idle, it implies the wakeup is from interrupt
6345          * context. Only allow the move if cache is shared. Otherwise an
6346          * interrupt intensive workload could force all tasks onto one
6347          * node depending on the IO topology or IRQ affinity settings.
6348          *
6349          * If the prev_cpu is idle and cache affine then avoid a migration.
6350          * There is no guarantee that the cache hot data from an interrupt
6351          * is more important than cache hot data on the prev_cpu and from
6352          * a cpufreq perspective, it's better to have higher utilisation
6353          * on one CPU.
6354          */
6355         if (available_idle_cpu(this_cpu) && cpus_share_cache(this_cpu, prev_cpu))
6356                 return available_idle_cpu(prev_cpu) ? prev_cpu : this_cpu;
6357
6358         if (sync && cpu_rq(this_cpu)->nr_running == 1)
6359                 return this_cpu;
6360
6361         if (available_idle_cpu(prev_cpu))
6362                 return prev_cpu;
6363
6364         return nr_cpumask_bits;
6365 }
6366
6367 static int
6368 wake_affine_weight(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
6369                    int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
6370 {
6371         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
6372         unsigned long task_load;
6373
6374         this_eff_load = cpu_load(cpu_rq(this_cpu));
6375
6376         if (sync) {
6377                 unsigned long current_load = task_h_load(current);
6378
6379                 if (current_load > this_eff_load)
6380                         return this_cpu;
6381
6382                 this_eff_load -= current_load;
6383         }
6384
6385         task_load = task_h_load(p);
6386
6387         this_eff_load += task_load;
6388         if (sched_feat(WA_BIAS))
6389                 this_eff_load *= 100;
6390         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
6391
6392         prev_eff_load = cpu_load(cpu_rq(prev_cpu));
6393         prev_eff_load -= task_load;
6394         if (sched_feat(WA_BIAS))
6395                 prev_eff_load *= 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
6396         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
6397
6398         /*
6399          * If sync, adjust the weight of prev_eff_load such that if
6400          * prev_eff == this_eff that select_idle_sibling() will consider
6401          * stacking the wakee on top of the waker if no other CPU is
6402          * idle.
6403          */
6404         if (sync)
6405                 prev_eff_load += 1;
6406
6407         return this_eff_load < prev_eff_load ? this_cpu : nr_cpumask_bits;
6408 }
6409
6410 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
6411                        int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
6412 {
6413         int target = nr_cpumask_bits;
6414
6415         if (sched_feat(WA_IDLE))
6416                 target = wake_affine_idle(this_cpu, prev_cpu, sync);
6417
6418         if (sched_feat(WA_WEIGHT) && target == nr_cpumask_bits)
6419                 target = wake_affine_weight(sd, p, this_cpu, prev_cpu, sync);
6420
6421         schedstat_inc(p->stats.nr_wakeups_affine_attempts);
6422         if (target == nr_cpumask_bits)
6423                 return prev_cpu;
6424
6425         schedstat_inc(sd->ttwu_move_affine);
6426         schedstat_inc(p->stats.nr_wakeups_affine);
6427         return target;
6428 }
6429
6430 static struct sched_group *
6431 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int this_cpu);
6432
6433 /*
6434  * find_idlest_group_cpu - find the idlest CPU among the CPUs in the group.
6435  */
6436 static int
6437 find_idlest_group_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
6438 {
6439         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
6440         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
6441         u64 latest_idle_timestamp = 0;
6442         int least_loaded_cpu = this_cpu;
6443         int shallowest_idle_cpu = -1;
6444         int i;
6445
6446         /* Check if we have any choice: */
6447         if (group->group_weight == 1)
6448                 return cpumask_first(sched_group_span(group));
6449
6450         /* Traverse only the allowed CPUs */
6451         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), p->cpus_ptr) {
6452                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
6453
6454                 if (!sched_core_cookie_match(rq, p))
6455                         continue;
6456
6457                 if (sched_idle_cpu(i))
6458                         return i;
6459
6460                 if (available_idle_cpu(i)) {
6461                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
6462                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
6463                                 /*
6464                                  * We give priority to a CPU whose idle state
6465                                  * has the smallest exit latency irrespective
6466                                  * of any idle timestamp.
6467                                  */
6468                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
6469                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
6470                                 shallowest_idle_cpu = i;
6471                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
6472                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
6473                                 /*
6474                                  * If equal or no active idle state, then
6475                                  * the most recently idled CPU might have
6476                                  * a warmer cache.
6477                                  */
6478                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
6479                                 shallowest_idle_cpu = i;
6480                         }
6481                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
6482                         load = cpu_load(cpu_rq(i));
6483                         if (load < min_load) {
6484                                 min_load = load;
6485                                 least_loaded_cpu = i;
6486                         }
6487                 }
6488         }
6489
6490         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
6491 }
6492
6493 static inline int find_idlest_cpu(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
6494                                   int cpu, int prev_cpu, int sd_flag)
6495 {
6496         int new_cpu = cpu;
6497
6498         if (!cpumask_intersects(sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr))
6499                 return prev_cpu;
6500
6501         /*
6502          * We need task's util for cpu_util_without, sync it up to
6503          * prev_cpu's last_update_time.
6504          */
6505         if (!(sd_flag & SD_BALANCE_FORK))
6506                 sync_entity_load_avg(&p->se);
6507
6508         while (sd) {
6509                 struct sched_group *group;
6510                 struct sched_domain *tmp;
6511                 int weight;
6512
6513                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
6514                         sd = sd->child;
6515                         continue;
6516                 }
6517
6518                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu);
6519                 if (!group) {
6520                         sd = sd->child;
6521                         continue;
6522                 }
6523
6524                 new_cpu = find_idlest_group_cpu(group, p, cpu);
6525                 if (new_cpu == cpu) {
6526                         /* Now try balancing at a lower domain level of 'cpu': */
6527                         sd = sd->child;
6528                         continue;
6529                 }
6530
6531                 /* Now try balancing at a lower domain level of 'new_cpu': */
6532                 cpu = new_cpu;
6533                 weight = sd->span_weight;
6534                 sd = NULL;
6535                 for_each_domain(cpu, tmp) {
6536                         if (weight <= tmp->span_weight)
6537                                 break;
6538                         if (tmp->flags & sd_flag)
6539                                 sd = tmp;
6540                 }
6541         }
6542
6543         return new_cpu;
6544 }
6545
6546 static inline int __select_idle_cpu(int cpu, struct task_struct *p)
6547 {
6548         if ((available_idle_cpu(cpu) || sched_idle_cpu(cpu)) &&
6549             sched_cpu_cookie_match(cpu_rq(cpu), p))
6550                 return cpu;
6551
6552         return -1;
6553 }
6554
6555 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
6556 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(sched_smt_present);
6557 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_smt_present);
6558
6559 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
6560 {
6561         struct sched_domain_shared *sds;
6562
6563         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
6564         if (sds)
6565                 WRITE_ONCE(sds->has_idle_cores, val);
6566 }
6567
6568 static inline bool test_idle_cores(int cpu)
6569 {
6570         struct sched_domain_shared *sds;
6571
6572         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
6573         if (sds)
6574                 return READ_ONCE(sds->has_idle_cores);
6575
6576         return false;
6577 }
6578
6579 /*
6580  * Scans the local SMT mask to see if the entire core is idle, and records this
6581  * information in sd_llc_shared->has_idle_cores.
6582  *
6583  * Since SMT siblings share all cache levels, inspecting this limited remote
6584  * state should be fairly cheap.
6585  */
6586 void __update_idle_core(struct rq *rq)
6587 {
6588         int core = cpu_of(rq);
6589         int cpu;
6590
6591         rcu_read_lock();
6592         if (test_idle_cores(core))
6593                 goto unlock;
6594
6595         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
6596                 if (cpu == core)
6597                         continue;
6598
6599                 if (!available_idle_cpu(cpu))
6600                         goto unlock;
6601         }
6602
6603         set_idle_cores(core, 1);
6604 unlock:
6605         rcu_read_unlock();
6606 }
6607
6608 /*
6609  * Scan the entire LLC domain for idle cores; this dynamically switches off if
6610  * there are no idle cores left in the system; tracked through
6611  * sd_llc->shared->has_idle_cores and enabled through update_idle_core() above.
6612  */
6613 static int select_idle_core(struct task_struct *p, int core, struct cpumask *cpus, int *idle_cpu)
6614 {
6615         bool idle = true;
6616         int cpu;
6617
6618         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
6619                 if (!available_idle_cpu(cpu)) {
6620                         idle = false;
6621                         if (*idle_cpu == -1) {
6622                                 if (sched_idle_cpu(cpu) && cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr)) {
6623                                         *idle_cpu = cpu;
6624                                         break;
6625                                 }
6626                                 continue;
6627                         }
6628                         break;
6629                 }
6630                 if (*idle_cpu == -1 && cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
6631                         *idle_cpu = cpu;
6632         }
6633
6634         if (idle)
6635                 return core;
6636
6637         cpumask_andnot(cpus, cpus, cpu_smt_mask(core));
6638         return -1;
6639 }
6640
6641 /*
6642  * Scan the local SMT mask for idle CPUs.
6643  */
6644 static int select_idle_smt(struct task_struct *p, int target)
6645 {
6646         int cpu;
6647
6648         for_each_cpu_and(cpu, cpu_smt_mask(target), p->cpus_ptr) {
6649                 if (cpu == target)
6650                         continue;
6651                 if (available_idle_cpu(cpu) || sched_idle_cpu(cpu))
6652                         return cpu;
6653         }
6654
6655         return -1;
6656 }
6657
6658 #else /* CONFIG_SCHED_SMT */
6659
6660 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
6661 {
6662 }
6663
6664 static inline bool test_idle_cores(int cpu)
6665 {
6666         return false;
6667 }
6668
6669 static inline int select_idle_core(struct task_struct *p, int core, struct cpumask *cpus, int *idle_cpu)
6670 {
6671         return __select_idle_cpu(core, p);
6672 }
6673
6674 static inline int select_idle_smt(struct task_struct *p, int target)
6675 {
6676         return -1;
6677 }
6678
6679 #endif /* CONFIG_SCHED_SMT */
6680
6681 /*
6682  * Scan the LLC domain for idle CPUs; this is dynamically regulated by
6683  * comparing the average scan cost (tracked in sd->avg_scan_cost) against the
6684  * average idle time for this rq (as found in rq->avg_idle).
6685  */
6686 static int select_idle_cpu(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, bool has_idle_core, int target)
6687 {
6688         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_rq_mask);
6689         int i, cpu, idle_cpu = -1, nr = INT_MAX;
6690         struct sched_domain_shared *sd_share;
6691         struct rq *this_rq = this_rq();
6692         int this = smp_processor_id();
6693         struct sched_domain *this_sd = NULL;
6694         u64 time = 0;
6695
6696         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr);
6697
6698         if (sched_feat(SIS_PROP) && !has_idle_core) {
6699                 u64 avg_cost, avg_idle, span_avg;
6700                 unsigned long now = jiffies;
6701
6702                 this_sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_llc));
6703                 if (!this_sd)
6704                         return -1;
6705
6706                 /*
6707                  * If we're busy, the assumption that the last idle period
6708                  * predicts the future is flawed; age away the remaining
6709                  * predicted idle time.
6710                  */
6711                 if (unlikely(this_rq->wake_stamp < now)) {
6712                         while (this_rq->wake_stamp < now && this_rq->wake_avg_idle) {
6713                                 this_rq->wake_stamp++;
6714                                 this_rq->wake_avg_idle >>= 1;
6715                         }
6716                 }
6717
6718                 avg_idle = this_rq->wake_avg_idle;
6719                 avg_cost = this_sd->avg_scan_cost + 1;
6720
6721                 span_avg = sd->span_weight * avg_idle;
6722                 if (span_avg > 4*avg_cost)
6723                         nr = div_u64(span_avg, avg_cost);
6724                 else
6725                         nr = 4;
6726
6727                 time = cpu_clock(this);
6728         }
6729
6730         if (sched_feat(SIS_UTIL)) {
6731                 sd_share = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, target));
6732                 if (sd_share) {
6733                         /* because !--nr is the condition to stop scan */
6734                         nr = READ_ONCE(sd_share->nr_idle_scan) + 1;
6735                         /* overloaded LLC is unlikely to have idle cpu/core */
6736                         if (nr == 1)
6737                                 return -1;
6738                 }
6739         }
6740
6741         for_each_cpu_wrap(cpu, cpus, target + 1) {
6742                 if (has_idle_core) {
6743                         i = select_idle_core(p, cpu, cpus, &idle_cpu);
6744                         if ((unsigned int)i < nr_cpumask_bits)
6745                                 return i;
6746
6747                 } else {
6748                         if (!--nr)
6749                                 return -1;
6750                         idle_cpu = __select_idle_cpu(cpu, p);
6751                         if ((unsigned int)idle_cpu < nr_cpumask_bits)
6752                                 break;
6753                 }
6754         }
6755
6756         if (has_idle_core)
6757                 set_idle_cores(target, false);
6758
6759         if (sched_feat(SIS_PROP) && this_sd && !has_idle_core) {
6760                 time = cpu_clock(this) - time;
6761
6762                 /*
6763                  * Account for the scan cost of wakeups against the average
6764                  * idle time.
6765                  */
6766                 this_rq->wake_avg_idle -= min(this_rq->wake_avg_idle, time);
6767
6768                 update_avg(&this_sd->avg_scan_cost, time);
6769         }
6770
6771         return idle_cpu;
6772 }
6773
6774 /*
6775  * Scan the asym_capacity domain for idle CPUs; pick the first idle one on which
6776  * the task fits. If no CPU is big enough, but there are idle ones, try to
6777  * maximize capacity.
6778  */
6779 static int
6780 select_idle_capacity(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6781 {
6782         unsigned long task_util, best_cap = 0;
6783         int cpu, best_cpu = -1;
6784         struct cpumask *cpus;
6785
6786         cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_rq_mask);
6787         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr);
6788
6789         task_util = uclamp_task_util(p);
6790
6791         for_each_cpu_wrap(cpu, cpus, target) {
6792                 unsigned long cpu_cap = capacity_of(cpu);
6793
6794                 if (!available_idle_cpu(cpu) && !sched_idle_cpu(cpu))
6795                         continue;
6796                 if (fits_capacity(task_util, cpu_cap))
6797                         return cpu;
6798
6799                 if (cpu_cap > best_cap) {
6800                         best_cap = cpu_cap;
6801                         best_cpu = cpu;
6802                 }
6803         }
6804
6805         return best_cpu;
6806 }
6807
6808 static inline bool asym_fits_capacity(unsigned long task_util, int cpu)
6809 {
6810         if (sched_asym_cpucap_active())
6811                 return fits_capacity(task_util, capacity_of(cpu));
6812
6813         return true;
6814 }
6815
6816 /*
6817  * Try and locate an idle core/thread in the LLC cache domain.
6818  */
6819 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
6820 {
6821         bool has_idle_core = false;
6822         struct sched_domain *sd;
6823         unsigned long task_util;
6824         int i, recent_used_cpu;
6825
6826         /*
6827          * On asymmetric system, update task utilization because we will check
6828          * that the task fits with cpu's capacity.
6829          */
6830         if (sched_asym_cpucap_active()) {
6831                 sync_entity_load_avg(&p->se);
6832                 task_util = uclamp_task_util(p);
6833         }
6834
6835         /*
6836          * per-cpu select_rq_mask usage
6837          */
6838         lockdep_assert_irqs_disabled();
6839
6840         if ((available_idle_cpu(target) || sched_idle_cpu(target)) &&
6841             asym_fits_capacity(task_util, target))
6842                 return target;
6843
6844         /*
6845          * If the previous CPU is cache affine and idle, don't be stupid:
6846          */
6847         if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) &&
6848             (available_idle_cpu(prev) || sched_idle_cpu(prev)) &&
6849             asym_fits_capacity(task_util, prev))
6850                 return prev;
6851
6852         /*
6853          * Allow a per-cpu kthread to stack with the wakee if the
6854          * kworker thread and the tasks previous CPUs are the same.
6855          * The assumption is that the wakee queued work for the
6856          * per-cpu kthread that is now complete and the wakeup is
6857          * essentially a sync wakeup. An obvious example of this
6858          * pattern is IO completions.
6859          */
6860         if (is_per_cpu_kthread(current) &&
6861             in_task() &&
6862             prev == smp_processor_id() &&
6863             this_rq()->nr_running <= 1 &&
6864             asym_fits_capacity(task_util, prev)) {
6865                 return prev;
6866         }
6867
6868         /* Check a recently used CPU as a potential idle candidate: */
6869         recent_used_cpu = p->recent_used_cpu;
6870         p->recent_used_cpu = prev;
6871         if (recent_used_cpu != prev &&
6872             recent_used_cpu != target &&
6873             cpus_share_cache(recent_used_cpu, target) &&
6874             (available_idle_cpu(recent_used_cpu) || sched_idle_cpu(recent_used_cpu)) &&
6875             cpumask_test_cpu(p->recent_used_cpu, p->cpus_ptr) &&
6876             asym_fits_capacity(task_util, recent_used_cpu)) {
6877                 return recent_used_cpu;
6878         }
6879
6880         /*
6881          * For asymmetric CPU capacity systems, our domain of interest is
6882          * sd_asym_cpucapacity rather than sd_llc.
6883          */
6884         if (sched_asym_cpucap_active()) {
6885                 sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_cpucapacity, target));
6886                 /*
6887                  * On an asymmetric CPU capacity system where an exclusive
6888                  * cpuset defines a symmetric island (i.e. one unique
6889                  * capacity_orig value through the cpuset), the key will be set
6890                  * but the CPUs within that cpuset will not have a domain with
6891                  * SD_ASYM_CPUCAPACITY. These should follow the usual symmetric
6892                  * capacity path.
6893                  */
6894                 if (sd) {
6895                         i = select_idle_capacity(p, sd, target);
6896                         return ((unsigned)i < nr_cpumask_bits) ? i : target;
6897                 }
6898         }
6899
6900         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
6901         if (!sd)
6902                 return target;
6903
6904         if (sched_smt_active()) {
6905                 has_idle_core = test_idle_cores(target);
6906
6907                 if (!has_idle_core && cpus_share_cache(prev, target)) {
6908                         i = select_idle_smt(p, prev);
6909                         if ((unsigned int)i < nr_cpumask_bits)
6910                                 return i;
6911                 }
6912         }
6913
6914         i = select_idle_cpu(p, sd, has_idle_core, target);
6915         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6916                 return i;
6917
6918         return target;
6919 }
6920
6921 /*
6922  * Predicts what cpu_util(@cpu) would return if @p was removed from @cpu
6923  * (@dst_cpu = -1) or migrated to @dst_cpu.
6924  */
6925 static unsigned long cpu_util_next(int cpu, struct task_struct *p, int dst_cpu)
6926 {
6927         struct cfs_rq *cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6928         unsigned long util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6929
6930         /*
6931          * If @dst_cpu is -1 or @p migrates from @cpu to @dst_cpu remove its
6932          * contribution. If @p migrates from another CPU to @cpu add its
6933          * contribution. In all the other cases @cpu is not impacted by the
6934          * migration so its util_avg is already correct.
6935          */
6936         if (task_cpu(p) == cpu && dst_cpu != cpu)
6937                 lsub_positive(&util, task_util(p));
6938         else if (task_cpu(p) != cpu && dst_cpu == cpu)
6939                 util += task_util(p);
6940
6941         if (sched_feat(UTIL_EST)) {
6942                 unsigned long util_est;
6943
6944                 util_est = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued);
6945
6946                 /*
6947                  * During wake-up @p isn't enqueued yet and doesn't contribute
6948                  * to any cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_est.enqueued.
6949                  * If @dst_cpu == @cpu add it to "simulate" cpu_util after @p
6950                  * has been enqueued.
6951                  *
6952                  * During exec (@dst_cpu = -1) @p is enqueued and does
6953                  * contribute to cpu_rq(cpu)->cfs.util_est.enqueued.
6954                  * Remove it to "simulate" cpu_util without @p's contribution.
6955                  *
6956                  * Despite the task_on_rq_queued(@p) check there is still a
6957                  * small window for a possible race when an exec
6958                  * select_task_rq_fair() races with LB's detach_task().
6959                  *
6960                  *   detach_task()
6961                  *     deactivate_task()
6962                  *       p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6963                  *       -------------------------------- A
6964                  *       dequeue_task()                    \
6965                  *         dequeue_task_fair()              + Race Time
6966                  *           util_est_dequeue()            /
6967                  *       -------------------------------- B
6968                  *
6969                  * The additional check "current == p" is required to further
6970                  * reduce the race window.
6971                  */
6972                 if (dst_cpu == cpu)
6973                         util_est += _task_util_est(p);
6974                 else if (unlikely(task_on_rq_queued(p) || current == p))
6975                         lsub_positive(&util_est, _task_util_est(p));
6976
6977                 util = max(util, util_est);
6978         }
6979
6980         return min(util, capacity_orig_of(cpu));
6981 }
6982
6983 /*
6984  * cpu_util_without: compute cpu utilization without any contributions from *p
6985  * @cpu: the CPU which utilization is requested
6986  * @p: the task which utilization should be discounted
6987  *
6988  * The utilization of a CPU is defined by the utilization of tasks currently
6989  * enqueued on that CPU as well as tasks which are currently sleeping after an
6990  * execution on that CPU.
6991  *
6992  * This method returns the utilization of the specified CPU by discounting the
6993  * utilization of the specified task, whenever the task is currently
6994  * contributing to the CPU utilization.
6995  */
6996 static unsigned long cpu_util_without(int cpu, struct task_struct *p)
6997 {
6998         /* Task has no contribution or is new */
6999         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
7000                 return cpu_util_cfs(cpu);
7001
7002         return cpu_util_next(cpu, p, -1);
7003 }
7004
7005 /*
7006  * energy_env - Utilization landscape for energy estimation.
