Merge tag 'for-linus' of git://git.armlinux.org.uk/~rmk/linux-arm
[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 task_fits_capacity(struct task_struct *p,
4430                                      unsigned long capacity)
4431 {
4432         return fits_capacity(uclamp_task_util(p), capacity);
4433 }
4434
4435 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq)
4436 {
4437         if (!sched_asym_cpucap_active())
4438                 return;
4439
4440         if (!p || p->nr_cpus_allowed == 1) {
4441                 rq->misfit_task_load = 0;
4442                 return;
4443         }
4444
4445         if (task_fits_capacity(p, capacity_of(cpu_of(rq)))) {
4446                 rq->misfit_task_load = 0;
4447                 return;
4448         }
4449
4450         /*
4451          * Make sure that misfit_task_load will not be null even if
4452          * task_h_load() returns 0.
4453          */
4454         rq->misfit_task_load = max_t(unsigned long, task_h_load(p), 1);
4455 }
4456
4457 #else /* CONFIG_SMP */
4458
4459 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
4460 {
4461         return true;
4462 }
4463
4464 #define UPDATE_TG       0x0
4465 #define SKIP_AGE_LOAD   0x0
4466 #define DO_ATTACH       0x0
4467 #define DO_DETACH       0x0
4468
4469 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int not_used1)
4470 {
4471         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
4472 }
4473
4474 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
4475
4476 static inline void
4477 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
4478 static inline void
4479 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
4480
4481 static inline int newidle_balance(struct rq *rq, struct rq_flags *rf)
4482 {
4483         return 0;
4484 }
4485
4486 static inline void
4487 util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
4488
4489 static inline void
4490 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
4491
4492 static inline void
4493 util_est_update(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p,
4494                 bool task_sleep) {}
4495 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq) {}
4496
4497 #endif /* CONFIG_SMP */
4498
4499 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4500 {
4501 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
4502         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
4503
4504         if (d < 0)
4505                 d = -d;
4506
4507         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
4508                 schedstat_inc(cfs_rq->nr_spread_over);
4509 #endif
4510 }
4511
4512 static void
4513 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
4514 {
4515         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4516
4517         /*
4518          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
4519          * however the extra weight of the new task will slow them down a
4520          * little, place the new task so that it fits in the slot that
4521          * stays open at the end.
4522          */
4523         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
4524                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
4525
4526         /* sleeps up to a single latency don't count. */
4527         if (!initial) {
4528                 unsigned long thresh;
4529
4530                 if (se_is_idle(se))
4531                         thresh = sysctl_sched_min_granularity;
4532                 else
4533                         thresh = sysctl_sched_latency;
4534
4535                 /*
4536                  * Halve their sleep time's effect, to allow
4537                  * for a gentler effect of sleepers:
4538                  */
4539                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
4540                         thresh >>= 1;
4541
4542                 vruntime -= thresh;
4543         }
4544
4545         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
4546         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
4547 }
4548
4549 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
4550
4551 static inline bool cfs_bandwidth_used(void);
4552
4553 /*
4554  * MIGRATION
4555  *
4556  *      dequeue
4557  *        update_curr()
4558  *          update_min_vruntime()
4559  *        vruntime -= min_vruntime
4560  *
4561  *      enqueue
4562  *        update_curr()
4563  *          update_min_vruntime()
4564  *        vruntime += min_vruntime
4565  *
4566  * this way the vruntime transition between RQs is done when both
4567  * min_vruntime are up-to-date.
4568  *
4569  * WAKEUP (remote)
4570  *
4571  *      ->migrate_task_rq_fair() (p->state == TASK_WAKING)
4572  *        vruntime -= min_vruntime
4573  *
4574  *      enqueue
4575  *        update_curr()
4576  *          update_min_vruntime()
4577  *        vruntime += min_vruntime
4578  *
4579  * this way we don't have the most up-to-date min_vruntime on the originating
4580  * CPU and an up-to-date min_vruntime on the destination CPU.
4581  */
4582
4583 static void
4584 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4585 {
4586         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_MIGRATED);
4587         bool curr = cfs_rq->curr == se;
4588
4589         /*
4590          * If we're the current task, we must renormalise before calling
4591          * update_curr().
4592          */
4593         if (renorm && curr)
4594                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
4595
4596         update_curr(cfs_rq);
4597
4598         /*
4599          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
4600          * moment in time, instead of some random moment in the past. Being
4601          * placed in the past could significantly boost this task to the
4602          * fairness detriment of existing tasks.