7007  * @task_busy_time: Utilization contribution by the task for which we test the
7008  *                  placement. Given by eenv_task_busy_time().
7009  * @pd_busy_time:   Utilization of the whole perf domain without the task
7010  *                  contribution. Given by eenv_pd_busy_time().
7011  * @cpu_cap:        Maximum CPU capacity for the perf domain.
7012  * @pd_cap:         Entire perf domain capacity. (pd->nr_cpus * cpu_cap).
7013  */
7014 struct energy_env {
7015         unsigned long task_busy_time;
7016         unsigned long pd_busy_time;
7017         unsigned long cpu_cap;
7018         unsigned long pd_cap;
7019 };
7020
7021 /*
7022  * Compute the task busy time for compute_energy(). This time cannot be
7023  * injected directly into effective_cpu_util() because of the IRQ scaling.
7024  * The latter only makes sense with the most recent CPUs where the task has
7025  * run.
7026  */
7027 static inline void eenv_task_busy_time(struct energy_env *eenv,
7028                                        struct task_struct *p, int prev_cpu)
7029 {
7030         unsigned long busy_time, max_cap = arch_scale_cpu_capacity(prev_cpu);
7031         unsigned long irq = cpu_util_irq(cpu_rq(prev_cpu));
7032
7033         if (unlikely(irq >= max_cap))
7034                 busy_time = max_cap;
7035         else
7036                 busy_time = scale_irq_capacity(task_util_est(p), irq, max_cap);
7037
7038         eenv->task_busy_time = busy_time;
7039 }
7040
7041 /*
7042  * Compute the perf_domain (PD) busy time for compute_energy(). Based on the
7043  * utilization for each @pd_cpus, it however doesn't take into account
7044  * clamping since the ratio (utilization / cpu_capacity) is already enough to
7045  * scale the EM reported power consumption at the (eventually clamped)
7046  * cpu_capacity.
7047  *
7048  * The contribution of the task @p for which we want to estimate the
7049  * energy cost is removed (by cpu_util_next()) and must be calculated
7050  * separately (see eenv_task_busy_time). This ensures:
7051  *
7052  *   - A stable PD utilization, no matter which CPU of that PD we want to place
7053  *     the task on.
7054  *
7055  *   - A fair comparison between CPUs as the task contribution (task_util())
7056  *     will always be the same no matter which CPU utilization we rely on
7057  *     (util_avg or util_est).
7058  *
7059  * Set @eenv busy time for the PD that spans @pd_cpus. This busy time can't
7060  * exceed @eenv->pd_cap.
7061  */
7062 static inline void eenv_pd_busy_time(struct energy_env *eenv,
7063                                      struct cpumask *pd_cpus,
7064                                      struct task_struct *p)
7065 {
7066         unsigned long busy_time = 0;
7067         int cpu;
7068
7069         for_each_cpu(cpu, pd_cpus) {
7070                 unsigned long util = cpu_util_next(cpu, p, -1);
7071
7072                 busy_time += effective_cpu_util(cpu, util, ENERGY_UTIL, NULL);
7073         }
7074
7075         eenv->pd_busy_time = min(eenv->pd_cap, busy_time);
7076 }
7077
7078 /*
7079  * Compute the maximum utilization for compute_energy() when the task @p
7080  * is placed on the cpu @dst_cpu.
7081  *
7082  * Returns the maximum utilization among @eenv->cpus. This utilization can't
7083  * exceed @eenv->cpu_cap.
7084  */
7085 static inline unsigned long
7086 eenv_pd_max_util(struct energy_env *eenv, struct cpumask *pd_cpus,
7087                  struct task_struct *p, int dst_cpu)
7088 {
7089         unsigned long max_util = 0;
7090         int cpu;
7091
7092         for_each_cpu(cpu, pd_cpus) {
7093                 struct task_struct *tsk = (cpu == dst_cpu) ? p : NULL;
7094                 unsigned long util = cpu_util_next(cpu, p, dst_cpu);
7095                 unsigned long cpu_util;
7096
7097                 /*
7098                  * Performance domain frequency: utilization clamping
7099                  * must be considered since it affects the selection
7100                  * of the performance domain frequency.
7101                  * NOTE: in case RT tasks are running, by default the
7102                  * FREQUENCY_UTIL's utilization can be max OPP.
7103                  */
7104                 cpu_util = effective_cpu_util(cpu, util, FREQUENCY_UTIL, tsk);
7105                 max_util = max(max_util, cpu_util);
7106         }
7107
7108         return min(max_util, eenv->cpu_cap);
7109 }
7110
7111 /*
7112  * compute_energy(): Use the Energy Model to estimate the energy that @pd would
7113  * consume for a given utilization landscape @eenv. When @dst_cpu < 0, the task
7114  * contribution is ignored.
7115  */
7116 static inline unsigned long
7117 compute_energy(struct energy_env *eenv, struct perf_domain *pd,
7118                struct cpumask *pd_cpus, struct task_struct *p, int dst_cpu)
7119 {
7120         unsigned long max_util = eenv_pd_max_util(eenv, pd_cpus, p, dst_cpu);
7121         unsigned long busy_time = eenv->pd_busy_time;
7122
7123         if (dst_cpu >= 0)
7124                 busy_time = min(eenv->pd_cap, busy_time + eenv->task_busy_time);
7125
7126         return em_cpu_energy(pd->em_pd, max_util, busy_time, eenv->cpu_cap);
7127 }
7128
7129 /*
7130  * find_energy_efficient_cpu(): Find most energy-efficient target CPU for the
7131  * waking task. find_energy_efficient_cpu() looks for the CPU with maximum
7132  * spare capacity in each performance domain and uses it as a potential
7133  * candidate to execute the task. Then, it uses the Energy Model to figure
7134  * out which of the CPU candidates is the most energy-efficient.
7135  *
7136  * The rationale for this heuristic is as follows. In a performance domain,
7137  * all the most energy efficient CPU candidates (according to the Energy
7138  * Model) are those for which we'll request a low frequency. When there are
7139  * several CPUs for which the frequency request will be the same, we don't
7140  * have enough data to break the tie between them, because the Energy Model
7141  * only includes active power costs. With this model, if we assume that
7142  * frequency requests follow utilization (e.g. using schedutil), the CPU with
7143  * the maximum spare capacity in a performance domain is guaranteed to be among
7144  * the best candidates of the performance domain.
7145  *
7146  * In practice, it could be preferable from an energy standpoint to pack
7147  * small tasks on a CPU in order to let other CPUs go in deeper idle states,
7148  * but that could also hurt our chances to go cluster idle, and we have no
7149  * ways to tell with the current Energy Model if this is actually a good
7150  * idea or not. So, find_energy_efficient_cpu() basically favors
7151  * cluster-packing, and spreading inside a cluster. That should at least be
7152  * a good thing for latency, and this is consistent with the idea that most
7153  * of the energy savings of EAS come from the asymmetry of the system, and
7154  * not so much from breaking the tie between identical CPUs. That's also the
7155  * reason why EAS is enabled in the topology code only for systems where
7156  * SD_ASYM_CPUCAPACITY is set.
7157  *
7158  * NOTE: Forkees are not accepted in the energy-aware wake-up path because
7159  * they don't have any useful utilization data yet and it's not possible to
7160  * forecast their impact on energy consumption. Consequently, they will be
7161  * placed by find_idlest_cpu() on the least loaded CPU, which might turn out
7162  * to be energy-inefficient in some use-cases. The alternative would be to
7163  * bias new tasks towards specific types of CPUs first, or to try to infer
7164  * their util_avg from the parent task, but those heuristics could hurt
7165  * other use-cases too. So, until someone finds a better way to solve this,
7166  * let's keep things simple by re-using the existing slow path.
7167  */
7168 static int find_energy_efficient_cpu(struct task_struct *p, int prev_cpu)
7169 {
7170         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_rq_mask);
7171         unsigned long prev_delta = ULONG_MAX, best_delta = ULONG_MAX;
7172         struct root_domain *rd = this_rq()->rd;
7173         int cpu, best_energy_cpu, target = -1;
7174         struct sched_domain *sd;
7175         struct perf_domain *pd;
7176         struct energy_env eenv;
7177
7178         rcu_read_lock();
7179         pd = rcu_dereference(rd->pd);
7180         if (!pd || READ_ONCE(rd->overutilized))
7181                 goto unlock;
7182
7183         /*
7184          * Energy-aware wake-up happens on the lowest sched_domain starting
7185          * from sd_asym_cpucapacity spanning over this_cpu and prev_cpu.
7186          */
7187         sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_asym_cpucapacity));
7188         while (sd && !cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(sd)))
7189                 sd = sd->parent;
7190         if (!sd)
7191                 goto unlock;
7192
7193         target = prev_cpu;
7194
7195         sync_entity_load_avg(&p->se);
7196         if (!task_util_est(p))
7197                 goto unlock;
7198
7199         eenv_task_busy_time(&eenv, p, prev_cpu);
7200
7201         for (; pd; pd = pd->next) {
7202                 unsigned long cpu_cap, cpu_thermal_cap, util;
7203                 unsigned long cur_delta, max_spare_cap = 0;
7204                 bool compute_prev_delta = false;
7205                 int max_spare_cap_cpu = -1;
7206                 unsigned long base_energy;
7207
7208                 cpumask_and(cpus, perf_domain_span(pd), cpu_online_mask);
7209
7210                 if (cpumask_empty(cpus))
7211                         continue;
7212
7213                 /* Account thermal pressure for the energy estimation */
7214                 cpu = cpumask_first(cpus);
7215                 cpu_thermal_cap = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
7216                 cpu_thermal_cap -= arch_scale_thermal_pressure(cpu);
7217
7218                 eenv.cpu_cap = cpu_thermal_cap;
7219                 eenv.pd_cap = 0;
7220
7221                 for_each_cpu(cpu, cpus) {
7222                         eenv.pd_cap += cpu_thermal_cap;
7223
7224                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, sched_domain_span(sd)))
7225                                 continue;
7226
7227                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
7228                                 continue;
7229
7230                         util = cpu_util_next(cpu, p, cpu);
7231                         cpu_cap = capacity_of(cpu);
7232
7233                         /*
7234                          * Skip CPUs that cannot satisfy the capacity request.
7235                          * IOW, placing the task there would make the CPU
7236                          * overutilized. Take uclamp into account to see how
7237                          * much capacity we can get out of the CPU; this is
7238                          * aligned with sched_cpu_util().
7239                          */
7240                         util = uclamp_rq_util_with(cpu_rq(cpu), util, p);
7241                         if (!fits_capacity(util, cpu_cap))
7242                                 continue;
7243
7244                         lsub_positive(&cpu_cap, util);
7245
7246                         if (cpu == prev_cpu) {
7247                                 /* Always use prev_cpu as a candidate. */
7248                                 compute_prev_delta = true;
7249                         } else if (cpu_cap > max_spare_cap) {
7250                                 /*
7251                                  * Find the CPU with the maximum spare capacity
7252                                  * in the performance domain.
7253                                  */
7254                                 max_spare_cap = cpu_cap;
7255                                 max_spare_cap_cpu = cpu;
7256                         }
7257                 }
7258
7259                 if (max_spare_cap_cpu < 0 && !compute_prev_delta)
7260                         continue;
7261
7262                 eenv_pd_busy_time(&eenv, cpus, p);
7263                 /* Compute the 'base' energy of the pd, without @p */
7264                 base_energy = compute_energy(&eenv, pd, cpus, p, -1);
7265
7266                 /* Evaluate the energy impact of using prev_cpu. */
7267                 if (compute_prev_delta) {
7268                         prev_delta = compute_energy(&eenv, pd, cpus, p,
7269                                                     prev_cpu);
7270                         /* CPU utilization has changed */
7271                         if (prev_delta < base_energy)
7272                                 goto unlock;
7273                         prev_delta -= base_energy;
7274                         best_delta = min(best_delta, prev_delta);
7275                 }
7276
7277                 /* Evaluate the energy impact of using max_spare_cap_cpu. */
7278                 if (max_spare_cap_cpu >= 0) {
7279                         cur_delta = compute_energy(&eenv, pd, cpus, p,
7280                                                    max_spare_cap_cpu);
7281                         /* CPU utilization has changed */
7282                         if (cur_delta < base_energy)
7283                                 goto unlock;
7284                         cur_delta -= base_energy;
7285                         if (cur_delta < best_delta) {
7286                                 best_delta = cur_delta;
7287                                 best_energy_cpu = max_spare_cap_cpu;
7288                         }
7289                 }
7290         }
7291         rcu_read_unlock();
7292
7293         if (best_delta < prev_delta)
7294                 target = best_energy_cpu;
7295
7296         return target;
7297
7298 unlock:
7299         rcu_read_unlock();
7300
7301         return target;
7302 }
7303
7304 /*
7305  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
7306  * that have the relevant SD flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
7307  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
7308  *
7309  * Balances load by selecting the idlest CPU in the idlest group, or under
7310  * certain conditions an idle sibling CPU if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
7311  *
7312  * Returns the target CPU number.
7313  */
7314 static int
7315 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int wake_flags)
7316 {
7317         int sync = (wake_flags & WF_SYNC) && !(current->flags & PF_EXITING);
7318         struct sched_domain *tmp, *sd = NULL;
7319         int cpu = smp_processor_id();
7320         int new_cpu = prev_cpu;
7321         int want_affine = 0;
7322         /* SD_flags and WF_flags share the first nibble */
7323         int sd_flag = wake_flags & 0xF;
7324
7325         /*
7326          * required for stable ->cpus_allowed
7327          */
7328         lockdep_assert_held(&p->pi_lock);
7329         if (wake_flags & WF_TTWU) {
7330                 record_wakee(p);
7331
7332                 if (sched_energy_enabled()) {
7333                         new_cpu = find_energy_efficient_cpu(p, prev_cpu);
7334                         if (new_cpu >= 0)
7335                                 return new_cpu;
7336                         new_cpu = prev_cpu;
7337                 }
7338
7339                 want_affine = !wake_wide(p) && cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr);
7340         }
7341
7342         rcu_read_lock();
7343         for_each_domain(cpu, tmp) {
7344                 /*
7345                  * If both 'cpu' and 'prev_cpu' are part of this domain,
7346                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
7347                  */
7348                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
7349                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
7350                         if (cpu != prev_cpu)
7351                                 new_cpu = wake_affine(tmp, p, cpu, prev_cpu, sync);
7352
7353                         sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
7354                         break;
7355                 }
7356
7357                 /*
7358                  * Usually only true for WF_EXEC and WF_FORK, as sched_domains
7359                  * usually do not have SD_BALANCE_WAKE set. That means wakeup
7360                  * will usually go to the fast path.
7361                  */
7362                 if (tmp->flags & sd_flag)
7363                         sd = tmp;
7364                 else if (!want_affine)
7365                         break;
7366         }
7367
7368         if (unlikely(sd)) {
7369                 /* Slow path */
7370                 new_cpu = find_idlest_cpu(sd, p, cpu, prev_cpu, sd_flag);
7371         } else if (wake_flags & WF_TTWU) { /* XXX always ? */
7372                 /* Fast path */
7373                 new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
7374         }
7375         rcu_read_unlock();
7376
7377         return new_cpu;
7378 }
7379
7380 /*
7381  * Called immediately before a task is migrated to a new CPU; task_cpu(p) and
7382  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
7383  * previous CPU. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
7384  */
7385 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p, int new_cpu)
7386 {
7387         struct sched_entity *se = &p->se;
7388
7389         /*
7390          * As blocked tasks retain absolute vruntime the migration needs to
7391          * deal with this by subtracting the old and adding the new
7392          * min_vruntime -- the latter is done by enqueue_entity() when placing
7393          * the task on the new runqueue.
7394          */
7395         if (READ_ONCE(p->__state) == TASK_WAKING) {
7396                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7397
7398                 se->vruntime -= u64_u32_load(cfs_rq->min_vruntime);
7399         }
7400
7401         if (!task_on_rq_migrating(p)) {
7402                 remove_entity_load_avg(se);
7403
7404                 /*
7405                  * Here, the task's PELT values have been updated according to
7406                  * the current rq's clock. But if that clock hasn't been
7407                  * updated in a while, a substantial idle time will be missed,
7408                  * leading to an inflation after wake-up on the new rq.
7409                  *
7410                  * Estimate the missing time from the cfs_rq last_update_time
7411                  * and update sched_avg to improve the PELT continuity after
7412                  * migration.
7413                  */
7414                 migrate_se_pelt_lag(se);
7415         }
7416
7417         /* Tell new CPU we are migrated */
7418         se->avg.last_update_time = 0;
7419
7420         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
7421         se->exec_start = 0;
7422
7423         update_scan_period(p, new_cpu);
7424 }
7425
7426 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
7427 {
7428         remove_entity_load_avg(&p->se);
7429 }
7430
7431 static int
7432 balance_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
7433 {
7434         if (rq->nr_running)
7435                 return 1;
7436
7437         return newidle_balance(rq, rf) != 0;
7438 }
7439 #endif /* CONFIG_SMP */
7440
7441 static unsigned long wakeup_gran(struct sched_entity *se)
7442 {
7443         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
7444
7445         /*
7446          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
7447          * to virtual-time in his units.
7448          *
7449          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
7450          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
7451          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
7452          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
7453          * be smaller, again penalizing the lighter task.
7454          *
7455          * This is especially important for buddies when the leftmost
7456          * task is higher priority than the buddy.
7457          */
7458         return calc_delta_fair(gran, se);
7459 }
7460
7461 /*
7462  * Should 'se' preempt 'curr'.
7463  *
7464  *             |s1
7465  *        |s2
7466  *   |s3
7467  *         g
7468  *      |<--->|c
7469  *
7470  *  w(c, s1) = -1
7471  *  w(c, s2) =  0
7472  *  w(c, s3) =  1
7473  *
7474  */
7475 static int
7476 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
7477 {
7478         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
7479
7480         if (vdiff <= 0)
7481                 return -1;
7482
7483         gran = wakeup_gran(se);
7484         if (vdiff > gran)
7485                 return 1;
7486
7487         return 0;
7488 }
7489
7490 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
7491 {
7492         for_each_sched_entity(se) {
7493                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
7494                         return;
7495                 if (se_is_idle(se))
7496                         return;
7497                 cfs_rq_of(se)->last = se;
7498         }
7499 }
7500
7501 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
7502 {
7503         for_each_sched_entity(se) {
7504                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
7505                         return;
7506                 if (se_is_idle(se))
7507                         return;
7508                 cfs_rq_of(se)->next = se;
7509         }
7510 }
7511
7512 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
7513 {
7514         for_each_sched_entity(se)
7515                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
7516 }
7517
7518 /*
7519  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
7520  */
7521 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
7522 {
7523         struct task_struct *curr = rq->curr;
7524         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
7525         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
7526         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
7527         int next_buddy_marked = 0;
7528         int cse_is_idle, pse_is_idle;
7529
7530         if (unlikely(se == pse))
7531                 return;
7532
7533         /*
7534          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
7535          * unconditionally check_preempt_curr() after an enqueue (which may have
7536          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
7537          * next-buddy nomination below.
7538          */
7539         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
7540                 return;
7541
7542         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
7543                 set_next_buddy(pse);
7544                 next_buddy_marked = 1;
7545         }
7546
7547         /*
7548          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
7549          * wake up path.
7550          *
7551          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
7552          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
7553          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
7554          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
7555          * below.
7556          */
7557         if (test_tsk_need_resched(curr))
7558                 return;
7559
7560         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
7561         if (unlikely(task_has_idle_policy(curr)) &&
7562             likely(!task_has_idle_policy(p)))
7563                 goto preempt;
7564
7565         /*
7566          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
7567          * is driven by the tick):
7568          */
7569         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
7570                 return;
7571
7572         find_matching_se(&se, &pse);
7573         WARN_ON_ONCE(!pse);
7574
7575         cse_is_idle = se_is_idle(se);
7576         pse_is_idle = se_is_idle(pse);
7577
7578         /*
7579          * Preempt an idle group in favor of a non-idle group (and don't preempt
7580          * in the inverse case).
7581          */
7582         if (cse_is_idle && !pse_is_idle)
7583                 goto preempt;
7584         if (cse_is_idle != pse_is_idle)
7585                 return;
7586
7587         update_curr(cfs_rq_of(se));
7588         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
7589                 /*
7590                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
7591                  * triggering this preemption.
7592                  */
7593                 if (!next_buddy_marked)
7594                         set_next_buddy(pse);
7595                 goto preempt;
7596         }
7597
7598         return;
7599
7600 preempt:
7601         resched_curr(rq);
7602         /*
7603          * Only set the backward buddy when the current task is still
7604          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
7605          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
7606          * point, either of which can * drop the rq lock.
7607          *
7608          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
7609          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
7610          */
7611         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
7612                 return;
7613
7614         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
7615                 set_last_buddy(se);
7616 }
7617
7618 #ifdef CONFIG_SMP
7619 static struct task_struct *pick_task_fair(struct rq *rq)
7620 {
7621         struct sched_entity *se;
7622         struct cfs_rq *cfs_rq;
7623
7624 again:
7625         cfs_rq = &rq->cfs;
7626         if (!cfs_rq->nr_running)
7627                 return NULL;
7628
7629         do {
7630                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
7631
7632                 /* When we pick for a remote RQ, we'll not have done put_prev_entity() */
7633                 if (curr) {
7634                         if (curr->on_rq)
7635                                 update_curr(cfs_rq);
7636                         else
7637                                 curr = NULL;
7638
7639                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
7640                                 goto again;
7641                 }
7642
7643                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
7644                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7645         } while (cfs_rq);
7646
7647         return task_of(se);
7648 }
7649 #endif
7650
7651 struct task_struct *
7652 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
7653 {
7654         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
7655         struct sched_entity *se;
7656         struct task_struct *p;
7657         int new_tasks;
7658
7659 again:
7660         if (!sched_fair_runnable(rq))
7661                 goto idle;
7662
7663 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7664         if (!prev || prev->sched_class != &fair_sched_class)
7665                 goto simple;
7666
7667         /*
7668          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
7669          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
7670          *
7671          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
7672          * hierarchy, only change the part that actually changes.