4603          */
4604         if (renorm && !curr)
4605                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
4606
4607         /*
4608          * When enqueuing a sched_entity, we must:
4609          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
4610          *   - For group_entity, update its runnable_weight to reflect the new
4611          *     h_nr_running of its group cfs_rq.
4612          *   - For group_entity, update its weight to reflect the new share of
4613          *     its group cfs_rq
4614          *   - Add its new weight to cfs_rq->load.weight
4615          */
4616         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG | DO_ATTACH);
4617         se_update_runnable(se);
4618         update_cfs_group(se);
4619         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
4620
4621         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
4622                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
4623
4624         check_schedstat_required();
4625         update_stats_enqueue_fair(cfs_rq, se, flags);
4626         check_spread(cfs_rq, se);
4627         if (!curr)
4628                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
4629         se->on_rq = 1;
4630
4631         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
4632                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
4633                 if (!throttled_hierarchy(cfs_rq))
4634                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4635         }
4636 }
4637
4638 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
4639 {
4640         for_each_sched_entity(se) {
4641                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4642                 if (cfs_rq->last != se)
4643                         break;
4644
4645                 cfs_rq->last = NULL;
4646         }
4647 }
4648
4649 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
4650 {
4651         for_each_sched_entity(se) {
4652                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4653                 if (cfs_rq->next != se)
4654                         break;
4655
4656                 cfs_rq->next = NULL;
4657         }
4658 }
4659
4660 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
4661 {
4662         for_each_sched_entity(se) {
4663                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4664                 if (cfs_rq->skip != se)
4665                         break;
4666
4667                 cfs_rq->skip = NULL;
4668         }
4669 }
4670
4671 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4672 {
4673         if (cfs_rq->last == se)
4674                 __clear_buddies_last(se);
4675
4676         if (cfs_rq->next == se)
4677                 __clear_buddies_next(se);
4678
4679         if (cfs_rq->skip == se)
4680                 __clear_buddies_skip(se);
4681 }
4682
4683 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4684
4685 static void
4686 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4687 {
4688         int action = UPDATE_TG;
4689
4690         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)))
4691                 action |= DO_DETACH;
4692
4693         /*
4694          * Update run-time statistics of the 'current'.
4695          */
4696         update_curr(cfs_rq);
4697
4698         /*
4699          * When dequeuing a sched_entity, we must:
4700          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
4701          *   - For group_entity, update its runnable_weight to reflect the new
4702          *     h_nr_running of its group cfs_rq.
4703          *   - Subtract its previous weight from cfs_rq->load.weight.
4704          *   - For group entity, update its weight to reflect the new share
4705          *     of its group cfs_rq.
4706          */
4707         update_load_avg(cfs_rq, se, action);
4708         se_update_runnable(se);
4709
4710         update_stats_dequeue_fair(cfs_rq, se, flags);
4711
4712         clear_buddies(cfs_rq, se);
4713
4714         if (se != cfs_rq->curr)
4715                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4716         se->on_rq = 0;
4717         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
4718
4719         /*
4720          * Normalize after update_curr(); which will also have moved
4721          * min_vruntime if @se is the one holding it back. But before doing
4722          * update_min_vruntime() again, which will discount @se's position and
4723          * can move min_vruntime forward still more.
4724          */
4725         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
4726                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
4727
4728         /* return excess runtime on last dequeue */
4729         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4730
4731         update_cfs_group(se);
4732
4733         /*
4734          * Now advance min_vruntime if @se was the entity holding it back,
4735          * except when: DEQUEUE_SAVE && !DEQUEUE_MOVE, in this case we'll be
4736          * put back on, and if we advance min_vruntime, we'll be placed back
4737          * further than we started -- ie. we'll be penalized.
4738          */
4739         if ((flags & (DEQUEUE_SAVE | DEQUEUE_MOVE)) != DEQUEUE_SAVE)
4740                 update_min_vruntime(cfs_rq);
4741
4742         if (cfs_rq->nr_running == 0)
4743                 update_idle_cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
4744 }
4745
4746 /*
4747  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
4748  */
4749 static void
4750 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4751 {
4752         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
4753         struct sched_entity *se;
4754         s64 delta;
4755
4756         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
4757         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
4758         if (delta_exec > ideal_runtime) {
4759                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4760                 /*
4761                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
4762                  * re-elected due to buddy favours.