7673          */
7674
7675         do {
7676                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
7677
7678                 /*
7679                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
7680                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
7681                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
7682                  * forget we've ever seen it.
7683                  */
7684                 if (curr) {
7685                         if (curr->on_rq)
7686                                 update_curr(cfs_rq);
7687                         else
7688                                 curr = NULL;
7689
7690                         /*
7691                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
7692                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
7693                          * Therefore the nr_running test will indeed
7694                          * be correct.
7695                          */
7696                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq))) {
7697                                 cfs_rq = &rq->cfs;
7698
7699                                 if (!cfs_rq->nr_running)
7700                                         goto idle;
7701
7702                                 goto simple;
7703                         }
7704                 }
7705
7706                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
7707                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7708         } while (cfs_rq);
7709
7710         p = task_of(se);
7711
7712         /*
7713          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
7714          * is a different task than we started out with, try and touch the
7715          * least amount of cfs_rqs.
7716          */
7717         if (prev != p) {
7718                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
7719
7720                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
7721                         int se_depth = se->depth;
7722                         int pse_depth = pse->depth;
7723
7724                         if (se_depth <= pse_depth) {
7725                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
7726                                 pse = parent_entity(pse);
7727                         }
7728                         if (se_depth >= pse_depth) {
7729                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
7730                                 se = parent_entity(se);
7731                         }
7732                 }
7733
7734                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
7735                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7736         }
7737
7738         goto done;
7739 simple:
7740 #endif
7741         if (prev)
7742                 put_prev_task(rq, prev);
7743
7744         do {
7745                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
7746                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7747                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7748         } while (cfs_rq);
7749
7750         p = task_of(se);
7751
7752 done: __maybe_unused;
7753 #ifdef CONFIG_SMP
7754         /*
7755          * Move the next running task to the front of
7756          * the list, so our cfs_tasks list becomes MRU
7757          * one.
7758          */
7759         list_move(&p->se.group_node, &rq->cfs_tasks);
7760 #endif
7761
7762         if (hrtick_enabled_fair(rq))
7763                 hrtick_start_fair(rq, p);
7764
7765         update_misfit_status(p, rq);
7766
7767         return p;
7768
7769 idle:
7770         if (!rf)
7771                 return NULL;
7772
7773         new_tasks = newidle_balance(rq, rf);
7774
7775         /*
7776          * Because newidle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
7777          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
7778          * must re-start the pick_next_entity() loop.
7779          */
7780         if (new_tasks < 0)
7781                 return RETRY_TASK;
7782
7783         if (new_tasks > 0)
7784                 goto again;
7785
7786         /*
7787          * rq is about to be idle, check if we need to update the
7788          * lost_idle_time of clock_pelt
7789          */
7790         update_idle_rq_clock_pelt(rq);
7791
7792         return NULL;
7793 }
7794
7795 static struct task_struct *__pick_next_task_fair(struct rq *rq)
7796 {
7797         return pick_next_task_fair(rq, NULL, NULL);
7798 }
7799
7800 /*
7801  * Account for a descheduled task:
7802  */
7803 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
7804 {
7805         struct sched_entity *se = &prev->se;
7806         struct cfs_rq *cfs_rq;
7807
7808         for_each_sched_entity(se) {
7809                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7810                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
7811         }
7812 }
7813
7814 /*
7815  * sched_yield() is very simple
7816  *
7817  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
7818  */
7819 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
7820 {
7821         struct task_struct *curr = rq->curr;
7822         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
7823         struct sched_entity *se = &curr->se;
7824
7825         /*
7826          * Are we the only task in the tree?
7827          */
7828         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
7829                 return;
7830
7831         clear_buddies(cfs_rq, se);
7832
7833         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
7834                 update_rq_clock(rq);
7835                 /*
7836                  * Update run-time statistics of the 'current'.
7837                  */
7838                 update_curr(cfs_rq);
7839                 /*
7840                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
7841                  * so we don't do microscopic update in schedule()
7842                  * and double the fastpath cost.
7843                  */
7844                 rq_clock_skip_update(rq);
7845         }
7846
7847         set_skip_buddy(se);
7848 }
7849
7850 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7851 {
7852         struct sched_entity *se = &p->se;
7853
7854         /* throttled hierarchies are not runnable */
7855         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
7856                 return false;
7857
7858         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
7859         set_next_buddy(se);
7860
7861         yield_task_fair(rq);
7862
7863         return true;
7864 }
7865
7866 #ifdef CONFIG_SMP
7867 /**************************************************
7868  * Fair scheduling class load-balancing methods.
7869  *
7870  * BASICS
7871  *
7872  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
7873  * per-CPU scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
7874  * time to each task. This is expressed in the following equation:
7875  *
7876  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
7877  *
7878  * Where W_i,n is the n-th weight average for CPU i. The instantaneous weight
7879  * W_i,0 is defined as:
7880  *
7881  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
7882  *
7883  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on CPU i. This weight
7884  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
7885  *
7886  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
7887  * weight:
7888  *
7889  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
7890  *
7891  * C_i is the compute capacity of CPU i, typically it is the
7892  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
7893  * can also include other factors [XXX].
7894  *
7895  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
7896  * directly from (1):
7897  *
7898  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
7899  *
7900  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
7901  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
7902  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
7903  *
7904  * [XXX expand on:
7905  *     - infeasible weights;
7906  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
7907  *
7908  *
7909  * SCHED DOMAINS
7910  *
7911  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
7912  * for all i,j solution, we create a tree of CPUs that follows the hardware
7913  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
7914  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of CPUs going up the
7915  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
7916  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of CPUs in
7917  * the groups.
7918  *
7919  * This yields:
7920  *
7921  *     log_2 n     1     n
7922  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
7923  *     i = 0      2^i   2^i
7924  *                               `- size of each group
7925  *         |         |     `- number of CPUs doing load-balance
7926  *         |         `- freq
7927  *         `- sum over all levels
7928  *
7929  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
7930  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
7931  *
7932  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
7933  * to every other CPU in at most O(log n) steps:
7934  *
7935  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
7936  *
7937  *             log_2 n
7938  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
7939  *             k = 0
7940  *
7941  * And you'll find that:
7942  *
7943  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
7944  *
7945  * Showing there's indeed a path between every CPU in at most O(log n) steps.
7946  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
7947  * of:
7948  *
7949  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
7950  *
7951  *
7952  * WORK CONSERVING
7953  *
7954  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
7955  * balancing is more aggressive and has the newly idle CPU iterate up the domain
7956  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
7957  *
7958  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
7959  * time.
7960  *
7961  * [XXX more?]
7962  *
7963  *
7964  * CGROUPS
7965  *
7966  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
7967  *
7968  *                                s_k,i
7969  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
7970  *                                 S_k
7971  *
7972  * Where
7973  *
7974  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
7975  *
7976  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on CPU i.
7977  *
7978  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
7979  * property.
7980  *
7981  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
7982  *      rewrite all of this once again.]
7983  */
7984
7985 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
7986
7987 enum fbq_type { regular, remote, all };
7988
7989 /*
7990  * 'group_type' describes the group of CPUs at the moment of load balancing.
7991  *
7992  * The enum is ordered by pulling priority, with the group with lowest priority
7993  * first so the group_type can simply be compared when selecting the busiest
7994  * group. See update_sd_pick_busiest().
7995  */
7996 enum group_type {
7997         /* The group has spare capacity that can be used to run more tasks.  */
7998         group_has_spare = 0,
7999         /*
8000          * The group is fully used and the tasks don't compete for more CPU
8001          * cycles. Nevertheless, some tasks might wait before running.
8002          */
8003         group_fully_busy,
8004         /*
8005          * One task doesn't fit with CPU's capacity and must be migrated to a
8006          * more powerful CPU.
8007          */
8008         group_misfit_task,
8009         /*
8010          * SD_ASYM_PACKING only: One local CPU with higher capacity is available,
8011          * and the task should be migrated to it instead of running on the
8012          * current CPU.
8013          */
8014         group_asym_packing,
8015         /*
8016          * The tasks' affinity constraints previously prevented the scheduler
8017          * from balancing the load across the system.
8018          */
8019         group_imbalanced,
8020         /*
8021          * The CPU is overloaded and can't provide expected CPU cycles to all
8022          * tasks.
8023          */
8024         group_overloaded
8025 };
8026
8027 enum migration_type {
8028         migrate_load = 0,
8029         migrate_util,
8030         migrate_task,
8031         migrate_misfit
8032 };
8033
8034 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
8035 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
8036 #define LBF_DST_PINNED  0x04
8037 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
8038 #define LBF_ACTIVE_LB   0x10
8039
8040 struct lb_env {
8041         struct sched_domain     *sd;
8042
8043         struct rq               *src_rq;
8044         int                     src_cpu;
8045
8046         int                     dst_cpu;
8047         struct rq               *dst_rq;
8048
8049         struct cpumask          *dst_grpmask;
8050         int                     new_dst_cpu;
8051         enum cpu_idle_type      idle;
8052         long                    imbalance;
8053         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
8054         struct cpumask          *cpus;
8055
8056         unsigned int            flags;
8057
8058         unsigned int            loop;
8059         unsigned int            loop_break;
8060         unsigned int            loop_max;
8061
8062         enum fbq_type           fbq_type;
8063         enum migration_type     migration_type;
8064         struct list_head        tasks;
8065 };
8066
8067 /*
8068  * Is this task likely cache-hot:
8069  */
8070 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
8071 {
8072         s64 delta;
8073
8074         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
8075
8076         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
8077                 return 0;
8078
8079         if (unlikely(task_has_idle_policy(p)))
8080                 return 0;
8081
8082         /* SMT siblings share cache */
8083         if (env->sd->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY)
8084                 return 0;
8085
8086         /*
8087          * Buddy candidates are cache hot:
8088          */
8089         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
8090                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
8091                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
8092                 return 1;
8093
8094         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
8095                 return 1;
8096
8097         /*
8098          * Don't migrate task if the task's cookie does not match
8099          * with the destination CPU's core cookie.
8100          */
8101         if (!sched_core_cookie_match(cpu_rq(env->dst_cpu), p))
8102                 return 1;
8103
8104         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
8105                 return 0;
8106
8107         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
8108
8109         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
8110 }
8111
8112 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8113 /*
8114  * Returns 1, if task migration degrades locality
8115  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
8116  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
8117  */
8118 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
8119 {
8120         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
8121         unsigned long src_weight, dst_weight;
8122         int src_nid, dst_nid, dist;
8123
8124         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
8125                 return -1;
8126
8127         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
8128                 return -1;
8129
8130         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
8131         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
8132
8133         if (src_nid == dst_nid)
8134                 return -1;
8135
8136         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
8137         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
8138                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
8139                         return 1;
8140                 else
8141                         return -1;
8142         }
8143
8144         /* Encourage migration to the preferred node. */
8145         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
8146                 return 0;
8147
8148         /* Leaving a core idle is often worse than degrading locality. */
8149         if (env->idle == CPU_IDLE)
8150                 return -1;
8151
8152         dist = node_distance(src_nid, dst_nid);
8153         if (numa_group) {
8154                 src_weight = group_weight(p, src_nid, dist);
8155                 dst_weight = group_weight(p, dst_nid, dist);
8156         } else {
8157                 src_weight = task_weight(p, src_nid, dist);
8158                 dst_weight = task_weight(p, dst_nid, dist);
8159         }
8160
8161         return dst_weight < src_weight;
8162 }
8163
8164 #else
8165 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
8166                                              struct lb_env *env)
8167 {
8168         return -1;
8169 }
8170 #endif
8171
8172 /*
8173  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
8174  */
8175 static
8176 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
8177 {
8178         int tsk_cache_hot;
8179
8180         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
8181
8182         /*
8183          * We do not migrate tasks that are:
8184          * 1) throttled_lb_pair, or
8185          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_ptr, or
8186          * 3) running (obviously), or
8187          * 4) are cache-hot on their current CPU.
8188          */
8189         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
8190                 return 0;
8191
8192         /* Disregard pcpu kthreads; they are where they need to be. */
8193         if (kthread_is_per_cpu(p))
8194                 return 0;
8195
8196         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, p->cpus_ptr)) {
8197                 int cpu;
8198
8199                 schedstat_inc(p->stats.nr_failed_migrations_affine);
8200
8201                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
8202
8203                 /*
8204                  * Remember if this task can be migrated to any other CPU in
8205                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
8206                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
8207                  *
8208                  * Avoid computing new_dst_cpu
8209                  * - for NEWLY_IDLE
8210                  * - if we have already computed one in current iteration
8211                  * - if it's an active balance
8212                  */
8213                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE ||
8214                     env->flags & (LBF_DST_PINNED | LBF_ACTIVE_LB))
8215                         return 0;
8216
8217                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs: */
8218                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
8219                         if (cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr)) {
8220                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
8221                                 env->new_dst_cpu = cpu;
8222                                 break;
8223                         }
8224                 }
8225
8226                 return 0;
8227         }
8228
8229         /* Record that we found at least one task that could run on dst_cpu */
8230         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
8231
8232         if (task_on_cpu(env->src_rq, p)) {
8233                 schedstat_inc(p->stats.nr_failed_migrations_running);
8234                 return 0;
8235         }
8236
8237         /*
8238          * Aggressive migration if:
8239          * 1) active balance
8240          * 2) destination numa is preferred
8241          * 3) task is cache cold, or
8242          * 4) too many balance attempts have failed.
8243          */
8244         if (env->flags & LBF_ACTIVE_LB)
8245                 return 1;
8246
8247         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
8248         if (tsk_cache_hot == -1)
8249                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
8250
8251         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
8252             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
8253                 if (tsk_cache_hot == 1) {
8254                         schedstat_inc(env->sd->lb_hot_gained[env->idle]);
8255                         schedstat_inc(p->stats.nr_forced_migrations);
8256                 }
8257                 return 1;
8258         }
8259
8260         schedstat_inc(p->stats.nr_failed_migrations_hot);
8261         return 0;
8262 }
8263
8264 /*
8265  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
8266  */
8267 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
8268 {
8269         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
8270
8271         deactivate_task(env->src_rq, p, DEQUEUE_NOCLOCK);
8272         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
8273 }
8274
8275 /*
8276  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
8277  * part of active balancing operations within "domain".
8278  *
8279  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
8280  */
8281 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
8282 {
8283         struct task_struct *p;
8284
8285         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
8286
8287         list_for_each_entry_reverse(p,
8288                         &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
8289                 if (!can_migrate_task(p, env))
8290                         continue;
8291
8292                 detach_task(p, env);
8293
8294                 /*
8295                  * Right now, this is only the second place where
8296                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
8297                  * so we can safely collect stats here rather than
8298                  * inside detach_tasks().
8299                  */
8300                 schedstat_inc(env->sd->lb_gained[env->idle]);
8301                 return p;
8302         }
8303         return NULL;
8304 }
8305
8306 /*
8307  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance load/util/tasks from
8308  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
8309  *
8310  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
8311  */
8312 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
8313 {
8314         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
8315         unsigned long util, load;
8316         struct task_struct *p;
8317         int detached = 0;
8318
8319         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
8320
8321         /*
8322          * Source run queue has been emptied by another CPU, clear
8323          * LBF_ALL_PINNED flag as we will not test any task.
8324          */
8325         if (env->src_rq->nr_running <= 1) {
8326                 env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
8327                 return 0;
8328         }
8329
8330         if (env->imbalance <= 0)
8331                 return 0;
8332
8333         while (!list_empty(tasks)) {
8334                 /*
8335                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
8336                  * which could at worst lead to a livelock crash.
8337                  */
8338                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
8339                         break;
8340
8341                 env->loop++;
8342                 /*
8343                  * We've more or less seen every task there is, call it quits
8344                  * unless we haven't found any movable task yet.
8345                  */
8346                 if (env->loop > env->loop_max &&
8347                     !(env->flags & LBF_ALL_PINNED))
8348                         break;
8349
8350                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
8351                 if (env->loop > env->loop_break) {
8352                         env->loop_break += SCHED_NR_MIGRATE_BREAK;
8353                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
8354                         break;
8355                 }
8356
8357                 p = list_last_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
8358
8359                 if (!can_migrate_task(p, env))
8360                         goto next;
8361
8362                 switch (env->migration_type) {
8363                 case migrate_load:
8364                         /*
8365                          * Depending of the number of CPUs and tasks and the
8366                          * cgroup hierarchy, task_h_load() can return a null
8367                          * value. Make sure that env->imbalance decreases
8368                          * otherwise detach_tasks() will stop only after
8369                          * detaching up to loop_max tasks.
8370                          */
8371                         load = max_t(unsigned long, task_h_load(p), 1);
8372
8373                         if (sched_feat(LB_MIN) &&
8374                             load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
8375                                 goto next;
8376
8377                         /*
8378                          * Make sure that we don't migrate too much load.
8379                          * Nevertheless, let relax the constraint if
8380                          * scheduler fails to find a good waiting task to
8381                          * migrate.
8382                          */
8383                         if (shr_bound(load, env->sd->nr_balance_failed) > env->imbalance)
8384                                 goto next;
8385
8386                         env->imbalance -= load;
8387                         break;
8388
8389                 case migrate_util:
8390                         util = task_util_est(p);
8391
8392                         if (util > env->imbalance)
8393                                 goto next;
8394
8395                         env->imbalance -= util;
8396                         break;
8397
8398                 case migrate_task:
8399                         env->imbalance--;
8400                         break;
8401
8402                 case migrate_misfit:
8403                         /* This is not a misfit task */
8404                         if (task_fits_cpu(p, env->src_cpu))
8405                                 goto next;
8406
8407                         env->imbalance = 0;
8408                         break;
8409                 }
8410
8411                 detach_task(p, env);
8412                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
8413
8414                 detached++;
8415
8416 #ifdef CONFIG_PREEMPTION
8417                 /*
8418                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
8419                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
8420                  * the critical section.
8421                  */
8422                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
8423                         break;
8424 #endif
8425
8426                 /*
8427                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
8428                  * load/util/tasks.
8429                  */
8430                 if (env->imbalance <= 0)
8431                         break;
8432
8433                 continue;
8434 next:
8435                 list_move(&p->se.group_node, tasks);
8436         }
8437
8438         /*
8439          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
8440          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
8441          * than inside detach_one_task().
8442          */
8443         schedstat_add(env->sd->lb_gained[env->idle], detached);
8444
8445         return detached;
8446 }
8447
8448 /*
8449  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
8450  */
8451 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8452 {
8453         lockdep_assert_rq_held(rq);
8454
8455         WARN_ON_ONCE(task_rq(p) != rq);
8456         activate_task(rq, p, ENQUEUE_NOCLOCK);
8457         check_preempt_curr(rq, p, 0);
8458 }
8459
8460 /*
8461  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
8462  * its new rq.
8463  */
8464 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8465 {
8466         struct rq_flags rf;
8467
8468         rq_lock(rq, &rf);
8469         update_rq_clock(rq);
8470         attach_task(rq, p);
8471         rq_unlock(rq, &rf);
8472 }
8473
8474 /*
8475  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
8476  * new rq.
8477  */
8478 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
8479 {
8480         struct list_head *tasks = &env->tasks;
8481         struct task_struct *p;
8482         struct rq_flags rf;
8483
8484         rq_lock(env->dst_rq, &rf);
8485         update_rq_clock(env->dst_rq);
8486
8487         while (!list_empty(tasks)) {
8488                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
8489                 list_del_init(&p->se.group_node);
8490
8491                 attach_task(env->dst_rq, p);
8492         }
8493
8494         rq_unlock(env->dst_rq, &rf);
8495 }
8496
8497 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8498 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq)
8499 {
8500         if (cfs_rq->avg.load_avg)
8501                 return true;
8502
8503         if (cfs_rq->avg.util_avg)
8504                 return true;
8505
8506         return false;
8507 }
8508
8509 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq)
8510 {
8511         if (READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg))
8512                 return true;
8513
8514         if (READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg))
8515                 return true;
8516
8517         if (thermal_load_avg(rq))
8518                 return true;
8519
8520 #ifdef CONFIG_HAVE_SCHED_AVG_IRQ
8521         if (READ_ONCE(rq->avg_irq.util_avg))
8522                 return true;
8523 #endif
8524
8525         return false;
8526 }
8527
8528 static inline void update_blocked_load_tick(struct rq *rq)
8529 {
8530         WRITE_ONCE(rq->last_blocked_load_update_tick, jiffies);
8531 }
8532
8533 static inline void update_blocked_load_status(struct rq *rq, bool has_blocked)
8534 {
8535         if (!has_blocked)
8536                 rq->has_blocked_load = 0;
8537 }
8538 #else
8539 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
8540 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq) { return false; }
8541 static inline void update_blocked_load_tick(struct rq *rq) {}
8542 static inline void update_blocked_load_status(struct rq *rq, bool has_blocked) {}
8543 #endif
8544
8545 static bool __update_blocked_others(struct rq *rq, bool *done)
8546 {
8547         const struct sched_class *curr_class;
8548         u64 now = rq_clock_pelt(rq);
8549         unsigned long thermal_pressure;
8550         bool decayed;
8551
8552         /*
8553          * update_load_avg() can call cpufreq_update_util(). Make sure that RT,
8554          * DL and IRQ signals have been updated before updating CFS.
8555          */
8556         curr_class = rq->curr->sched_class;
8557
8558         thermal_pressure = arch_scale_thermal_pressure(cpu_of(rq));
8559
8560         decayed = update_rt_rq_load_avg(now, rq, curr_class == &rt_sched_class) |
8561                   update_dl_rq_load_avg(now, rq, curr_class == &dl_sched_class) |
8562                   update_thermal_load_avg(rq_clock_thermal(rq), rq, thermal_pressure) |
8563                   update_irq_load_avg(rq, 0);
8564
8565         if (others_have_blocked(rq))
8566                 *done = false;
8567
8568         return decayed;
8569 }
8570
8571 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8572
8573 static bool __update_blocked_fair(struct rq *rq, bool *done)
8574 {
8575         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
8576         bool decayed = false;
8577         int cpu = cpu_of(rq);
8578
8579         /*
8580          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
8581          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
8582          */
8583         for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos) {
8584                 struct sched_entity *se;
8585
8586                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq)) {
8587                         update_tg_load_avg(cfs_rq);
8588
8589                         if (cfs_rq->nr_running == 0)
8590                                 update_idle_cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
8591
8592                         if (cfs_rq == &rq->cfs)
8593                                 decayed = true;
8594                 }
8595
8596                 /* Propagate pending load changes to the parent, if any: */
8597                 se = cfs_rq->tg->se[cpu];
8598                 if (se && !skip_blocked_update(se))
8599                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
8600
8601                 /*
8602                  * There can be a lot of idle CPU cgroups.  Don't let fully
8603                  * decayed cfs_rqs linger on the list.
8604                  */
8605                 if (cfs_rq_is_decayed(cfs_rq))
8606                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
8607
8608                 /* Don't need periodic decay once load/util_avg are null */
8609                 if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
8610                         *done = false;
8611         }
8612
8613         return decayed;
8614 }
8615
8616 /*
8617  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
8618  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
8619  * group is a fraction of its parents load.
8620  */
8621 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
8622 {
8623         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
8624         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
8625         unsigned long now = jiffies;
8626         unsigned long load;
8627
8628         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
8629                 return;
8630
8631         WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, NULL);
8632         for_each_sched_entity(se) {
8633                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8634                 WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, se);
8635                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
8636                         break;
8637         }
8638
8639         if (!se) {
8640                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
8641                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
8642         }
8643
8644         while ((se = READ_ONCE(cfs_rq->h_load_next)) != NULL) {
8645                 load = cfs_rq->h_load;
8646                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
8647                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
8648                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
8649                 cfs_rq->h_load = load;
8650                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
8651         }
8652 }
8653
8654 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
8655 {
8656         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
8657
8658         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
8659         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
8660                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
8661 }
8662 #else
8663 static bool __update_blocked_fair(struct rq *rq, bool *done)
8664 {
8665         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
8666         bool decayed;
8667
8668         decayed = update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq);
8669         if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
8670                 *done = false;
8671
8672         return decayed;
8673 }
8674
8675 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
8676 {
8677         return p->se.avg.load_avg;
8678 }
8679 #endif
8680
8681 static void update_blocked_averages(int cpu)
8682 {
8683         bool decayed = false, done = true;
8684         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8685         struct rq_flags rf;
8686
8687         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
8688         update_blocked_load_tick(rq);
8689         update_rq_clock(rq);
8690
8691         decayed |= __update_blocked_others(rq, &done);
8692         decayed |= __update_blocked_fair(rq, &done);
8693
8694         update_blocked_load_status(rq, !done);
8695         if (decayed)
8696                 cpufreq_update_util(rq, 0);
8697         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
8698 }
8699
8700 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
8701
8702 /*
8703  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
8704  */
8705 struct sg_lb_stats {
8706         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
8707         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
8708         unsigned long group_capacity;
8709         unsigned long group_util; /* Total utilization over the CPUs of the group */
8710         unsigned long group_runnable; /* Total runnable time over the CPUs of the group */
8711         unsigned int sum_nr_running; /* Nr of tasks running in the group */
8712         unsigned int sum_h_nr_running; /* Nr of CFS tasks running in the group */
8713         unsigned int idle_cpus;
8714         unsigned int group_weight;
8715         enum group_type group_type;
8716         unsigned int group_asym_packing; /* Tasks should be moved to preferred CPU */
8717         unsigned long group_misfit_task_load; /* A CPU has a task too big for its capacity */
8718 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8719         unsigned int nr_numa_running;
8720         unsigned int nr_preferred_running;
8721 #endif
8722 };
8723
8724 /*
8725  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
8726  *               during load balancing.
8727  */
8728 struct sd_lb_stats {
8729         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
8730         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
8731         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
8732         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
8733         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
8734         unsigned int prefer_sibling; /* tasks should go to sibling first */
8735
8736         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
8737         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
8738 };
8739
8740 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
8741 {
8742         /*
8743          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
8744          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
8745          * We must however set busiest_stat::group_type and
8746          * busiest_stat::idle_cpus to the worst busiest group because
8747          * update_sd_pick_busiest() reads these before assignment.
8748          */
8749         *sds = (struct sd_lb_stats){
8750                 .busiest = NULL,
8751                 .local = NULL,
8752                 .total_load = 0UL,
8753                 .total_capacity = 0UL,
8754                 .busiest_stat = {
8755                         .idle_cpus = UINT_MAX,
8756                         .group_type = group_has_spare,
8757                 },
8758         };
8759 }
8760
8761 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
8762 {
8763         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8764         unsigned long max = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
8765         unsigned long used, free;
8766         unsigned long irq;
8767
8768         irq = cpu_util_irq(rq);
8769
8770         if (unlikely(irq >= max))
8771                 return 1;
8772
8773         /*
8774          * avg_rt.util_avg and avg_dl.util_avg track binary signals
8775          * (running and not running) with weights 0 and 1024 respectively.
8776          * avg_thermal.load_avg tracks thermal pressure and the weighted
8777          * average uses the actual delta max capacity(load).
8778          */
8779         used = READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg);
8780         used += READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg);
8781         used += thermal_load_avg(rq);
8782
8783         if (unlikely(used >= max))
8784                 return 1;
8785
8786         free = max - used;
8787
8788         return scale_irq_capacity(free, irq, max);
8789 }
8790
8791 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
8792 {
8793         unsigned long capacity = scale_rt_capacity(cpu);
8794         struct sched_group *sdg = sd->groups;
8795
8796         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
8797
8798         if (!capacity)
8799                 capacity = 1;
8800
8801         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
8802         trace_sched_cpu_capacity_tp(cpu_rq(cpu));
8803
8804         sdg->sgc->capacity = capacity;
8805         sdg->sgc->min_capacity = capacity;
8806         sdg->sgc->max_capacity = capacity;
8807 }
8808
8809 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
8810 {
8811         struct sched_domain *child = sd->child;
8812         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
8813         unsigned long capacity, min_capacity, max_capacity;
8814         unsigned long interval;
8815
8816         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
8817         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
8818         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
8819
8820         if (!child) {
8821                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
8822                 return;
8823         }
8824
8825         capacity = 0;
8826         min_capacity = ULONG_MAX;
8827         max_capacity = 0;
8828
8829         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
8830                 /*
8831                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
8832                  * span the current group.
8833                  */
8834
8835                 for_each_cpu(cpu, sched_group_span(sdg)) {
8836                         unsigned long cpu_cap = capacity_of(cpu);
8837
8838                         capacity += cpu_cap;
8839                         min_capacity = min(cpu_cap, min_capacity);
8840                         max_capacity = max(cpu_cap, max_capacity);
8841                 }
8842         } else  {
8843                 /*
8844                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
8845                  * span the current group.
8846                  */
8847
8848                 group = child->groups;
8849                 do {
8850                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
8851
8852                         capacity += sgc->capacity;
8853                         min_capacity = min(sgc->min_capacity, min_capacity);
8854                         max_capacity = max(sgc->max_capacity, max_capacity);
8855                         group = group->next;
8856                 } while (group != child->groups);
8857         }
8858
8859         sdg->sgc->capacity = capacity;
8860         sdg->sgc->min_capacity = min_capacity;
8861         sdg->sgc->max_capacity = max_capacity;
8862 }
8863
8864 /*
8865  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
8866  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
8867  * Return true is the capacity is reduced
8868  */
8869 static inline int
8870 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
8871 {
8872         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
8873                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
8874 }
8875
8876 /*
8877  * Check whether a rq has a misfit task and if it looks like we can actually
8878  * help that task: we can migrate the task to a CPU of higher capacity, or
8879  * the task's current CPU is heavily pressured.
8880  */
8881 static inline int check_misfit_status(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
8882 {
8883         return rq->misfit_task_load &&
8884                 (rq->cpu_capacity_orig < rq->rd->max_cpu_capacity ||
8885                  check_cpu_capacity(rq, sd));
8886 }
8887
8888 /*
8889  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
8890  * groups is inadequate due to ->cpus_ptr constraints.
8891  *
8892  * Imagine a situation of two groups of 4 CPUs each and 4 tasks each with a
8893  * cpumask covering 1 CPU of the first group and 3 CPUs of the second group.
8894  * Something like:
8895  *
8896  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
8897  *              *     * * *
8898  *
8899  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
8900  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
8901  * cpu 3 and leave one of the CPUs in the second group unused.
8902  *
8903  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
8904  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
8905  * moving tasks due to affinity constraints.
8906  *
8907  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
8908  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
8909  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
8910  * to create an effective group imbalance.
8911  *
8912  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
8913  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
8914  * subtle and fragile situation.
8915  */
8916
8917 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
8918 {
8919         return group->sgc->imbalance;
8920 }
8921
8922 /*
8923  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
8924  * be used by some tasks.
8925  * We consider that a group has spare capacity if the number of task is
8926  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
8927  * available capacity for CFS tasks.
8928  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
8929  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
8930  * capacity in meaningful for the load balancer.
8931  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
8932  * any benefit for the load balance.
8933  */
8934 static inline bool
8935 group_has_capacity(unsigned int imbalance_pct, struct sg_lb_stats *sgs)
8936 {
8937         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
8938                 return true;
8939
8940         if ((sgs->group_capacity * imbalance_pct) <
8941                         (sgs->group_runnable * 100))
8942                 return false;
8943
8944         if ((sgs->group_capacity * 100) >
8945                         (sgs->group_util * imbalance_pct))
8946                 return true;
8947
8948         return false;
8949 }
8950
8951 /*
8952  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
8953  *  handle.
8954  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
8955  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
8956  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
8957  *  false.
8958  */
8959 static inline bool
8960 group_is_overloaded(unsigned int imbalance_pct, struct sg_lb_stats *sgs)
8961 {
8962         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
8963                 return false;
8964
8965         if ((sgs->group_capacity * 100) <
8966                         (sgs->group_util * imbalance_pct))
8967                 return true;
8968
8969         if ((sgs->group_capacity * imbalance_pct) <
8970                         (sgs->group_runnable * 100))
8971                 return true;
8972
8973         return false;
8974 }
8975
8976 static inline enum
8977 group_type group_classify(unsigned int imbalance_pct,
8978                           struct sched_group *group,
8979                           struct sg_lb_stats *sgs)
8980 {
8981         if (group_is_overloaded(imbalance_pct, sgs))
8982                 return group_overloaded;
8983
8984         if (sg_imbalanced(group))
8985                 return group_imbalanced;
8986
8987         if (sgs->group_asym_packing)
8988                 return group_asym_packing;
8989
8990         if (sgs->group_misfit_task_load)
8991                 return group_misfit_task;
8992
8993         if (!group_has_capacity(imbalance_pct, sgs))
8994                 return group_fully_busy;
8995
8996         return group_has_spare;
8997 }
8998
8999 /**
9000  * asym_smt_can_pull_tasks - Check whether the load balancing CPU can pull tasks
9001  * @dst_cpu:    Destination CPU of the load balancing
9002  * @sds:        Load-balancing data with statistics of the local group
9003  * @sgs:        Load-balancing statistics of the candidate busiest group
9004  * @sg:         The candidate busiest group
9005  *
9006  * Check the state of the SMT siblings of both @sds::local and @sg and decide
9007  * if @dst_cpu can pull tasks.
9008  *
9009  * If @dst_cpu does not have SMT siblings, it can pull tasks if two or more of
9010  * the SMT siblings of @sg are busy. If only one CPU in @sg is busy, pull tasks
9011  * only if @dst_cpu has higher priority.
9012  *
9013  * If both @dst_cpu and @sg have SMT siblings, and @sg has exactly one more
9014  * busy CPU than @sds::local, let @dst_cpu pull tasks if it has higher priority.
9015  * Bigger imbalances in the number of busy CPUs will be dealt with in
9016  * update_sd_pick_busiest().
9017  *
9018  * If @sg does not have SMT siblings, only pull tasks if all of the SMT siblings
9019  * of @dst_cpu are idle and @sg has lower priority.
9020  *
9021  * Return: true if @dst_cpu can pull tasks, false otherwise.
9022  */
9023 static bool asym_smt_can_pull_tasks(int dst_cpu, struct sd_lb_stats *sds,
9024                                     struct sg_lb_stats *sgs,
9025                                     struct sched_group *sg)
9026 {
9027 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
9028         bool local_is_smt, sg_is_smt;
9029         int sg_busy_cpus;
9030
9031         local_is_smt = sds->local->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY;
9032         sg_is_smt = sg->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY;
9033
9034         sg_busy_cpus = sgs->group_weight - sgs->idle_cpus;
9035
9036         if (!local_is_smt) {
9037                 /*
9038                  * If we are here, @dst_cpu is idle and does not have SMT
9039                  * siblings. Pull tasks if candidate group has two or more
9040                  * busy CPUs.
9041                  */
9042                 if (sg_busy_cpus >= 2) /* implies sg_is_smt */
9043                         return true;
9044
9045                 /*
9046                  * @dst_cpu does not have SMT siblings. @sg may have SMT
9047                  * siblings and only one is busy. In such case, @dst_cpu
9048                  * can help if it has higher priority and is idle (i.e.,
9049                  * it has no running tasks).
9050                  */
9051                 return sched_asym_prefer(dst_cpu, sg->asym_prefer_cpu);
9052         }
9053
9054         /* @dst_cpu has SMT siblings. */
9055
9056         if (sg_is_smt) {
9057                 int local_busy_cpus = sds->local->group_weight -
9058                                       sds->local_stat.idle_cpus;
9059                 int busy_cpus_delta = sg_busy_cpus - local_busy_cpus;
9060
9061                 if (busy_cpus_delta == 1)
9062                         return sched_asym_prefer(dst_cpu, sg->asym_prefer_cpu);
9063
9064                 return false;
9065         }
9066
9067         /*
9068          * @sg does not have SMT siblings. Ensure that @sds::local does not end
9069          * up with more than one busy SMT sibling and only pull tasks if there
9070          * are not busy CPUs (i.e., no CPU has running tasks).
9071          */
9072         if (!sds->local_stat.sum_nr_running)
9073                 return sched_asym_prefer(dst_cpu, sg->asym_prefer_cpu);
9074
9075         return false;
9076 #else
9077         /* Always return false so that callers deal with non-SMT cases. */
9078         return false;
9079 #endif
9080 }
9081
9082 static inline bool
9083 sched_asym(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds,  struct sg_lb_stats *sgs,
9084            struct sched_group *group)
9085 {
9086         /* Only do SMT checks if either local or candidate have SMT siblings */
9087         if ((sds->local->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY) ||
9088             (group->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY))
9089                 return asym_smt_can_pull_tasks(env->dst_cpu, sds, sgs, group);
9090
9091         return sched_asym_prefer(env->dst_cpu, group->asym_prefer_cpu);
9092 }
9093
9094 static inline bool
9095 sched_reduced_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
9096 {
9097         /*
9098          * When there is more than 1 task, the group_overloaded case already
9099          * takes care of cpu with reduced capacity
9100          */
9101         if (rq->cfs.h_nr_running != 1)
9102                 return false;
9103
9104         return check_cpu_capacity(rq, sd);
9105 }
9106
9107 /**
9108  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
9109  * @env: The load balancing environment.
9110  * @sds: Load-balancing data with statistics of the local group.
9111  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
9112  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
9113  * @sg_status: Holds flag indicating the status of the sched_group
9114  */
9115 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
9116                                       struct sd_lb_stats *sds,
9117                                       struct sched_group *group,
9118                                       struct sg_lb_stats *sgs,
9119                                       int *sg_status)
9120 {
9121         int i, nr_running, local_group;
9122
9123         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
9124
9125         local_group = group == sds->local;
9126
9127         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
9128                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
9129                 unsigned long load = cpu_load(rq);
9130
9131                 sgs->group_load += load;
9132                 sgs->group_util += cpu_util_cfs(i);
9133                 sgs->group_runnable += cpu_runnable(rq);
9134                 sgs->sum_h_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
9135
9136                 nr_running = rq->nr_running;
9137                 sgs->sum_nr_running += nr_running;
9138
9139                 if (nr_running > 1)
9140                         *sg_status |= SG_OVERLOAD;
9141
9142                 if (cpu_overutilized(i))
9143                         *sg_status |= SG_OVERUTILIZED;
9144
9145 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9146                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
9147                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
9148 #endif
9149                 /*
9150                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
9151                  */
9152                 if (!nr_running && idle_cpu(i)) {
9153                         sgs->idle_cpus++;
9154                         /* Idle cpu can't have misfit task */
9155                         continue;
9156                 }
9157
9158                 if (local_group)
9159                         continue;
9160
9161                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY) {
9162                         /* Check for a misfit task on the cpu */
9163                         if (sgs->group_misfit_task_load < rq->misfit_task_load) {
9164                                 sgs->group_misfit_task_load = rq->misfit_task_load;
9165                                 *sg_status |= SG_OVERLOAD;
9166                         }
9167                 } else if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
9168                            sched_reduced_capacity(rq, env->sd)) {
9169                         /* Check for a task running on a CPU with reduced capacity */
9170                         if (sgs->group_misfit_task_load < load)
9171                                 sgs->group_misfit_task_load = load;
9172                 }
9173         }
9174
9175         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
9176
9177         sgs->group_weight = group->group_weight;
9178
9179         /* Check if dst CPU is idle and preferred to this group */
9180         if (!local_group && env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING &&
9181             env->idle != CPU_NOT_IDLE && sgs->sum_h_nr_running &&
9182             sched_asym(env, sds, sgs, group)) {
9183                 sgs->group_asym_packing = 1;
9184         }
9185
9186         sgs->group_type = group_classify(env->sd->imbalance_pct, group, sgs);
9187
9188         /* Computing avg_load makes sense only when group is overloaded */
9189         if (sgs->group_type == group_overloaded)
9190                 sgs->avg_load = (sgs->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9191                                 sgs->group_capacity;
9192 }
9193
9194 /**
9195  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
9196  * @env: The load balancing environment.
9197  * @sds: sched_domain statistics
9198  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
9199  * @sgs: sched_group statistics
9200  *
9201  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
9202  * busiest group.
9203  *
9204  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
9205  * busiest group. %false otherwise.
9206  */
9207 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
9208                                    struct sd_lb_stats *sds,
9209                                    struct sched_group *sg,
9210                                    struct sg_lb_stats *sgs)
9211 {
9212         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
9213
9214         /* Make sure that there is at least one task to pull */
9215         if (!sgs->sum_h_nr_running)
9216                 return false;
9217
9218         /*
9219          * Don't try to pull misfit tasks we can't help.
9220          * We can use max_capacity here as reduction in capacity on some
9221          * CPUs in the group should either be possible to resolve
9222          * internally or be covered by avg_load imbalance (eventually).
9223          */
9224         if ((env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY) &&
9225             (sgs->group_type == group_misfit_task) &&
9226             (!capacity_greater(capacity_of(env->dst_cpu), sg->sgc->max_capacity) ||
9227              sds->local_stat.group_type != group_has_spare))
9228                 return false;
9229
9230         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
9231                 return true;
9232
9233         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
9234                 return false;
9235
9236         /*
9237          * The candidate and the current busiest group are the same type of
9238          * group. Let check which one is the busiest according to the type.
9239          */
9240
9241         switch (sgs->group_type) {
9242         case group_overloaded:
9243                 /* Select the overloaded group with highest avg_load. */
9244                 if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
9245                         return false;
9246                 break;
9247
9248         case group_imbalanced:
9249                 /*
9250                  * Select the 1st imbalanced group as we don't have any way to
9251                  * choose one more than another.
9252                  */
9253                 return false;
9254
9255         case group_asym_packing:
9256                 /* Prefer to move from lowest priority CPU's work */
9257                 if (sched_asym_prefer(sg->asym_prefer_cpu, sds->busiest->asym_prefer_cpu))
9258                         return false;
9259                 break;
9260
9261         case group_misfit_task:
9262                 /*
9263                  * If we have more than one misfit sg go with the biggest
9264                  * misfit.
9265                  */
9266                 if (sgs->group_misfit_task_load < busiest->group_misfit_task_load)
9267                         return false;
9268                 break;
9269
9270         case group_fully_busy:
9271                 /*
9272                  * Select the fully busy group with highest avg_load. In
9273                  * theory, there is no need to pull task from such kind of
9274                  * group because tasks have all compute capacity that they need
9275                  * but we can still improve the overall throughput by reducing
9276                  * contention when accessing shared HW resources.
9277                  *
9278                  * XXX for now avg_load is not computed and always 0 so we
9279                  * select the 1st one.
9280                  */
9281                 if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
9282                         return false;
9283                 break;
9284
9285         case group_has_spare:
9286                 /*
9287                  * Select not overloaded group with lowest number of idle cpus
9288                  * and highest number of running tasks. We could also compare
9289                  * the spare capacity which is more stable but it can end up
9290                  * that the group has less spare capacity but finally more idle
9291                  * CPUs which means less opportunity to pull tasks.
9292                  */
9293                 if (sgs->idle_cpus > busiest->idle_cpus)
9294                         return false;
9295                 else if ((sgs->idle_cpus == busiest->idle_cpus) &&
9296                          (sgs->sum_nr_running <= busiest->sum_nr_running))
9297                         return false;
9298
9299                 break;
9300         }
9301
9302         /*
9303          * Candidate sg has no more than one task per CPU and has higher
9304          * per-CPU capacity. Migrating tasks to less capable CPUs may harm
9305          * throughput. Maximize throughput, power/energy consequences are not
9306          * considered.