4763                  */
4764                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
4765                 return;
4766         }
4767
4768         /*
4769          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
4770          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
4771          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
4772          */
4773         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
4774                 return;
4775
4776         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
4777         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
4778
4779         if (delta < 0)
4780                 return;
4781
4782         if (delta > ideal_runtime)
4783                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4784 }
4785
4786 static void
4787 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4788 {
4789         clear_buddies(cfs_rq, se);
4790
4791         /* 'current' is not kept within the tree. */
4792         if (se->on_rq) {
4793                 /*
4794                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
4795                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
4796                  * runqueue.
4797                  */
4798                 update_stats_wait_end_fair(cfs_rq, se);
4799                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4800                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4801         }
4802
4803         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
4804         cfs_rq->curr = se;
4805
4806         /*
4807          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
4808          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
4809          * when there are only lesser-weight tasks around):
4810          */
4811         if (schedstat_enabled() &&
4812             rq_of(cfs_rq)->cfs.load.weight >= 2*se->load.weight) {
4813                 struct sched_statistics *stats;
4814
4815                 stats = __schedstats_from_se(se);
4816                 __schedstat_set(stats->slice_max,
4817                                 max((u64)stats->slice_max,
4818                                     se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime));
4819         }
4820
4821         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
4822 }
4823
4824 static int
4825 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
4826
4827 /*
4828  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
4829  * 1) keep things fair between processes/task groups
4830  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
4831  * 3) pick the "last" process, for cache locality
4832  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
4833  */
4834 static struct sched_entity *
4835 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4836 {
4837         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
4838         struct sched_entity *se;
4839
4840         /*
4841          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
4842          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
4843          */
4844         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
4845                 left = curr;
4846
4847         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
4848
4849         /*
4850          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
4851          * be done without getting too unfair.
4852          */
4853         if (cfs_rq->skip && cfs_rq->skip == se) {
4854                 struct sched_entity *second;
4855
4856                 if (se == curr) {
4857                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
4858                 } else {
4859                         second = __pick_next_entity(se);
4860                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
4861                                 second = curr;
4862                 }
4863
4864                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
4865                         se = second;
4866         }
4867
4868         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1) {
4869                 /*
4870                  * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
4871                  */
4872                 se = cfs_rq->next;
4873         } else if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1) {
4874                 /*
4875                  * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
4876                  */
4877                 se = cfs_rq->last;
4878         }
4879
4880         return se;
4881 }
4882
4883 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4884
4885 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
4886 {
4887         /*
4888          * If still on the runqueue then deactivate_task()
4889          * was not called and update_curr() has to be done:
4890          */
4891         if (prev->on_rq)
4892                 update_curr(cfs_rq);
4893
4894         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
4895         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4896
4897         check_spread(cfs_rq, prev);
4898
4899         if (prev->on_rq) {
4900                 update_stats_wait_start_fair(cfs_rq, prev);
4901                 /* Put 'current' back into the tree. */
4902                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
4903                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
4904                 update_load_avg(cfs_rq, prev, 0);
4905         }
4906         cfs_rq->curr = NULL;
4907 }
4908
4909 static void
4910 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
4911 {
4912         /*
4913          * Update run-time statistics of the 'current'.
4914          */
4915         update_curr(cfs_rq);
4916
4917         /*
4918          * Ensure that runnable average is periodically updated.
4919          */
4920         update_load_avg(cfs_rq, curr, UPDATE_TG);
4921         update_cfs_group(curr);
4922
4923 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4924         /*
4925          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
4926          * validating it and just reschedule.
4927          */
4928         if (queued) {
4929                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4930                 return;
4931         }
4932         /*
4933          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
4934          */
4935         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
4936                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
4937                 return;
4938 #endif
4939
4940         if (cfs_rq->nr_running > 1)
4941                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
4942 }
4943
4944
4945 /**************************************************
4946  * CFS bandwidth control machinery
4947  */
4948
4949 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
4950
4951 #ifdef CONFIG_JUMP_LABEL
4952 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
4953
4954 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
4955 {
4956         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
4957 }
4958
4959 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
4960 {
4961         static_key_slow_inc_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4962 }
4963
4964 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
4965 {
4966         static_key_slow_dec_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4967 }
4968 #else /* CONFIG_JUMP_LABEL */
4969 static bool cfs_bandwidth_used(void)
4970 {
4971         return true;
4972 }
4973
4974 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
4975 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
4976 #endif /* CONFIG_JUMP_LABEL */
4977
4978 /*
4979  * default period for cfs group bandwidth.