9307          */
9308         if ((env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY) &&
9309             (sgs->group_type <= group_fully_busy) &&
9310             (capacity_greater(sg->sgc->min_capacity, capacity_of(env->dst_cpu))))
9311                 return false;
9312
9313         return true;
9314 }
9315
9316 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9317 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
9318 {
9319         if (sgs->sum_h_nr_running > sgs->nr_numa_running)
9320                 return regular;
9321         if (sgs->sum_h_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
9322                 return remote;
9323         return all;
9324 }
9325
9326 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
9327 {
9328         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
9329                 return regular;
9330         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
9331                 return remote;
9332         return all;
9333 }
9334 #else
9335 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
9336 {
9337         return all;
9338 }
9339
9340 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
9341 {
9342         return regular;
9343 }
9344 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
9345
9346
9347 struct sg_lb_stats;
9348
9349 /*
9350  * task_running_on_cpu - return 1 if @p is running on @cpu.
9351  */
9352
9353 static unsigned int task_running_on_cpu(int cpu, struct task_struct *p)
9354 {
9355         /* Task has no contribution or is new */
9356         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
9357                 return 0;
9358
9359         if (task_on_rq_queued(p))
9360                 return 1;
9361
9362         return 0;
9363 }
9364
9365 /**
9366  * idle_cpu_without - would a given CPU be idle without p ?
9367  * @cpu: the processor on which idleness is tested.
9368  * @p: task which should be ignored.
9369  *
9370  * Return: 1 if the CPU would be idle. 0 otherwise.
9371  */
9372 static int idle_cpu_without(int cpu, struct task_struct *p)
9373 {
9374         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9375
9376         if (rq->curr != rq->idle && rq->curr != p)
9377                 return 0;
9378
9379         /*
9380          * rq->nr_running can't be used but an updated version without the
9381          * impact of p on cpu must be used instead. The updated nr_running
9382          * be computed and tested before calling idle_cpu_without().
9383          */
9384
9385 #ifdef CONFIG_SMP
9386         if (rq->ttwu_pending)
9387                 return 0;
9388 #endif
9389
9390         return 1;
9391 }
9392
9393 /*
9394  * update_sg_wakeup_stats - Update sched_group's statistics for wakeup.
9395  * @sd: The sched_domain level to look for idlest group.
9396  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
9397  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
9398  * @p: The task for which we look for the idlest group/CPU.
9399  */
9400 static inline void update_sg_wakeup_stats(struct sched_domain *sd,
9401                                           struct sched_group *group,
9402                                           struct sg_lb_stats *sgs,
9403                                           struct task_struct *p)
9404 {
9405         int i, nr_running;
9406
9407         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
9408
9409         /* Assume that task can't fit any CPU of the group */
9410         if (sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY)
9411                 sgs->group_misfit_task_load = 1;
9412
9413         for_each_cpu(i, sched_group_span(group)) {
9414                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
9415                 unsigned int local;
9416
9417                 sgs->group_load += cpu_load_without(rq, p);
9418                 sgs->group_util += cpu_util_without(i, p);
9419                 sgs->group_runnable += cpu_runnable_without(rq, p);
9420                 local = task_running_on_cpu(i, p);
9421                 sgs->sum_h_nr_running += rq->cfs.h_nr_running - local;
9422
9423                 nr_running = rq->nr_running - local;
9424                 sgs->sum_nr_running += nr_running;
9425
9426                 /*
9427                  * No need to call idle_cpu_without() if nr_running is not 0
9428                  */
9429                 if (!nr_running && idle_cpu_without(i, p))
9430                         sgs->idle_cpus++;
9431
9432                 /* Check if task fits in the CPU */
9433                 if (sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
9434                     sgs->group_misfit_task_load &&
9435                     task_fits_cpu(p, i))
9436                         sgs->group_misfit_task_load = 0;
9437
9438         }
9439
9440         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
9441
9442         sgs->group_weight = group->group_weight;
9443
9444         sgs->group_type = group_classify(sd->imbalance_pct, group, sgs);
9445
9446         /*
9447          * Computing avg_load makes sense only when group is fully busy or
9448          * overloaded
9449          */
9450         if (sgs->group_type == group_fully_busy ||
9451                 sgs->group_type == group_overloaded)
9452                 sgs->avg_load = (sgs->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9453                                 sgs->group_capacity;
9454 }
9455
9456 static bool update_pick_idlest(struct sched_group *idlest,
9457                                struct sg_lb_stats *idlest_sgs,
9458                                struct sched_group *group,
9459                                struct sg_lb_stats *sgs)
9460 {
9461         if (sgs->group_type < idlest_sgs->group_type)
9462                 return true;
9463
9464         if (sgs->group_type > idlest_sgs->group_type)
9465                 return false;
9466
9467         /*
9468          * The candidate and the current idlest group are the same type of
9469          * group. Let check which one is the idlest according to the type.
9470          */
9471
9472         switch (sgs->group_type) {
9473         case group_overloaded:
9474         case group_fully_busy:
9475                 /* Select the group with lowest avg_load. */
9476                 if (idlest_sgs->avg_load <= sgs->avg_load)
9477                         return false;
9478                 break;
9479
9480         case group_imbalanced:
9481         case group_asym_packing:
9482                 /* Those types are not used in the slow wakeup path */
9483                 return false;
9484
9485         case group_misfit_task:
9486                 /* Select group with the highest max capacity */
9487                 if (idlest->sgc->max_capacity >= group->sgc->max_capacity)
9488                         return false;
9489                 break;
9490
9491         case group_has_spare:
9492                 /* Select group with most idle CPUs */
9493                 if (idlest_sgs->idle_cpus > sgs->idle_cpus)
9494                         return false;
9495
9496                 /* Select group with lowest group_util */
9497                 if (idlest_sgs->idle_cpus == sgs->idle_cpus &&
9498                         idlest_sgs->group_util <= sgs->group_util)
9499                         return false;
9500
9501                 break;
9502         }
9503
9504         return true;
9505 }
9506
9507 /*
9508  * find_idlest_group() finds and returns the least busy CPU group within the
9509  * domain.
9510  *
9511  * Assumes p is allowed on at least one CPU in sd.
9512  */
9513 static struct sched_group *
9514 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int this_cpu)
9515 {
9516         struct sched_group *idlest = NULL, *local = NULL, *group = sd->groups;
9517         struct sg_lb_stats local_sgs, tmp_sgs;
9518         struct sg_lb_stats *sgs;
9519         unsigned long imbalance;
9520         struct sg_lb_stats idlest_sgs = {
9521                         .avg_load = UINT_MAX,
9522                         .group_type = group_overloaded,
9523         };
9524
9525         do {
9526                 int local_group;
9527
9528                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
9529                 if (!cpumask_intersects(sched_group_span(group),
9530                                         p->cpus_ptr))
9531                         continue;
9532
9533                 /* Skip over this group if no cookie matched */
9534                 if (!sched_group_cookie_match(cpu_rq(this_cpu), p, group))
9535                         continue;
9536
9537                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
9538                                                sched_group_span(group));
9539
9540                 if (local_group) {
9541                         sgs = &local_sgs;
9542                         local = group;
9543                 } else {
9544                         sgs = &tmp_sgs;
9545                 }
9546
9547                 update_sg_wakeup_stats(sd, group, sgs, p);
9548
9549                 if (!local_group && update_pick_idlest(idlest, &idlest_sgs, group, sgs)) {
9550                         idlest = group;
9551                         idlest_sgs = *sgs;
9552                 }
9553
9554         } while (group = group->next, group != sd->groups);
9555
9556
9557         /* There is no idlest group to push tasks to */
9558         if (!idlest)
9559                 return NULL;
9560
9561         /* The local group has been skipped because of CPU affinity */
9562         if (!local)
9563                 return idlest;
9564
9565         /*
9566          * If the local group is idler than the selected idlest group
9567          * don't try and push the task.
9568          */
9569         if (local_sgs.group_type < idlest_sgs.group_type)
9570                 return NULL;
9571
9572         /*
9573          * If the local group is busier than the selected idlest group
9574          * try and push the task.
9575          */
9576         if (local_sgs.group_type > idlest_sgs.group_type)
9577                 return idlest;
9578
9579         switch (local_sgs.group_type) {
9580         case group_overloaded:
9581         case group_fully_busy:
9582
9583                 /* Calculate allowed imbalance based on load */
9584                 imbalance = scale_load_down(NICE_0_LOAD) *
9585                                 (sd->imbalance_pct-100) / 100;
9586
9587                 /*
9588                  * When comparing groups across NUMA domains, it's possible for
9589                  * the local domain to be very lightly loaded relative to the
9590                  * remote domains but "imbalance" skews the comparison making
9591                  * remote CPUs look much more favourable. When considering
9592                  * cross-domain, add imbalance to the load on the remote node
9593                  * and consider staying local.
9594                  */
9595
9596                 if ((sd->flags & SD_NUMA) &&
9597                     ((idlest_sgs.avg_load + imbalance) >= local_sgs.avg_load))
9598                         return NULL;
9599
9600                 /*
9601                  * If the local group is less loaded than the selected
9602                  * idlest group don't try and push any tasks.
9603                  */
9604                 if (idlest_sgs.avg_load >= (local_sgs.avg_load + imbalance))
9605                         return NULL;
9606
9607                 if (100 * local_sgs.avg_load <= sd->imbalance_pct * idlest_sgs.avg_load)
9608                         return NULL;
9609                 break;
9610
9611         case group_imbalanced:
9612         case group_asym_packing:
9613                 /* Those type are not used in the slow wakeup path */
9614                 return NULL;
9615
9616         case group_misfit_task:
9617                 /* Select group with the highest max capacity */
9618                 if (local->sgc->max_capacity >= idlest->sgc->max_capacity)
9619                         return NULL;
9620                 break;
9621
9622         case group_has_spare:
9623 #ifdef CONFIG_NUMA
9624                 if (sd->flags & SD_NUMA) {
9625                         int imb_numa_nr = sd->imb_numa_nr;
9626 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9627                         int idlest_cpu;
9628                         /*
9629                          * If there is spare capacity at NUMA, try to select
9630                          * the preferred node
9631                          */
9632                         if (cpu_to_node(this_cpu) == p->numa_preferred_nid)
9633                                 return NULL;
9634
9635                         idlest_cpu = cpumask_first(sched_group_span(idlest));
9636                         if (cpu_to_node(idlest_cpu) == p->numa_preferred_nid)
9637                                 return idlest;
9638 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
9639                         /*
9640                          * Otherwise, keep the task close to the wakeup source
9641                          * and improve locality if the number of running tasks
9642                          * would remain below threshold where an imbalance is
9643                          * allowed while accounting for the possibility the
9644                          * task is pinned to a subset of CPUs. If there is a
9645                          * real need of migration, periodic load balance will
9646                          * take care of it.
9647                          */
9648                         if (p->nr_cpus_allowed != NR_CPUS) {
9649                                 struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_rq_mask);
9650
9651                                 cpumask_and(cpus, sched_group_span(local), p->cpus_ptr);
9652                                 imb_numa_nr = min(cpumask_weight(cpus), sd->imb_numa_nr);
9653                         }
9654
9655                         imbalance = abs(local_sgs.idle_cpus - idlest_sgs.idle_cpus);
9656                         if (!adjust_numa_imbalance(imbalance,
9657                                                    local_sgs.sum_nr_running + 1,
9658                                                    imb_numa_nr)) {
9659                                 return NULL;
9660                         }
9661                 }
9662 #endif /* CONFIG_NUMA */
9663
9664                 /*
9665                  * Select group with highest number of idle CPUs. We could also
9666                  * compare the utilization which is more stable but it can end
9667                  * up that the group has less spare capacity but finally more
9668                  * idle CPUs which means more opportunity to run task.
9669                  */
9670                 if (local_sgs.idle_cpus >= idlest_sgs.idle_cpus)
9671                         return NULL;
9672                 break;
9673         }
9674
9675         return idlest;
9676 }
9677
9678 static void update_idle_cpu_scan(struct lb_env *env,
9679                                  unsigned long sum_util)
9680 {
9681         struct sched_domain_shared *sd_share;
9682         int llc_weight, pct;
9683         u64 x, y, tmp;
9684         /*
9685          * Update the number of CPUs to scan in LLC domain, which could
9686          * be used as a hint in select_idle_cpu(). The update of sd_share
9687          * could be expensive because it is within a shared cache line.
9688          * So the write of this hint only occurs during periodic load
9689          * balancing, rather than CPU_NEWLY_IDLE, because the latter
9690          * can fire way more frequently than the former.
9691          */
9692         if (!sched_feat(SIS_UTIL) || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
9693                 return;
9694
9695         llc_weight = per_cpu(sd_llc_size, env->dst_cpu);
9696         if (env->sd->span_weight != llc_weight)
9697                 return;
9698
9699         sd_share = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, env->dst_cpu));
9700         if (!sd_share)
9701                 return;
9702
9703         /*
9704          * The number of CPUs to search drops as sum_util increases, when
9705          * sum_util hits 85% or above, the scan stops.
9706          * The reason to choose 85% as the threshold is because this is the
9707          * imbalance_pct(117) when a LLC sched group is overloaded.
9708          *
9709          * let y = SCHED_CAPACITY_SCALE - p * x^2                       [1]
9710          * and y'= y / SCHED_CAPACITY_SCALE
9711          *
9712          * x is the ratio of sum_util compared to the CPU capacity:
9713          * x = sum_util / (llc_weight * SCHED_CAPACITY_SCALE)
9714          * y' is the ratio of CPUs to be scanned in the LLC domain,
9715          * and the number of CPUs to scan is calculated by:
9716          *
9717          * nr_scan = llc_weight * y'                                    [2]
9718          *
9719          * When x hits the threshold of overloaded, AKA, when
9720          * x = 100 / pct, y drops to 0. According to [1],
9721          * p should be SCHED_CAPACITY_SCALE * pct^2 / 10000
9722          *
9723          * Scale x by SCHED_CAPACITY_SCALE:
9724          * x' = sum_util / llc_weight;                                  [3]
9725          *
9726          * and finally [1] becomes:
9727          * y = SCHED_CAPACITY_SCALE -
9728          *     x'^2 * pct^2 / (10000 * SCHED_CAPACITY_SCALE)            [4]
9729          *
9730          */
9731         /* equation [3] */
9732         x = sum_util;
9733         do_div(x, llc_weight);
9734
9735         /* equation [4] */
9736         pct = env->sd->imbalance_pct;
9737         tmp = x * x * pct * pct;
9738         do_div(tmp, 10000 * SCHED_CAPACITY_SCALE);
9739         tmp = min_t(long, tmp, SCHED_CAPACITY_SCALE);
9740         y = SCHED_CAPACITY_SCALE - tmp;
9741
9742         /* equation [2] */
9743         y *= llc_weight;
9744         do_div(y, SCHED_CAPACITY_SCALE);
9745         if ((int)y != sd_share->nr_idle_scan)
9746                 WRITE_ONCE(sd_share->nr_idle_scan, (int)y);
9747 }
9748
9749 /**
9750  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
9751  * @env: The load balancing environment.
9752  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
9753  */
9754
9755 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
9756 {
9757         struct sched_domain *child = env->sd->child;
9758         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
9759         struct sg_lb_stats *local = &sds->local_stat;
9760         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
9761         unsigned long sum_util = 0;
9762         int sg_status = 0;
9763
9764         do {
9765                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
9766                 int local_group;
9767
9768                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(sg));
9769                 if (local_group) {
9770                         sds->local = sg;
9771                         sgs = local;
9772
9773                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
9774                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
9775                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
9776                 }
9777
9778                 update_sg_lb_stats(env, sds, sg, sgs, &sg_status);
9779
9780                 if (local_group)
9781                         goto next_group;
9782
9783
9784                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
9785                         sds->busiest = sg;
9786                         sds->busiest_stat = *sgs;
9787                 }
9788
9789 next_group:
9790                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
9791                 sds->total_load += sgs->group_load;
9792                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
9793
9794                 sum_util += sgs->group_util;
9795                 sg = sg->next;
9796         } while (sg != env->sd->groups);
9797
9798         /* Tag domain that child domain prefers tasks go to siblings first */
9799         sds->prefer_sibling = child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING;
9800
9801
9802         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
9803                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
9804
9805         if (!env->sd->parent) {
9806                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
9807
9808                 /* update overload indicator if we are at root domain */
9809                 WRITE_ONCE(rd->overload, sg_status & SG_OVERLOAD);
9810
9811                 /* Update over-utilization (tipping point, U >= 0) indicator */
9812                 WRITE_ONCE(rd->overutilized, sg_status & SG_OVERUTILIZED);
9813                 trace_sched_overutilized_tp(rd, sg_status & SG_OVERUTILIZED);
9814         } else if (sg_status & SG_OVERUTILIZED) {
9815                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
9816
9817                 WRITE_ONCE(rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
9818                 trace_sched_overutilized_tp(rd, SG_OVERUTILIZED);
9819         }
9820
9821         update_idle_cpu_scan(env, sum_util);
9822 }
9823
9824 /**
9825  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
9826  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
9827  * @env: load balance environment
9828  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
9829  */
9830 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
9831 {
9832         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
9833
9834         local = &sds->local_stat;
9835         busiest = &sds->busiest_stat;
9836
9837         if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
9838                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY) {
9839                         /* Set imbalance to allow misfit tasks to be balanced. */
9840                         env->migration_type = migrate_misfit;
9841                         env->imbalance = 1;
9842                 } else {
9843                         /*
9844                          * Set load imbalance to allow moving task from cpu
9845                          * with reduced capacity.
9846                          */
9847                         env->migration_type = migrate_load;
9848                         env->imbalance = busiest->group_misfit_task_load;
9849                 }
9850                 return;
9851         }
9852
9853         if (busiest->group_type == group_asym_packing) {
9854                 /*
9855                  * In case of asym capacity, we will try to migrate all load to
9856                  * the preferred CPU.
9857                  */
9858                 env->migration_type = migrate_task;
9859                 env->imbalance = busiest->sum_h_nr_running;
9860                 return;
9861         }
9862
9863         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
9864                 /*
9865                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
9866                  * to ensure CPU-load equilibrium, try to move any task to fix
9867                  * the imbalance. The next load balance will take care of
9868                  * balancing back the system.
9869                  */
9870                 env->migration_type = migrate_task;
9871                 env->imbalance = 1;
9872                 return;
9873         }
9874
9875         /*
9876          * Try to use spare capacity of local group without overloading it or
9877          * emptying busiest.
9878          */
9879         if (local->group_type == group_has_spare) {
9880                 if ((busiest->group_type > group_fully_busy) &&
9881                     !(env->sd->flags & SD_SHARE_PKG_RESOURCES)) {
9882                         /*
9883                          * If busiest is overloaded, try to fill spare
9884                          * capacity. This might end up creating spare capacity
9885                          * in busiest or busiest still being overloaded but
9886                          * there is no simple way to directly compute the
9887                          * amount of load to migrate in order to balance the
9888                          * system.
9889                          */
9890                         env->migration_type = migrate_util;
9891                         env->imbalance = max(local->group_capacity, local->group_util) -
9892                                          local->group_util;
9893
9894                         /*
9895                          * In some cases, the group's utilization is max or even
9896                          * higher than capacity because of migrations but the
9897                          * local CPU is (newly) idle. There is at least one
9898                          * waiting task in this overloaded busiest group. Let's
9899                          * try to pull it.
9900                          */
9901                         if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->imbalance == 0) {
9902                                 env->migration_type = migrate_task;
9903                                 env->imbalance = 1;
9904                         }
9905
9906                         return;
9907                 }
9908
9909                 if (busiest->group_weight == 1 || sds->prefer_sibling) {
9910                         unsigned int nr_diff = busiest->sum_nr_running;
9911                         /*
9912                          * When prefer sibling, evenly spread running tasks on
9913                          * groups.
9914                          */
9915                         env->migration_type = migrate_task;
9916                         lsub_positive(&nr_diff, local->sum_nr_running);
9917                         env->imbalance = nr_diff;
9918                 } else {
9919
9920                         /*
9921                          * If there is no overload, we just want to even the number of
9922                          * idle cpus.
9923                          */
9924                         env->migration_type = migrate_task;
9925                         env->imbalance = max_t(long, 0,
9926                                                (local->idle_cpus - busiest->idle_cpus));
9927                 }
9928
9929 #ifdef CONFIG_NUMA
9930                 /* Consider allowing a small imbalance between NUMA groups */
9931                 if (env->sd->flags & SD_NUMA) {
9932                         env->imbalance = adjust_numa_imbalance(env->imbalance,
9933                                                                local->sum_nr_running + 1,
9934                                                                env->sd->imb_numa_nr);
9935                 }
9936 #endif
9937
9938                 /* Number of tasks to move to restore balance */
9939                 env->imbalance >>= 1;
9940
9941                 return;
9942         }
9943
9944         /*
9945          * Local is fully busy but has to take more load to relieve the
9946          * busiest group
9947          */
9948         if (local->group_type < group_overloaded) {
9949                 /*
9950                  * Local will become overloaded so the avg_load metrics are
9951                  * finally needed.
9952                  */
9953
9954                 local->avg_load = (local->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9955                                   local->group_capacity;
9956
9957                 /*
9958                  * If the local group is more loaded than the selected
9959                  * busiest group don't try to pull any tasks.
9960                  */
9961                 if (local->avg_load >= busiest->avg_load) {
9962                         env->imbalance = 0;
9963                         return;
9964                 }
9965
9966                 sds->avg_load = (sds->total_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9967                                 sds->total_capacity;
9968         }
9969
9970         /*
9971          * Both group are or will become overloaded and we're trying to get all
9972          * the CPUs to the average_load, so we don't want to push ourselves
9973          * above the average load, nor do we wish to reduce the max loaded CPU
9974          * below the average load. At the same time, we also don't want to
9975          * reduce the group load below the group capacity. Thus we look for
9976          * the minimum possible imbalance.
9977          */
9978         env->migration_type = migrate_load;
9979         env->imbalance = min(
9980                 (busiest->avg_load - sds->avg_load) * busiest->group_capacity,
9981                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
9982         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
9983 }
9984
9985 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
9986
9987 /*
9988  * Decision matrix according to the local and busiest group type:
9989  *
9990  * busiest \ local has_spare fully_busy misfit asym imbalanced overloaded
9991  * has_spare        nr_idle   balanced   N/A    N/A  balanced   balanced
9992  * fully_busy       nr_idle   nr_idle    N/A    N/A  balanced   balanced
9993  * misfit_task      force     N/A        N/A    N/A  N/A        N/A
9994  * asym_packing     force     force      N/A    N/A  force      force
9995  * imbalanced       force     force      N/A    N/A  force      force
9996  * overloaded       force     force      N/A    N/A  force      avg_load
9997  *
9998  * N/A :      Not Applicable because already filtered while updating
9999  *            statistics.
10000  * balanced : The system is balanced for these 2 groups.
10001  * force :    Calculate the imbalance as load migration is probably needed.
10002  * avg_load : Only if imbalance is significant enough.
10003  * nr_idle :  dst_cpu is not busy and the number of idle CPUs is quite
10004  *            different in groups.
10005  */
10006
10007 /**
10008  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
10009  * if there is an imbalance.
10010  * @env: The load balancing environment.
10011  *
10012  * Also calculates the amount of runnable load which should be moved
10013  * to restore balance.
10014  *
10015  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
10016  */
10017 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
10018 {
10019         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
10020         struct sd_lb_stats sds;
10021
10022         init_sd_lb_stats(&sds);
10023
10024         /*
10025          * Compute the various statistics relevant for load balancing at
10026          * this level.
10027          */
10028         update_sd_lb_stats(env, &sds);
10029
10030         if (sched_energy_enabled()) {
10031                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
10032
10033                 if (rcu_dereference(rd->pd) && !READ_ONCE(rd->overutilized))
10034                         goto out_balanced;
10035         }
10036
10037         local = &sds.local_stat;
10038         busiest = &sds.busiest_stat;
10039
10040         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
10041         if (!sds.busiest)
10042                 goto out_balanced;
10043
10044         /* Misfit tasks should be dealt with regardless of the avg load */
10045         if (busiest->group_type == group_misfit_task)
10046                 goto force_balance;
10047
10048         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
10049         if (busiest->group_type == group_asym_packing)
10050                 goto force_balance;
10051
10052         /*
10053          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
10054          * work because they assume all things are equal, which typically
10055          * isn't true due to cpus_ptr constraints and the like.
10056          */
10057         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
10058                 goto force_balance;
10059
10060         /*
10061          * If the local group is busier than the selected busiest group
10062          * don't try and pull any tasks.
10063          */
10064         if (local->group_type > busiest->group_type)
10065                 goto out_balanced;
10066
10067         /*
10068          * When groups are overloaded, use the avg_load to ensure fairness
10069          * between tasks.
10070          */
10071         if (local->group_type == group_overloaded) {
10072                 /*
10073                  * If the local group is more loaded than the selected
10074                  * busiest group don't try to pull any tasks.
10075                  */
10076                 if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
10077                         goto out_balanced;
10078
10079                 /* XXX broken for overlapping NUMA groups */
10080                 sds.avg_load = (sds.total_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
10081                                 sds.total_capacity;
10082
10083                 /*
10084                  * Don't pull any tasks if this group is already above the
10085                  * domain average load.
10086                  */
10087                 if (local->avg_load >= sds.avg_load)
10088                         goto out_balanced;
10089
10090                 /*
10091                  * If the busiest group is more loaded, use imbalance_pct to be
10092                  * conservative.
10093                  */
10094                 if (100 * busiest->avg_load <=
10095                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
10096                         goto out_balanced;
10097         }
10098
10099         /* Try to move all excess tasks to child's sibling domain */
10100         if (sds.prefer_sibling && local->group_type == group_has_spare &&
10101             busiest->sum_nr_running > local->sum_nr_running + 1)
10102                 goto force_balance;
10103
10104         if (busiest->group_type != group_overloaded) {
10105                 if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
10106                         /*
10107                          * If the busiest group is not overloaded (and as a
10108                          * result the local one too) but this CPU is already
10109                          * busy, let another idle CPU try to pull task.
10110                          */
10111                         goto out_balanced;
10112
10113                 if (busiest->group_weight > 1 &&
10114                     local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1))
10115                         /*
10116                          * If the busiest group is not overloaded
10117                          * and there is no imbalance between this and busiest
10118                          * group wrt idle CPUs, it is balanced. The imbalance
10119                          * becomes significant if the diff is greater than 1
10120                          * otherwise we might end up to just move the imbalance
10121                          * on another group. Of course this applies only if
10122                          * there is more than 1 CPU per group.
10123                          */
10124                         goto out_balanced;
10125
10126                 if (busiest->sum_h_nr_running == 1)
10127                         /*
10128                          * busiest doesn't have any tasks waiting to run
10129                          */
10130                         goto out_balanced;
10131         }
10132
10133 force_balance:
10134         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
10135         calculate_imbalance(env, &sds);
10136         return env->imbalance ? sds.busiest : NULL;
10137
10138 out_balanced:
10139         env->imbalance = 0;
10140         return NULL;
10141 }
10142
10143 /*
10144  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the CPUs in the group.
10145  */
10146 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
10147                                      struct sched_group *group)
10148 {
10149         struct rq *busiest = NULL, *rq;
10150         unsigned long busiest_util = 0, busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
10151         unsigned int busiest_nr = 0;
10152         int i;
10153
10154         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
10155                 unsigned long capacity, load, util;
10156                 unsigned int nr_running;
10157                 enum fbq_type rt;
10158
10159                 rq = cpu_rq(i);
10160                 rt = fbq_classify_rq(rq);
10161
10162                 /*
10163                  * We classify groups/runqueues into three groups:
10164                  *  - regular: there are !numa tasks
10165                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
10166                  *  - all:     there is no distinction
10167                  *
10168                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
10169                  * ignore those when there's better options.
10170                  *
10171                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
10172                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
10173                  * queue by moving tasks around inside the node.
10174                  *
10175                  * If we cannot move enough load due to this classification
10176                  * the next pass will adjust the group classification and
10177                  * allow migration of more tasks.
10178                  *
10179                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
10180                  */
10181                 if (rt > env->fbq_type)
10182                         continue;
10183
10184                 nr_running = rq->cfs.h_nr_running;
10185                 if (!nr_running)
10186                         continue;
10187
10188                 capacity = capacity_of(i);
10189
10190                 /*
10191                  * For ASYM_CPUCAPACITY domains, don't pick a CPU that could
10192                  * eventually lead to active_balancing high->low capacity.
10193                  * Higher per-CPU capacity is considered better than balancing
10194                  * average load.
10195                  */
10196                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
10197                     !capacity_greater(capacity_of(env->dst_cpu), capacity) &&
10198                     nr_running == 1)
10199                         continue;
10200
10201                 /* Make sure we only pull tasks from a CPU of lower priority */
10202                 if ((env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING) &&
10203                     sched_asym_prefer(i, env->dst_cpu) &&
10204                     nr_running == 1)
10205                         continue;
10206
10207                 switch (env->migration_type) {
10208                 case migrate_load:
10209                         /*
10210                          * When comparing with load imbalance, use cpu_load()
10211                          * which is not scaled with the CPU capacity.
10212                          */
10213                         load = cpu_load(rq);
10214
10215                         if (nr_running == 1 && load > env->imbalance &&
10216                             !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
10217                                 break;
10218
10219                         /*
10220                          * For the load comparisons with the other CPUs,
10221                          * consider the cpu_load() scaled with the CPU
10222                          * capacity, so that the load can be moved away
10223                          * from the CPU that is potentially running at a
10224                          * lower capacity.
10225                          *
10226                          * Thus we're looking for max(load_i / capacity_i),
10227                          * crosswise multiplication to rid ourselves of the
10228                          * division works out to:
10229                          * load_i * capacity_j > load_j * capacity_i;
10230                          * where j is our previous maximum.
10231                          */
10232                         if (load * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
10233                                 busiest_load = load;
10234                                 busiest_capacity = capacity;
10235                                 busiest = rq;
10236                         }
10237                         break;
10238
10239                 case migrate_util:
10240                         util = cpu_util_cfs(i);
10241
10242                         /*
10243                          * Don't try to pull utilization from a CPU with one
10244                          * running task. Whatever its utilization, we will fail
10245                          * detach the task.
10246                          */
10247                         if (nr_running <= 1)
10248                                 continue;
10249
10250                         if (busiest_util < util) {
10251                                 busiest_util = util;
10252                                 busiest = rq;
10253                         }
10254                         break;
10255
10256                 case migrate_task:
10257                         if (busiest_nr < nr_running) {
10258                                 busiest_nr = nr_running;
10259                                 busiest = rq;
10260                         }
10261                         break;
10262
10263                 case migrate_misfit:
10264                         /*
10265                          * For ASYM_CPUCAPACITY domains with misfit tasks we
10266                          * simply seek the "biggest" misfit task.
10267                          */
10268                         if (rq->misfit_task_load > busiest_load) {
10269                                 busiest_load = rq->misfit_task_load;
10270                                 busiest = rq;
10271                         }
10272
10273                         break;
10274
10275                 }
10276         }
10277
10278         return busiest;
10279 }
10280
10281 /*
10282  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
10283  * so long as it is large enough.
10284  */
10285 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
10286
10287 static inline bool
10288 asym_active_balance(struct lb_env *env)
10289 {
10290         /*
10291          * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
10292          * lower priority CPUs in order to pack all tasks in the
10293          * highest priority CPUs.
10294          */
10295         return env->idle != CPU_NOT_IDLE && (env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING) &&
10296                sched_asym_prefer(env->dst_cpu, env->src_cpu);
10297 }
10298
10299 static inline bool
10300 imbalanced_active_balance(struct lb_env *env)
10301 {
10302         struct sched_domain *sd = env->sd;
10303
10304         /*
10305          * The imbalanced case includes the case of pinned tasks preventing a fair
10306          * distribution of the load on the system but also the even distribution of the
10307          * threads on a system with spare capacity
10308          */
10309         if ((env->migration_type == migrate_task) &&
10310             (sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2))
10311                 return 1;
10312
10313         return 0;
10314 }
10315
10316 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
10317 {
10318         struct sched_domain *sd = env->sd;
10319
10320         if (asym_active_balance(env))
10321                 return 1;
10322
10323         if (imbalanced_active_balance(env))
10324                 return 1;
10325
10326         /*
10327          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
10328          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
10329          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
10330          * available on dst_cpu.
10331          */
10332         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
10333             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
10334                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
10335                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
10336                         return 1;
10337         }
10338
10339         if (env->migration_type == migrate_misfit)
10340                 return 1;
10341
10342         return 0;
10343 }
10344
10345 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
10346
10347 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
10348 {
10349         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
10350         int cpu;
10351
10352         /*
10353          * Ensure the balancing environment is consistent; can happen
10354          * when the softirq triggers 'during' hotplug.
10355          */
10356         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, env->cpus))
10357                 return 0;
10358
10359         /*
10360          * In the newly idle case, we will allow all the CPUs
10361          * to do the newly idle load balance.
10362          *
10363          * However, we bail out if we already have tasks or a wakeup pending,
10364          * to optimize wakeup latency.
10365          */
10366         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
10367                 if (env->dst_rq->nr_running > 0 || env->dst_rq->ttwu_pending)
10368                         return 0;
10369                 return 1;
10370         }
10371
10372         /* Try to find first idle CPU */
10373         for_each_cpu_and(cpu, group_balance_mask(sg), env->cpus) {
10374                 if (!idle_cpu(cpu))
10375                         continue;
10376
10377                 /* Are we the first idle CPU? */
10378                 return cpu == env->dst_cpu;
10379         }
10380
10381         /* Are we the first CPU of this group ? */
10382         return group_balance_cpu(sg) == env->dst_cpu;
10383 }
10384
10385 /*
10386  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
10387  * tasks if there is an imbalance.
10388  */
10389 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
10390                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
10391                         int *continue_balancing)
10392 {
10393         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
10394         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
10395         struct sched_group *group;
10396         struct rq *busiest;
10397         struct rq_flags rf;
10398         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
10399         struct lb_env env = {
10400                 .sd             = sd,
10401                 .dst_cpu        = this_cpu,
10402                 .dst_rq         = this_rq,
10403                 .dst_grpmask    = sched_group_span(sd->groups),
10404                 .idle           = idle,
10405                 .loop_break     = SCHED_NR_MIGRATE_BREAK,
10406                 .cpus           = cpus,
10407                 .fbq_type       = all,
10408                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
10409         };
10410
10411         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), cpu_active_mask);
10412
10413         schedstat_inc(sd->lb_count[idle]);
10414
10415 redo:
10416         if (!should_we_balance(&env)) {
10417                 *continue_balancing = 0;
10418                 goto out_balanced;
10419         }
10420
10421         group = find_busiest_group(&env);
10422         if (!group) {
10423                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyg[idle]);
10424                 goto out_balanced;
10425         }
10426
10427         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
10428         if (!busiest) {
10429                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyq[idle]);
10430                 goto out_balanced;
10431         }
10432
10433         WARN_ON_ONCE(busiest == env.dst_rq);
10434
10435         schedstat_add(sd->lb_imbalance[idle], env.imbalance);
10436
10437         env.src_cpu = busiest->cpu;
10438         env.src_rq = busiest;
10439
10440         ld_moved = 0;
10441         /* Clear this flag as soon as we find a pullable task */
10442         env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
10443         if (busiest->nr_running > 1) {
10444                 /*
10445                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
10446                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
10447                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
10448                  * correctly treated as an imbalance.
10449                  */
10450                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
10451
10452 more_balance:
10453                 rq_lock_irqsave(busiest, &rf);
10454                 update_rq_clock(busiest);
10455
10456                 /*
10457                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
10458                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
10459                  */
10460                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
10461
10462                 /*
10463                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
10464                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
10465                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
10466                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
10467                  * See task_rq_lock() family for the details.
10468                  */
10469
10470                 rq_unlock(busiest, &rf);
10471
10472                 if (cur_ld_moved) {
10473                         attach_tasks(&env);
10474                         ld_moved += cur_ld_moved;
10475                 }
10476
10477                 local_irq_restore(rf.flags);
10478
10479                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
10480                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
10481                         /* Stop if we tried all running tasks */
10482                         if (env.loop < busiest->nr_running)
10483                                 goto more_balance;
10484                 }
10485
10486                 /*
10487                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
10488                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
10489                  * where they can run. The upper limit on how many times we
10490                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of CPUs in our
10491                  * sched_group.
10492                  *
10493                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
10494                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
10495                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
10496                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
10497                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
10498                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
10499                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
10500                  * given_cpu) causing excess load to be moved to given_cpu.
10501                  * This however should not happen so much in practice and
10502                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
10503                  * excess load moved.
10504                  */
10505                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
10506
10507                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs */
10508                         __cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
10509
10510                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
10511                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
10512                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
10513                         env.loop         = 0;
10514                         env.loop_break   = SCHED_NR_MIGRATE_BREAK;
10515
10516                         /*
10517                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
10518                          * need to continue with same src_cpu.
10519                          */
10520                         goto more_balance;
10521                 }
10522
10523                 /*
10524                  * We failed to reach balance because of affinity.
10525                  */
10526                 if (sd_parent) {
10527                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
10528
10529                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
10530                                 *group_imbalance = 1;
10531                 }
10532
10533                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
10534                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
10535                         __cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
10536                         /*
10537                          * Attempting to continue load balancing at the current
10538                          * sched_domain level only makes sense if there are
10539                          * active CPUs remaining as possible busiest CPUs to
10540                          * pull load from which are not contained within the
10541                          * destination group that is receiving any migrated
10542                          * load.
10543                          */
10544                         if (!cpumask_subset(cpus, env.dst_grpmask)) {
10545                                 env.loop = 0;
10546                                 env.loop_break = SCHED_NR_MIGRATE_BREAK;
10547                                 goto redo;
10548                         }
10549                         goto out_all_pinned;
10550                 }
10551         }
10552
10553         if (!ld_moved) {
10554                 schedstat_inc(sd->lb_failed[idle]);
10555                 /*
10556                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
10557                  * We do not want newidle balance, which can be very
10558                  * frequent, pollute the failure counter causing
10559                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
10560                  */
10561                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
10562                         sd->nr_balance_failed++;
10563
10564                 if (need_active_balance(&env)) {
10565                         unsigned long flags;
10566
10567                         raw_spin_rq_lock_irqsave(busiest, flags);
10568
10569                         /*
10570                          * Don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
10571                          * if the curr task on busiest CPU can't be
10572                          * moved to this_cpu:
10573                          */
10574                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu, busiest->curr->cpus_ptr)) {
10575                                 raw_spin_rq_unlock_irqrestore(busiest, flags);
10576                                 goto out_one_pinned;
10577                         }
10578
10579                         /* Record that we found at least one task that could run on this_cpu */
10580                         env.flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
10581
10582                         /*
10583                          * ->active_balance synchronizes accesses to
10584                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
10585                          * only after active load balance is finished.
10586                          */
10587                         if (!busiest->active_balance) {
10588                                 busiest->active_balance = 1;
10589                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
10590                                 active_balance = 1;
10591                         }
10592                         raw_spin_rq_unlock_irqrestore(busiest, flags);
10593
10594                         if (active_balance) {
10595                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
10596                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
10597                                         &busiest->active_balance_work);
10598                         }
10599                 }
10600         } else {
10601                 sd->nr_balance_failed = 0;
10602         }
10603
10604         if (likely(!active_balance) || need_active_balance(&env)) {
10605                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
10606                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
10607         }
10608
10609         goto out;
10610
10611 out_balanced:
10612         /*
10613          * We reach balance although we may have faced some affinity
10614          * constraints. Clear the imbalance flag only if other tasks got
10615          * a chance to move and fix the imbalance.
10616          */
10617         if (sd_parent && !(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
10618                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
10619
10620                 if (*group_imbalance)
10621                         *group_imbalance = 0;
10622         }
10623
10624 out_all_pinned:
10625         /*
10626          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
10627          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
10628          * can try to migrate them.
10629          */
10630         schedstat_inc(sd->lb_balanced[idle]);
10631
10632         sd->nr_balance_failed = 0;
10633
10634 out_one_pinned:
10635         ld_moved = 0;
10636
10637         /*
10638          * newidle_balance() disregards balance intervals, so we could
10639          * repeatedly reach this code, which would lead to balance_interval
10640          * skyrocketing in a short amount of time. Skip the balance_interval
10641          * increase logic to avoid that.
10642          */
10643         if (env.idle == CPU_NEWLY_IDLE)
10644                 goto out;
10645
10646         /* tune up the balancing interval */
10647         if ((env.flags & LBF_ALL_PINNED &&
10648              sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
10649             sd->balance_interval < sd->max_interval)
10650                 sd->balance_interval *= 2;
10651 out:
10652         return ld_moved;
10653 }
10654
10655 static inline unsigned long
10656 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
10657 {
10658         unsigned long interval = sd->balance_interval;
10659
10660         if (cpu_busy)
10661                 interval *= sd->busy_factor;
10662
10663         /* scale ms to jiffies */
10664         interval = msecs_to_jiffies(interval);
10665
10666         /*
10667          * Reduce likelihood of busy balancing at higher domains racing with
10668          * balancing at lower domains by preventing their balancing periods
10669          * from being multiples of each other.
10670          */
10671         if (cpu_busy)
10672                 interval -= 1;
10673
10674         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
10675
10676         return interval;
10677 }
10678
10679 static inline void
10680 update_next_balance(struct sched_domain *sd, unsigned long *next_balance)
10681 {
10682         unsigned long interval, next;
10683
10684         /* used by idle balance, so cpu_busy = 0 */
10685         interval = get_sd_balance_interval(sd, 0);
10686         next = sd->last_balance + interval;
10687
10688         if (time_after(*next_balance, next))
10689                 *next_balance = next;
10690 }
10691
10692 /*
10693  * active_load_balance_cpu_stop is run by the CPU stopper. It pushes
10694  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
10695  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
10696  * avoids physical / logical imbalances.
10697  */
10698 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
10699 {
10700         struct rq *busiest_rq = data;
10701         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
10702         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
10703         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
10704         struct sched_domain *sd;
10705         struct task_struct *p = NULL;
10706         struct rq_flags rf;
10707
10708         rq_lock_irq(busiest_rq, &rf);
10709         /*
10710          * Between queueing the stop-work and running it is a hole in which
10711          * CPUs can become inactive. We should not move tasks from or to
10712          * inactive CPUs.
10713          */
10714         if (!cpu_active(busiest_cpu) || !cpu_active(target_cpu))
10715                 goto out_unlock;
10716
10717         /* Make sure the requested CPU hasn't gone down in the meantime: */
10718         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
10719                      !busiest_rq->active_balance))
10720                 goto out_unlock;
10721
10722         /* Is there any task to move? */
10723         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
10724                 goto out_unlock;
10725
10726         /*
10727          * This condition is "impossible", if it occurs
10728          * we need to fix it. Originally reported by
10729          * Bjorn Helgaas on a 128-CPU setup.