4980  * default: 0.1s, units: nanoseconds
4981  */
4982 static inline u64 default_cfs_period(void)
4983 {
4984         return 100000000ULL;
4985 }
4986
4987 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
4988 {
4989         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
4990 }
4991
4992 /*
4993  * Replenish runtime according to assigned quota. We use sched_clock_cpu
4994  * directly instead of rq->clock to avoid adding additional synchronization
4995  * around rq->lock.
4996  *
4997  * requires cfs_b->lock
4998  */
4999 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5000 {
5001         s64 runtime;
5002
5003         if (unlikely(cfs_b->quota == RUNTIME_INF))
5004                 return;
5005
5006         cfs_b->runtime += cfs_b->quota;
5007         runtime = cfs_b->runtime_snap - cfs_b->runtime;
5008         if (runtime > 0) {
5009                 cfs_b->burst_time += runtime;
5010                 cfs_b->nr_burst++;
5011         }
5012
5013         cfs_b->runtime = min(cfs_b->runtime, cfs_b->quota + cfs_b->burst);
5014         cfs_b->runtime_snap = cfs_b->runtime;
5015 }
5016
5017 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
5018 {
5019         return &tg->cfs_bandwidth;
5020 }
5021
5022 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
5023 static int __assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
5024                                    struct cfs_rq *cfs_rq, u64 target_runtime)
5025 {
5026         u64 min_amount, amount = 0;
5027
5028         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
5029
5030         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
5031         min_amount = target_runtime - cfs_rq->runtime_remaining;
5032
5033         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
5034                 amount = min_amount;
5035         else {
5036                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
5037
5038                 if (cfs_b->runtime > 0) {
5039                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
5040                         cfs_b->runtime -= amount;
5041                         cfs_b->idle = 0;
5042                 }
5043         }
5044
5045         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
5046
5047         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
5048 }
5049
5050 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
5051 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5052 {
5053         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
5054         int ret;
5055
5056         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5057         ret = __assign_cfs_rq_runtime(cfs_b, cfs_rq, sched_cfs_bandwidth_slice());
5058         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5059
5060         return ret;
5061 }
5062
5063 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
5064 {
5065         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
5066         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
5067
5068         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
5069                 return;
5070
5071         if (cfs_rq->throttled)
5072                 return;
5073         /*
5074          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
5075          * hierarchy can be throttled
5076          */
5077         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
5078                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
5079 }
5080
5081 static __always_inline
5082 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
5083 {
5084         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
5085                 return;
5086
5087         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
5088 }
5089
5090 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
5091 {
5092         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
5093 }
5094
5095 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
5096 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
5097 {
5098         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
5099 }
5100
5101 /*
5102  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
5103  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
5104  * load-balance operations.
5105  */
5106 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
5107                                     int src_cpu, int dest_cpu)
5108 {
5109         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
5110
5111         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
5112         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
5113
5114         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
5115                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
5116 }
5117
5118 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
5119 {
5120         struct rq *rq = data;
5121         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5122
5123         cfs_rq->throttle_count--;
5124         if (!cfs_rq->throttle_count) {
5125                 cfs_rq->throttled_clock_pelt_time += rq_clock_pelt(rq) -
5126                                              cfs_rq->throttled_clock_pelt;
5127
5128                 /* Add cfs_rq with load or one or more already running entities to the list */
5129                 if (!cfs_rq_is_decayed(cfs_rq))
5130                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
5131         }
5132
5133         return 0;
5134 }
5135
5136 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
5137 {
5138         struct rq *rq = data;
5139         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5140
5141         /* group is entering throttled state, stop time */
5142         if (!cfs_rq->throttle_count) {
5143                 cfs_rq->throttled_clock_pelt = rq_clock_pelt(rq);
5144                 list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
5145         }
5146         cfs_rq->throttle_count++;
5147
5148         return 0;
5149 }
5150
5151 static bool throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
5152 {
5153         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5154         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
5155         struct sched_entity *se;
5156         long task_delta, idle_task_delta, dequeue = 1;
5157
5158         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5159         /* This will start the period timer if necessary */
5160         if (__assign_cfs_rq_runtime(cfs_b, cfs_rq, 1)) {
5161                 /*
5162                  * We have raced with bandwidth becoming available, and if we
5163                  * actually throttled the timer might not unthrottle us for an
5164                  * entire period. We additionally needed to make sure that any
5165                  * subsequent check_cfs_rq_runtime calls agree not to throttle
5166                  * us, as we may commit to do cfs put_prev+pick_next, so we ask
5167                  * for 1ns of runtime rather than just check cfs_b.