10730          */
10731         WARN_ON_ONCE(busiest_rq == target_rq);
10732
10733         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
10734         rcu_read_lock();
10735         for_each_domain(target_cpu, sd) {
10736                 if (cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
10737                         break;
10738         }
10739
10740         if (likely(sd)) {
10741                 struct lb_env env = {
10742                         .sd             = sd,
10743                         .dst_cpu        = target_cpu,
10744                         .dst_rq         = target_rq,
10745                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
10746                         .src_rq         = busiest_rq,
10747                         .idle           = CPU_IDLE,
10748                         .flags          = LBF_ACTIVE_LB,
10749                 };
10750
10751                 schedstat_inc(sd->alb_count);
10752                 update_rq_clock(busiest_rq);
10753
10754                 p = detach_one_task(&env);
10755                 if (p) {
10756                         schedstat_inc(sd->alb_pushed);
10757                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
10758                         sd->nr_balance_failed = 0;
10759                 } else {
10760                         schedstat_inc(sd->alb_failed);
10761                 }
10762         }
10763         rcu_read_unlock();
10764 out_unlock:
10765         busiest_rq->active_balance = 0;
10766         rq_unlock(busiest_rq, &rf);
10767
10768         if (p)
10769                 attach_one_task(target_rq, p);
10770
10771         local_irq_enable();
10772
10773         return 0;
10774 }
10775
10776 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
10777
10778 /*
10779  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
10780  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
10781  */
10782 void update_max_interval(void)
10783 {
10784         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
10785 }
10786
10787 static inline bool update_newidle_cost(struct sched_domain *sd, u64 cost)
10788 {
10789         if (cost > sd->max_newidle_lb_cost) {
10790                 /*
10791                  * Track max cost of a domain to make sure to not delay the
10792                  * next wakeup on the CPU.
10793                  */
10794                 sd->max_newidle_lb_cost = cost;
10795                 sd->last_decay_max_lb_cost = jiffies;
10796         } else if (time_after(jiffies, sd->last_decay_max_lb_cost + HZ)) {
10797                 /*
10798                  * Decay the newidle max times by ~1% per second to ensure that
10799                  * it is not outdated and the current max cost is actually
10800                  * shorter.
10801                  */
10802                 sd->max_newidle_lb_cost = (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
10803                 sd->last_decay_max_lb_cost = jiffies;
10804
10805                 return true;
10806         }
10807
10808         return false;
10809 }
10810
10811 /*
10812  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
10813  * and initiates a balancing operation if so.
10814  *
10815  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
10816  */
10817 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
10818 {
10819         int continue_balancing = 1;
10820         int cpu = rq->cpu;
10821         int busy = idle != CPU_IDLE && !sched_idle_cpu(cpu);
10822         unsigned long interval;
10823         struct sched_domain *sd;
10824         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
10825         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
10826         int update_next_balance = 0;
10827         int need_serialize, need_decay = 0;
10828         u64 max_cost = 0;
10829
10830         rcu_read_lock();
10831         for_each_domain(cpu, sd) {
10832                 /*
10833                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
10834                  * visit to all the domains.
10835                  */
10836                 need_decay = update_newidle_cost(sd, 0);
10837                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
10838
10839                 /*
10840                  * Stop the load balance at this level. There is another
10841                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
10842                  * actively.
10843                  */
10844                 if (!continue_balancing) {
10845                         if (need_decay)
10846                                 continue;
10847                         break;
10848                 }
10849
10850                 interval = get_sd_balance_interval(sd, busy);
10851
10852                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
10853                 if (need_serialize) {
10854                         if (!spin_trylock(&balancing))
10855                                 goto out;
10856                 }
10857
10858                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
10859                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
10860                                 /*
10861                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
10862                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
10863                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
10864                                  */
10865                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
10866                                 busy = idle != CPU_IDLE && !sched_idle_cpu(cpu);
10867                         }
10868                         sd->last_balance = jiffies;
10869                         interval = get_sd_balance_interval(sd, busy);
10870                 }
10871                 if (need_serialize)
10872                         spin_unlock(&balancing);
10873 out:
10874                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
10875                         next_balance = sd->last_balance + interval;
10876                         update_next_balance = 1;
10877                 }
10878         }
10879         if (need_decay) {
10880                 /*
10881                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
10882                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
10883                  */
10884                 rq->max_idle_balance_cost =
10885                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
10886         }
10887         rcu_read_unlock();
10888
10889         /*
10890          * next_balance will be updated only when there is a need.
10891          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
10892          * updated.
10893          */
10894         if (likely(update_next_balance))
10895                 rq->next_balance = next_balance;
10896
10897 }
10898
10899 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
10900 {
10901         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
10902 }
10903
10904 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
10905 /*
10906  * idle load balancing details
10907  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
10908  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
10909  *   load balancing for all the idle CPUs.
10910  * - HK_TYPE_MISC CPUs are used for this task, because HK_TYPE_SCHED not set
10911  *   anywhere yet.
10912  */
10913
10914 static inline int find_new_ilb(void)
10915 {
10916         int ilb;
10917         const struct cpumask *hk_mask;
10918
10919         hk_mask = housekeeping_cpumask(HK_TYPE_MISC);
10920
10921         for_each_cpu_and(ilb, nohz.idle_cpus_mask, hk_mask) {
10922
10923                 if (ilb == smp_processor_id())
10924                         continue;
10925
10926                 if (idle_cpu(ilb))
10927                         return ilb;
10928         }
10929
10930         return nr_cpu_ids;
10931 }
10932
10933 /*
10934  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick any
10935  * idle CPU in the HK_TYPE_MISC housekeeping set (if there is one).
10936  */
10937 static void kick_ilb(unsigned int flags)
10938 {
10939         int ilb_cpu;
10940
10941         /*
10942          * Increase nohz.next_balance only when if full ilb is triggered but
10943          * not if we only update stats.
10944          */
10945         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
10946                 nohz.next_balance = jiffies+1;
10947
10948         ilb_cpu = find_new_ilb();
10949
10950         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
10951                 return;
10952
10953         /*
10954          * Access to rq::nohz_csd is serialized by NOHZ_KICK_MASK; he who sets
10955          * the first flag owns it; cleared by nohz_csd_func().
10956          */
10957         flags = atomic_fetch_or(flags, nohz_flags(ilb_cpu));
10958         if (flags & NOHZ_KICK_MASK)
10959                 return;
10960
10961         /*
10962          * This way we generate an IPI on the target CPU which
10963          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
10964          * will be run before returning from the IPI.
10965          */
10966         smp_call_function_single_async(ilb_cpu, &cpu_rq(ilb_cpu)->nohz_csd);
10967 }
10968
10969 /*
10970  * Current decision point for kicking the idle load balancer in the presence
10971  * of idle CPUs in the system.
10972  */
10973 static void nohz_balancer_kick(struct rq *rq)
10974 {
10975         unsigned long now = jiffies;
10976         struct sched_domain_shared *sds;
10977         struct sched_domain *sd;
10978         int nr_busy, i, cpu = rq->cpu;
10979         unsigned int flags = 0;
10980
10981         if (unlikely(rq->idle_balance))
10982                 return;
10983
10984         /*
10985          * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
10986          * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
10987          */
10988         nohz_balance_exit_idle(rq);
10989
10990         /*
10991          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
10992          * balancing.
10993          */
10994         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
10995                 return;
10996
10997         if (READ_ONCE(nohz.has_blocked) &&
10998             time_after(now, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
10999                 flags = NOHZ_STATS_KICK;
11000
11001         if (time_before(now, nohz.next_balance))
11002                 goto out;
11003
11004         if (rq->nr_running >= 2) {
11005                 flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
11006                 goto out;
11007         }
11008
11009         rcu_read_lock();
11010
11011         sd = rcu_dereference(rq->sd);
11012         if (sd) {
11013                 /*
11014                  * If there's a CFS task and the current CPU has reduced
11015                  * capacity; kick the ILB to see if there's a better CPU to run
11016                  * on.
11017                  */
11018                 if (rq->cfs.h_nr_running >= 1 && check_cpu_capacity(rq, sd)) {
11019                         flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
11020                         goto unlock;
11021                 }
11022         }
11023
11024         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_packing, cpu));
11025         if (sd) {
11026                 /*
11027                  * When ASYM_PACKING; see if there's a more preferred CPU
11028                  * currently idle; in which case, kick the ILB to move tasks
11029                  * around.
11030                  */
11031                 for_each_cpu_and(i, sched_domain_span(sd), nohz.idle_cpus_mask) {
11032                         if (sched_asym_prefer(i, cpu)) {
11033                                 flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
11034                                 goto unlock;
11035                         }
11036                 }
11037         }
11038
11039         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_cpucapacity, cpu));
11040         if (sd) {
11041                 /*
11042                  * When ASYM_CPUCAPACITY; see if there's a higher capacity CPU
11043                  * to run the misfit task on.
11044                  */
11045                 if (check_misfit_status(rq, sd)) {
11046                         flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
11047                         goto unlock;
11048                 }
11049
11050                 /*
11051                  * For asymmetric systems, we do not want to nicely balance
11052                  * cache use, instead we want to embrace asymmetry and only
11053                  * ensure tasks have enough CPU capacity.
11054                  *
11055                  * Skip the LLC logic because it's not relevant in that case.
11056                  */
11057                 goto unlock;
11058         }
11059
11060         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
11061         if (sds) {
11062                 /*
11063                  * If there is an imbalance between LLC domains (IOW we could
11064                  * increase the overall cache use), we need some less-loaded LLC
11065                  * domain to pull some load. Likewise, we may need to spread
11066                  * load within the current LLC domain (e.g. packed SMT cores but
11067                  * other CPUs are idle). We can't really know from here how busy
11068                  * the others are - so just get a nohz balance going if it looks
11069                  * like this LLC domain has tasks we could move.
11070                  */
11071                 nr_busy = atomic_read(&sds->nr_busy_cpus);
11072                 if (nr_busy > 1) {
11073                         flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
11074                         goto unlock;
11075                 }
11076         }
11077 unlock:
11078         rcu_read_unlock();
11079 out:
11080         if (READ_ONCE(nohz.needs_update))
11081                 flags |= NOHZ_NEXT_KICK;
11082
11083         if (flags)
11084                 kick_ilb(flags);
11085 }
11086
11087 static void set_cpu_sd_state_busy(int cpu)
11088 {
11089         struct sched_domain *sd;
11090
11091         rcu_read_lock();
11092         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
11093
11094         if (!sd || !sd->nohz_idle)
11095                 goto unlock;
11096         sd->nohz_idle = 0;
11097
11098         atomic_inc(&sd->shared->nr_busy_cpus);
11099 unlock:
11100         rcu_read_unlock();
11101 }
11102
11103 void nohz_balance_exit_idle(struct rq *rq)
11104 {
11105         SCHED_WARN_ON(rq != this_rq());
11106
11107         if (likely(!rq->nohz_tick_stopped))
11108                 return;
11109
11110         rq->nohz_tick_stopped = 0;
11111         cpumask_clear_cpu(rq->cpu, nohz.idle_cpus_mask);
11112         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
11113
11114         set_cpu_sd_state_busy(rq->cpu);
11115 }
11116
11117 static void set_cpu_sd_state_idle(int cpu)
11118 {
11119         struct sched_domain *sd;
11120
11121         rcu_read_lock();
11122         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
11123
11124         if (!sd || sd->nohz_idle)
11125                 goto unlock;
11126         sd->nohz_idle = 1;
11127
11128         atomic_dec(&sd->shared->nr_busy_cpus);
11129 unlock:
11130         rcu_read_unlock();
11131 }
11132
11133 /*
11134  * This routine will record that the CPU is going idle with tick stopped.
11135  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
11136  */
11137 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
11138 {
11139         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
11140
11141         SCHED_WARN_ON(cpu != smp_processor_id());
11142
11143         /* If this CPU is going down, then nothing needs to be done: */
11144         if (!cpu_active(cpu))
11145                 return;
11146
11147         /* Spare idle load balancing on CPUs that don't want to be disturbed: */
11148         if (!housekeeping_cpu(cpu, HK_TYPE_SCHED))
11149                 return;
11150
11151         /*
11152          * Can be set safely without rq->lock held
11153          * If a clear happens, it will have evaluated last additions because
11154          * rq->lock is held during the check and the clear
11155          */
11156         rq->has_blocked_load = 1;
11157
11158         /*
11159          * The tick is still stopped but load could have been added in the
11160          * meantime. We set the nohz.has_blocked flag to trig a check of the
11161          * *_avg. The CPU is already part of nohz.idle_cpus_mask so the clear
11162          * of nohz.has_blocked can only happen after checking the new load
11163          */
11164         if (rq->nohz_tick_stopped)
11165                 goto out;
11166
11167         /* If we're a completely isolated CPU, we don't play: */
11168         if (on_null_domain(rq))
11169                 return;
11170
11171         rq->nohz_tick_stopped = 1;
11172
11173         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
11174         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
11175
11176         /*
11177          * Ensures that if nohz_idle_balance() fails to observe our
11178          * @idle_cpus_mask store, it must observe the @has_blocked
11179          * and @needs_update stores.
11180          */
11181         smp_mb__after_atomic();
11182
11183         set_cpu_sd_state_idle(cpu);
11184
11185         WRITE_ONCE(nohz.needs_update, 1);
11186 out:
11187         /*
11188          * Each time a cpu enter idle, we assume that it has blocked load and
11189          * enable the periodic update of the load of idle cpus
11190          */
11191         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
11192 }
11193
11194 static bool update_nohz_stats(struct rq *rq)
11195 {
11196         unsigned int cpu = rq->cpu;
11197
11198         if (!rq->has_blocked_load)
11199                 return false;
11200
11201         if (!cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))
11202                 return false;
11203
11204         if (!time_after(jiffies, READ_ONCE(rq->last_blocked_load_update_tick)))
11205                 return true;
11206
11207         update_blocked_averages(cpu);
11208
11209         return rq->has_blocked_load;
11210 }
11211
11212 /*
11213  * Internal function that runs load balance for all idle cpus. The load balance
11214  * can be a simple update of blocked load or a complete load balance with
11215  * tasks movement depending of flags.
11216  */
11217 static void _nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, unsigned int flags)
11218 {
11219         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
11220         unsigned long now = jiffies;
11221         unsigned long next_balance = now + 60*HZ;
11222         bool has_blocked_load = false;
11223         int update_next_balance = 0;
11224         int this_cpu = this_rq->cpu;
11225         int balance_cpu;
11226         struct rq *rq;
11227
11228         SCHED_WARN_ON((flags & NOHZ_KICK_MASK) == NOHZ_BALANCE_KICK);
11229
11230         /*
11231          * We assume there will be no idle load after this update and clear
11232          * the has_blocked flag. If a cpu enters idle in the mean time, it will
11233          * set the has_blocked flag and trigger another update of idle load.
11234          * Because a cpu that becomes idle, is added to idle_cpus_mask before
11235          * setting the flag, we are sure to not clear the state and not
11236          * check the load of an idle cpu.
11237          *
11238          * Same applies to idle_cpus_mask vs needs_update.
11239          */
11240         if (flags & NOHZ_STATS_KICK)
11241                 WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 0);
11242         if (flags & NOHZ_NEXT_KICK)
11243                 WRITE_ONCE(nohz.needs_update, 0);
11244
11245         /*
11246          * Ensures that if we miss the CPU, we must see the has_blocked
11247          * store from nohz_balance_enter_idle().
11248          */
11249         smp_mb();
11250
11251         /*
11252          * Start with the next CPU after this_cpu so we will end with this_cpu and let a
11253          * chance for other idle cpu to pull load.
11254          */
11255         for_each_cpu_wrap(balance_cpu,  nohz.idle_cpus_mask, this_cpu+1) {
11256                 if (!idle_cpu(balance_cpu))
11257                         continue;
11258
11259                 /*
11260                  * If this CPU gets work to do, stop the load balancing
11261                  * work being done for other CPUs. Next load
11262                  * balancing owner will pick it up.
11263                  */
11264                 if (need_resched()) {
11265                         if (flags & NOHZ_STATS_KICK)
11266                                 has_blocked_load = true;
11267                         if (flags & NOHZ_NEXT_KICK)
11268                                 WRITE_ONCE(nohz.needs_update, 1);
11269                         goto abort;
11270                 }
11271
11272                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
11273
11274                 if (flags & NOHZ_STATS_KICK)
11275                         has_blocked_load |= update_nohz_stats(rq);
11276
11277                 /*
11278                  * If time for next balance is due,
11279                  * do the balance.
11280                  */
11281                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
11282                         struct rq_flags rf;
11283
11284                         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
11285                         update_rq_clock(rq);
11286                         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
11287
11288                         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
11289                                 rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
11290                 }
11291
11292                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
11293                         next_balance = rq->next_balance;
11294                         update_next_balance = 1;
11295                 }
11296         }
11297
11298         /*
11299          * next_balance will be updated only when there is a need.
11300          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
11301          * updated.
11302          */
11303         if (likely(update_next_balance))
11304                 nohz.next_balance = next_balance;
11305
11306         if (flags & NOHZ_STATS_KICK)
11307                 WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
11308                            now + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
11309
11310 abort:
11311         /* There is still blocked load, enable periodic update */
11312         if (has_blocked_load)
11313                 WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
11314 }
11315
11316 /*
11317  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
11318  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
11319  */
11320 static bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
11321 {
11322         unsigned int flags = this_rq->nohz_idle_balance;
11323
11324         if (!flags)
11325                 return false;
11326
11327         this_rq->nohz_idle_balance = 0;
11328
11329         if (idle != CPU_IDLE)
11330                 return false;
11331
11332         _nohz_idle_balance(this_rq, flags);
11333
11334         return true;
11335 }
11336
11337 /*
11338  * Check if we need to run the ILB for updating blocked load before entering
11339  * idle state.
11340  */
11341 void nohz_run_idle_balance(int cpu)
11342 {
11343         unsigned int flags;
11344
11345         flags = atomic_fetch_andnot(NOHZ_NEWILB_KICK, nohz_flags(cpu));
11346
11347         /*
11348          * Update the blocked load only if no SCHED_SOFTIRQ is about to happen
11349          * (ie NOHZ_STATS_KICK set) and will do the same.
11350          */
11351         if ((flags == NOHZ_NEWILB_KICK) && !need_resched())
11352                 _nohz_idle_balance(cpu_rq(cpu), NOHZ_STATS_KICK);
11353 }
11354
11355 static void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq)
11356 {
11357         int this_cpu = this_rq->cpu;
11358
11359         /*
11360          * This CPU doesn't want to be disturbed by scheduler
11361          * housekeeping
11362          */
11363         if (!housekeeping_cpu(this_cpu, HK_TYPE_SCHED))
11364                 return;
11365
11366         /* Will wake up very soon. No time for doing anything else*/
11367         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost)
11368                 return;
11369
11370         /* Don't need to update blocked load of idle CPUs*/
11371         if (!READ_ONCE(nohz.has_blocked) ||
11372             time_before(jiffies, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
11373                 return;
11374
11375         /*
11376          * Set the need to trigger ILB in order to update blocked load
11377          * before entering idle state.
11378          */
11379         atomic_or(NOHZ_NEWILB_KICK, nohz_flags(this_cpu));
11380 }
11381
11382 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
11383 static inline void nohz_balancer_kick(struct rq *rq) { }
11384
11385 static inline bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
11386 {
11387         return false;
11388 }
11389
11390 static inline void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq) { }
11391 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
11392
11393 /*
11394  * newidle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
11395  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
11396  *
11397  * Returns:
11398  *   < 0 - we released the lock and there are !fair tasks present
11399  *     0 - failed, no new tasks
11400  *   > 0 - success, new (fair) tasks present
11401  */
11402 static int newidle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf)
11403 {
11404         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
11405         int this_cpu = this_rq->cpu;
11406         u64 t0, t1, curr_cost = 0;
11407         struct sched_domain *sd;
11408         int pulled_task = 0;
11409
11410         update_misfit_status(NULL, this_rq);
11411
11412         /*
11413          * There is a task waiting to run. No need to search for one.
11414          * Return 0; the task will be enqueued when switching to idle.
11415          */
11416         if (this_rq->ttwu_pending)
11417                 return 0;
11418
11419         /*
11420          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
11421          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
11422          */
11423         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
11424
11425         /*
11426          * Do not pull tasks towards !active CPUs...
11427          */
11428         if (!cpu_active(this_cpu))
11429                 return 0;
11430
11431         /*
11432          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
11433          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
11434          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
11435          * re-start the picking loop.
11436          */
11437         rq_unpin_lock(this_rq, rf);
11438
11439         rcu_read_lock();
11440         sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
11441
11442         if (!READ_ONCE(this_rq->rd->overload) ||
11443             (sd && this_rq->avg_idle < sd->max_newidle_lb_cost)) {
11444
11445                 if (sd)
11446                         update_next_balance(sd, &next_balance);
11447                 rcu_read_unlock();
11448
11449                 goto out;
11450         }
11451         rcu_read_unlock();
11452
11453         raw_spin_rq_unlock(this_rq);
11454
11455         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
11456         update_blocked_averages(this_cpu);
11457
11458         rcu_read_lock();
11459         for_each_domain(this_cpu, sd) {
11460                 int continue_balancing = 1;
11461                 u64 domain_cost;
11462
11463                 update_next_balance(sd, &next_balance);
11464
11465                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost)
11466                         break;
11467
11468                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
11469
11470                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
11471                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
11472                                                    &continue_balancing);
11473
11474                         t1 = sched_clock_cpu(this_cpu);
11475                         domain_cost = t1 - t0;
11476                         update_newidle_cost(sd, domain_cost);
11477
11478                         curr_cost += domain_cost;
11479                         t0 = t1;
11480                 }
11481
11482                 /*
11483                  * Stop searching for tasks to pull if there are
11484                  * now runnable tasks on this rq.
11485                  */
11486                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0 ||
11487                     this_rq->ttwu_pending)
11488                         break;
11489         }
11490         rcu_read_unlock();
11491
11492         raw_spin_rq_lock(this_rq);
11493
11494         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
11495                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
11496
11497         /*
11498          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
11499          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
11500          * pretend we pulled a task.
11501          */
11502         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
11503                 pulled_task = 1;
11504
11505         /* Is there a task of a high priority class? */
11506         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
11507                 pulled_task = -1;
11508
11509 out:
11510         /* Move the next balance forward */
11511         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
11512                 this_rq->next_balance = next_balance;
11513
11514         if (pulled_task)
11515                 this_rq->idle_stamp = 0;
11516         else
11517                 nohz_newidle_balance(this_rq);
11518
11519         rq_repin_lock(this_rq, rf);
11520
11521         return pulled_task;
11522 }
11523
11524 /*
11525  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
11526  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
11527  */
11528 static __latent_entropy void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
11529 {
11530         struct rq *this_rq = this_rq();
11531         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
11532                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
11533
11534         /*
11535          * If this CPU has a pending nohz_balance_kick, then do the
11536          * balancing on behalf of the other idle CPUs whose ticks are
11537          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
11538          * give the idle CPUs a chance to load balance. Else we may
11539          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
11540          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
11541          */
11542         if (nohz_idle_balance(this_rq, idle))
11543                 return;
11544
11545         /* normal load balance */
11546         update_blocked_averages(this_rq->cpu);
11547         rebalance_domains(this_rq, idle);
11548 }
11549
11550 /*
11551  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
11552  */
11553 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
11554 {
11555         /*
11556          * Don't need to rebalance while attached to NULL domain or
11557          * runqueue CPU is not active
11558          */
11559         if (unlikely(on_null_domain(rq) || !cpu_active(cpu_of(rq))))
11560                 return;
11561
11562         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
11563                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
11564
11565         nohz_balancer_kick(rq);
11566 }
11567
11568 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
11569 {
11570         update_sysctl();
11571
11572         update_runtime_enabled(rq);
11573 }
11574
11575 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
11576 {
11577         update_sysctl();
11578
11579         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
11580         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
11581 }
11582
11583 #endif /* CONFIG_SMP */
11584
11585 #ifdef CONFIG_SCHED_CORE
11586 static inline bool
11587 __entity_slice_used(struct sched_entity *se, int min_nr_tasks)
11588 {
11589         u64 slice = sched_slice(cfs_rq_of(se), se);
11590         u64 rtime = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
11591
11592         return (rtime * min_nr_tasks > slice);
11593 }
11594
11595 #define MIN_NR_TASKS_DURING_FORCEIDLE   2
11596 static inline void task_tick_core(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
11597 {
11598         if (!sched_core_enabled(rq))
11599                 return;
11600
11601         /*
11602          * If runqueue has only one task which used up its slice and
11603          * if the sibling is forced idle, then trigger schedule to
11604          * give forced idle task a chance.
11605          *
11606          * sched_slice() considers only this active rq and it gets the
11607          * whole slice. But during force idle, we have siblings acting
11608          * like a single runqueue and hence we need to consider runnable
11609          * tasks on this CPU and the forced idle CPU. Ideally, we should
11610          * go through the forced idle rq, but that would be a perf hit.
11611          * We can assume that the forced idle CPU has at least
11612          * MIN_NR_TASKS_DURING_FORCEIDLE - 1 tasks and use that to check
11613          * if we need to give up the CPU.
11614          */
11615         if (rq->core->core_forceidle_count && rq->cfs.nr_running == 1 &&
11616             __entity_slice_used(&curr->se, MIN_NR_TASKS_DURING_FORCEIDLE))
11617                 resched_curr(rq);
11618 }
11619
11620 /*
11621  * se_fi_update - Update the cfs_rq->min_vruntime_fi in a CFS hierarchy if needed.
11622  */
11623 static void se_fi_update(struct sched_entity *se, unsigned int fi_seq, bool forceidle)
11624 {
11625         for_each_sched_entity(se) {
11626                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11627
11628                 if (forceidle) {
11629                         if (cfs_rq->forceidle_seq == fi_seq)
11630                                 break;
11631                         cfs_rq->forceidle_seq = fi_seq;
11632                 }
11633
11634                 cfs_rq->min_vruntime_fi = cfs_rq->min_vruntime;
11635         }
11636 }
11637
11638 void task_vruntime_update(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool in_fi)
11639 {
11640         struct sched_entity *se = &p->se;
11641
11642         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
11643                 return;
11644
11645         se_fi_update(se, rq->core->core_forceidle_seq, in_fi);
11646 }
11647
11648 bool cfs_prio_less(struct task_struct *a, struct task_struct *b, bool in_fi)
11649 {
11650         struct rq *rq = task_rq(a);
11651         struct sched_entity *sea = &a->se;
11652         struct sched_entity *seb = &b->se;
11653         struct cfs_rq *cfs_rqa;
11654         struct cfs_rq *cfs_rqb;
11655         s64 delta;
11656
11657         SCHED_WARN_ON(task_rq(b)->core != rq->core);
11658
11659 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
11660         /*
11661          * Find an se in the hierarchy for tasks a and b, such that the se's
11662          * are immediate siblings.
11663          */
11664         while (sea->cfs_rq->tg != seb->cfs_rq->tg) {
11665                 int sea_depth = sea->depth;
11666                 int seb_depth = seb->depth;
11667
11668                 if (sea_depth >= seb_depth)
11669                         sea = parent_entity(sea);
11670                 if (sea_depth <= seb_depth)
11671                         seb = parent_entity(seb);
11672         }
11673
11674         se_fi_update(sea, rq->core->core_forceidle_seq, in_fi);
11675         se_fi_update(seb, rq->core->core_forceidle_seq, in_fi);
11676
11677         cfs_rqa = sea->cfs_rq;
11678         cfs_rqb = seb->cfs_rq;
11679 #else
11680         cfs_rqa = &task_rq(a)->cfs;
11681         cfs_rqb = &task_rq(b)->cfs;
11682 #endif
11683
11684         /*
11685          * Find delta after normalizing se's vruntime with its cfs_rq's
11686          * min_vruntime_fi, which would have been updated in prior calls
11687          * to se_fi_update().
11688          */
11689         delta = (s64)(sea->vruntime - seb->vruntime) +
11690                 (s64)(cfs_rqb->min_vruntime_fi - cfs_rqa->min_vruntime_fi);
11691
11692         return delta > 0;
11693 }
11694 #else
11695 static inline void task_tick_core(struct rq *rq, struct task_struct *curr) {}
11696 #endif
11697
11698 /*
11699  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class.
11700  *
11701  * NOTE: This function can be called remotely by the tick offload that
11702  * goes along full dynticks. Therefore no local assumption can be made
11703  * and everything must be accessed through the @rq and @curr passed in
11704  * parameters.
11705  */
11706 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
11707 {
11708         struct cfs_rq *cfs_rq;
11709         struct sched_entity *se = &curr->se;
11710
11711         for_each_sched_entity(se) {
11712                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11713                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
11714         }
11715
11716         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
11717                 task_tick_numa(rq, curr);
11718
11719         update_misfit_status(curr, rq);
11720         update_overutilized_status(task_rq(curr));
11721
11722         task_tick_core(rq, curr);
11723 }
11724
11725 /*
11726  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
11727  *  - child not yet on the tasklist
11728  *  - preemption disabled
11729  */
11730 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
11731 {
11732         struct cfs_rq *cfs_rq;
11733         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
11734         struct rq *rq = this_rq();
11735         struct rq_flags rf;
11736
11737         rq_lock(rq, &rf);
11738         update_rq_clock(rq);
11739
11740         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
11741         curr = cfs_rq->curr;
11742         if (curr) {
11743                 update_curr(cfs_rq);
11744                 se->vruntime = curr->vruntime;
11745         }
11746         place_entity(cfs_rq, se, 1);
11747
11748         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
11749                 /*
11750                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
11751                  * 'current' within the tree based on its new key value.
11752                  */
11753                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
11754                 resched_curr(rq);
11755         }
11756
11757         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
11758         rq_unlock(rq, &rf);
11759 }
11760
11761 /*
11762  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
11763  * the current task.
11764  */
11765 static void
11766 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
11767 {
11768         if (!task_on_rq_queued(p))
11769                 return;
11770
11771         if (rq->cfs.nr_running == 1)
11772                 return;
11773
11774         /*
11775          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
11776          * our priority decreased, or if we are not currently running on
11777          * this runqueue and our priority is higher than the current's
11778          */
11779         if (task_current(rq, p)) {
11780                 if (p->prio > oldprio)
11781                         resched_curr(rq);
11782         } else
11783                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
11784 }
11785
11786 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
11787 {
11788         struct sched_entity *se = &p->se;
11789
11790         /*
11791          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
11792          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
11793          * vruntime.
11794          */
11795         if (p->on_rq)
11796                 return true;
11797
11798         /*
11799          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
11800          * But there are some cases where it has already been normalized:
11801          *
11802          * - A forked child which is waiting for being woken up by
11803          *   wake_up_new_task().
11804          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
11805          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
11806          */
11807         if (!se->sum_exec_runtime ||
11808             (READ_ONCE(p->__state) == TASK_WAKING && p->sched_remote_wakeup))
11809                 return true;
11810
11811         return false;
11812 }
11813
11814 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
11815 /*
11816  * Propagate the changes of the sched_entity across the tg tree to make it
11817  * visible to the root
11818  */
11819 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
11820 {
11821         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11822
11823         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
11824                 return;
11825
11826         if (!throttled_hierarchy(cfs_rq))
11827                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
11828
11829         /* Start to propagate at parent */
11830         se = se->parent;
11831
11832         for_each_sched_entity(se) {
11833                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11834
11835                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
11836
11837                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
11838                         break;
11839
11840                 if (!throttled_hierarchy(cfs_rq))
11841                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
11842         }
11843 }
11844 #else
11845 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se) { }
11846 #endif
11847
11848 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
11849 {
11850         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11851
11852 #ifdef CONFIG_SMP
11853         /*
11854          * In case the task sched_avg hasn't been attached:
11855          * - A forked task which hasn't been woken up by wake_up_new_task().
11856          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() but is
11857          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
11858          */
11859         if (!se->avg.last_update_time)
11860                 return;
11861 #endif
11862
11863         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
11864         update_load_avg(cfs_rq, se, 0);
11865         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
11866         update_tg_load_avg(cfs_rq);
11867         propagate_entity_cfs_rq(se);
11868 }
11869
11870 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
11871 {
11872         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11873
11874         /* Synchronize entity with its cfs_rq */
11875         update_load_avg(cfs_rq, se, sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD) ? 0 : SKIP_AGE_LOAD);
11876         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
11877         update_tg_load_avg(cfs_rq);
11878         propagate_entity_cfs_rq(se);
11879 }
11880
11881 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
11882 {
11883         struct sched_entity *se = &p->se;
11884         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11885
11886         if (!vruntime_normalized(p)) {
11887                 /*
11888                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
11889                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
11890                  */
11891                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
11892                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
11893         }
11894
11895         detach_entity_cfs_rq(se);
11896 }
11897
11898 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
11899 {
11900         struct sched_entity *se = &p->se;
11901         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11902
11903         attach_entity_cfs_rq(se);
11904
11905         if (!vruntime_normalized(p))
11906                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
11907 }
11908
11909 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
11910 {
11911         detach_task_cfs_rq(p);
11912 }
11913
11914 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
11915 {
11916         attach_task_cfs_rq(p);
11917
11918         if (task_on_rq_queued(p)) {
11919                 /*
11920                  * We were most likely switched from sched_rt, so
11921                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
11922                  * if we can still preempt the current task.
11923                  */
11924                 if (task_current(rq, p))
11925                         resched_curr(rq);
11926                 else
11927                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
11928         }
11929 }
11930
11931 /* Account for a task changing its policy or group.
11932  *
11933  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
11934  * migrates between groups/classes.
11935  */
11936 static void set_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool first)
11937 {
11938         struct sched_entity *se = &p->se;
11939
11940 #ifdef CONFIG_SMP
11941         if (task_on_rq_queued(p)) {
11942                 /*
11943                  * Move the next running task to the front of the list, so our
11944                  * cfs_tasks list becomes MRU one.
11945                  */
11946                 list_move(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
11947         }
11948 #endif
11949
11950         for_each_sched_entity(se) {
11951                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11952
11953                 set_next_entity(cfs_rq, se);
11954                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
11955                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
11956         }
11957 }
11958
11959 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
11960 {
11961         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT_CACHED;
11962         u64_u32_store(cfs_rq->min_vruntime, (u64)(-(1LL << 20)));
11963 #ifdef CONFIG_SMP
11964         raw_spin_lock_init(&cfs_rq->removed.lock);
11965 #endif
11966 }
11967
11968 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
11969 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p)
11970 {
11971         /*
11972          * We couldn't detach or attach a forked task which
11973          * hasn't been woken up by wake_up_new_task().
11974          */
11975         if (READ_ONCE(p->__state) == TASK_NEW)
11976                 return;
11977
11978         detach_task_cfs_rq(p);
11979
11980 #ifdef CONFIG_SMP
11981         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
11982         p->se.avg.last_update_time = 0;
11983 #endif
11984         set_task_rq(p, task_cpu(p));
11985         attach_task_cfs_rq(p);
11986 }
11987
11988 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
11989 {
11990         int i;
11991
11992         for_each_possible_cpu(i) {
11993                 if (tg->cfs_rq)
11994                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
11995                 if (tg->se)
11996                         kfree(tg->se[i]);
11997         }
11998
11999         kfree(tg->cfs_rq);
12000         kfree(tg->se);
12001 }
12002
12003 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
12004 {
12005         struct sched_entity *se;
12006         struct cfs_rq *cfs_rq;
12007         int i;
12008
12009         tg->cfs_rq = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(cfs_rq), GFP_KERNEL);
12010         if (!tg->cfs_rq)
12011                 goto err;
12012         tg->se = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(se), GFP_KERNEL);
12013         if (!tg->se)
12014                 goto err;
12015
12016         tg->shares = NICE_0_LOAD;
12017
12018         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
12019
12020         for_each_possible_cpu(i) {
12021                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
12022                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
12023                 if (!cfs_rq)
12024                         goto err;
12025
12026                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity_stats),
12027                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
12028                 if (!se)
12029                         goto err_free_rq;
12030
12031                 init_cfs_rq(cfs_rq);
12032                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
12033                 init_entity_runnable_average(se);
12034         }
12035
12036         return 1;
12037
12038 err_free_rq:
12039         kfree(cfs_rq);
12040 err:
12041         return 0;
12042 }
12043
12044 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg)
12045 {
12046         struct sched_entity *se;
12047         struct rq_flags rf;
12048         struct rq *rq;
12049         int i;
12050
12051         for_each_possible_cpu(i) {
12052                 rq = cpu_rq(i);
12053                 se = tg->se[i];
12054                 rq_lock_irq(rq, &rf);
12055                 update_rq_clock(rq);
12056                 attach_entity_cfs_rq(se);
12057                 sync_throttle(tg, i);
12058                 rq_unlock_irq(rq, &rf);
12059         }
12060 }
12061
12062 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
12063 {
12064         unsigned long flags;
12065         struct rq *rq;
12066         int cpu;
12067
12068         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
12069
12070         for_each_possible_cpu(cpu) {
12071                 if (tg->se[cpu])
12072                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
12073
12074                 /*
12075                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
12076                  * check on_list without danger of it being re-added.
12077                  */
12078                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
12079                         continue;
12080
12081                 rq = cpu_rq(cpu);
12082
12083                 raw_spin_rq_lock_irqsave(rq, flags);
12084                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
12085                 raw_spin_rq_unlock_irqrestore(rq, flags);
12086         }
12087 }
12088
12089 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
12090                         struct sched_entity *se, int cpu,
12091                         struct sched_entity *parent)
12092 {
12093         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
12094
12095         cfs_rq->tg = tg;
12096         cfs_rq->rq = rq;
12097         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
12098
12099         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
12100         tg->se[cpu] = se;
12101
12102         /* se could be NULL for root_task_group */
12103         if (!se)
12104                 return;
12105
12106         if (!parent) {
12107                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
12108                 se->depth = 0;
12109         } else {
12110                 se->cfs_rq = parent->my_q;
12111                 se->depth = parent->depth + 1;
12112         }
12113
12114         se->my_q = cfs_rq;
12115         /* guarantee group entities always have weight */
12116         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
12117         se->parent = parent;
12118 }
12119
12120 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
12121
12122 static int __sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
12123 {
12124         int i;
12125
12126         lockdep_assert_held(&shares_mutex);
12127
12128         /*
12129          * We can't change the weight of the root cgroup.
12130          */
12131         if (!tg->se[0])
12132                 return -EINVAL;
12133
12134         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
12135
12136         if (tg->shares == shares)
12137                 return 0;
12138
12139         tg->shares = shares;
12140         for_each_possible_cpu(i) {
12141                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
12142                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
12143                 struct rq_flags rf;
12144
12145                 /* Propagate contribution to hierarchy */
12146                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
12147                 update_rq_clock(rq);
12148                 for_each_sched_entity(se) {
12149                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
12150                         update_cfs_group(se);
12151                 }
12152                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
12153         }
12154
12155         return 0;
12156 }
12157
12158 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
12159 {
12160         int ret;
12161
12162         mutex_lock(&shares_mutex);
12163         if (tg_is_idle(tg))
12164                 ret = -EINVAL;
12165         else
12166                 ret = __sched_group_set_shares(tg, shares);
12167         mutex_unlock(&shares_mutex);
12168
12169         return ret;
12170 }
12171
12172 int sched_group_set_idle(struct task_group *tg, long idle)
12173 {
12174         int i;
12175
12176         if (tg == &root_task_group)
12177                 return -EINVAL;
12178
12179         if (idle < 0 || idle > 1)
12180                 return -EINVAL;
12181
12182         mutex_lock(&shares_mutex);
12183
12184         if (tg->idle == idle) {
12185                 mutex_unlock(&shares_mutex);
12186                 return 0;
12187         }
12188
12189         tg->idle = idle;
12190
12191         for_each_possible_cpu(i) {
12192                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
12193                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
12194                 struct cfs_rq *parent_cfs_rq, *grp_cfs_rq = tg->cfs_rq[i];
12195                 bool was_idle = cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq);
12196                 long idle_task_delta;
12197                 struct rq_flags rf;
12198
12199                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
12200
12201                 grp_cfs_rq->idle = idle;
12202                 if (WARN_ON_ONCE(was_idle == cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq)))
12203                         goto next_cpu;
12204
12205                 if (se->on_rq) {
12206                         parent_cfs_rq = cfs_rq_of(se);
12207                         if (cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq))
12208                                 parent_cfs_rq->idle_nr_running++;
12209                         else
12210                                 parent_cfs_rq->idle_nr_running--;
12211                 }
12212
12213                 idle_task_delta = grp_cfs_rq->h_nr_running -
12214                                   grp_cfs_rq->idle_h_nr_running;
12215                 if (!cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq))
12216                         idle_task_delta *= -1;
12217
12218                 for_each_sched_entity(se) {
12219                         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
12220
12221                         if (!se->on_rq)
12222                                 break;
12223
12224                         cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
12225
12226                         /* Already accounted at parent level and above. */
12227                         if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
12228                                 break;
12229                 }
12230
12231 next_cpu:
12232                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
12233         }
12234
12235         /* Idle groups have minimum weight. */
12236         if (tg_is_idle(tg))
12237                 __sched_group_set_shares(tg, scale_load(WEIGHT_IDLEPRIO));
12238         else
12239                 __sched_group_set_shares(tg, NICE_0_LOAD);
12240
12241         mutex_unlock(&shares_mutex);
12242         return 0;
12243 }
12244
12245 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
12246
12247 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
12248
12249 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
12250 {
12251         return 1;
12252 }
12253
12254 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
12255
12256 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
12257
12258 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
12259
12260
12261 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
12262 {
12263         struct sched_entity *se = &task->se;
12264         unsigned int rr_interval = 0;
12265
12266         /*
12267          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
12268          * idle runqueue:
12269          */
12270         if (rq->cfs.load.weight)
12271                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
12272
12273         return rr_interval;
12274 }
12275
12276 /*
12277  * All the scheduling class methods:
12278  */
12279 DEFINE_SCHED_CLASS(fair) = {
12280
12281         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
12282         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
12283         .yield_task             = yield_task_fair,
12284         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
12285
12286         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
12287
12288         .pick_next_task         = __pick_next_task_fair,
12289         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
12290         .set_next_task          = set_next_task_fair,
12291
12292 #ifdef CONFIG_SMP
12293         .balance                = balance_fair,
12294         .pick_task              = pick_task_fair,
12295         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
12296         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
12297
12298         .rq_online              = rq_online_fair,
12299         .rq_offline             = rq_offline_fair,
12300
12301         .task_dead              = task_dead_fair,
12302         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
12303 #endif
12304
12305         .task_tick              = task_tick_fair,
12306         .task_fork              = task_fork_fair,
12307
12308         .prio_changed           = prio_changed_fair,
12309         .switched_from          = switched_from_fair,
12310         .switched_to            = switched_to_fair,
12311
12312         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
12313
12314         .update_curr            = update_curr_fair,
12315
12316 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
12317         .task_change_group      = task_change_group_fair,
12318 #endif
12319
12320 #ifdef CONFIG_UCLAMP_TASK
12321         .uclamp_enabled         = 1,
12322 #endif
12323 };
12324
12325 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
12326 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
12327 {
12328         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
12329
12330         rcu_read_lock();
12331         for_each_leaf_cfs_rq_safe(cpu_rq(cpu), cfs_rq, pos)
12332                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
12333         rcu_read_unlock();
12334 }
12335
12336 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
12337 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
12338 {
12339         int node;
12340         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
12341         struct numa_group *ng;
12342
12343         rcu_read_lock();
12344         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
12345         for_each_online_node(node) {
12346                 if (p->numa_faults) {
12347                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
12348                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
12349                 }
12350                 if (ng) {
12351                         gsf = ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
12352                         gpf = ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
12353                 }
12354                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
12355         }
12356         rcu_read_unlock();
12357 }
12358 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
12359 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
12360
12361 __init void init_sched_fair_class(void)
12362 {
12363 #ifdef CONFIG_SMP
12364         int i;
12365
12366         for_each_possible_cpu(i) {
12367                 zalloc_cpumask_var_node(&per_cpu(load_balance_mask, i), GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
12368                 zalloc_cpumask_var_node(&per_cpu(select_rq_mask,    i), GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
12369         }
12370
12371         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
12372
12373 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
12374         nohz.next_balance = jiffies;
12375         nohz.next_blocked = jiffies;
12376         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
12377 #endif
12378 #endif /* SMP */
12379
12380 }