5168                  */
5169                 dequeue = 0;
5170         } else {
5171                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->throttled_list,
5172                                   &cfs_b->throttled_cfs_rq);
5173         }
5174         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5175
5176         if (!dequeue)
5177                 return false;  /* Throttle no longer required. */
5178
5179         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
5180
5181         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
5182         rcu_read_lock();
5183         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
5184         rcu_read_unlock();
5185
5186         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5187         idle_task_delta = cfs_rq->idle_h_nr_running;
5188         for_each_sched_entity(se) {
5189                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
5190                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
5191                 if (!se->on_rq)
5192                         goto done;
5193
5194                 dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
5195
5196                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
5197                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5198
5199                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
5200                 qcfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_task_delta;
5201
5202                 if (qcfs_rq->load.weight) {
5203                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
5204                         se = parent_entity(se);
5205                         break;
5206                 }
5207         }
5208
5209         for_each_sched_entity(se) {
5210                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
5211                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
5212                 if (!se->on_rq)
5213                         goto done;
5214
5215                 update_load_avg(qcfs_rq, se, 0);
5216                 se_update_runnable(se);
5217
5218                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
5219                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5220
5221                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
5222                 qcfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_task_delta;
5223         }
5224
5225         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
5226         sub_nr_running(rq, task_delta);
5227
5228 done:
5229         /*
5230          * Note: distribution will already see us throttled via the
5231          * throttled-list.  rq->lock protects completion.
5232          */
5233         cfs_rq->throttled = 1;
5234         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
5235         return true;
5236 }
5237
5238 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
5239 {
5240         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5241         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
5242         struct sched_entity *se;
5243         long task_delta, idle_task_delta;
5244
5245         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
5246
5247         cfs_rq->throttled = 0;
5248
5249         update_rq_clock(rq);
5250
5251         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5252         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
5253         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
5254         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5255
5256         /* update hierarchical throttle state */
5257         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
5258
5259         if (!cfs_rq->load.weight) {
5260                 if (!cfs_rq->on_list)
5261                         return;
5262                 /*
5263                  * Nothing to run but something to decay (on_list)?
5264                  * Complete the branch.
5265                  */
5266                 for_each_sched_entity(se) {
5267                         if (list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq_of(se)))
5268                                 break;
5269                 }
5270                 goto unthrottle_throttle;
5271         }
5272
5273         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5274         idle_task_delta = cfs_rq->idle_h_nr_running;
5275         for_each_sched_entity(se) {
5276                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
5277
5278                 if (se->on_rq)
5279                         break;
5280                 enqueue_entity(qcfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
5281
5282                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
5283                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5284
5285                 qcfs_rq->h_nr_running += task_delta;
5286                 qcfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
5287
5288                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5289                 if (cfs_rq_throttled(qcfs_rq))
5290                         goto unthrottle_throttle;
5291         }
5292
5293         for_each_sched_entity(se) {
5294                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
5295
5296                 update_load_avg(qcfs_rq, se, UPDATE_TG);
5297                 se_update_runnable(se);
5298
5299                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
5300                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5301
5302                 qcfs_rq->h_nr_running += task_delta;
5303                 qcfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
5304
5305                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5306                 if (cfs_rq_throttled(qcfs_rq))
5307                         goto unthrottle_throttle;
5308         }
5309
5310         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
5311         add_nr_running(rq, task_delta);
5312
5313 unthrottle_throttle:
5314         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
5315
5316         /* Determine whether we need to wake up potentially idle CPU: */
5317         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
5318                 resched_curr(rq);
5319 }
5320
5321 static void distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5322 {
5323         struct cfs_rq *cfs_rq;
5324         u64 runtime, remaining = 1;
5325
5326         rcu_read_lock();
5327         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
5328                                 throttled_list) {
5329                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5330                 struct rq_flags rf;
5331
5332                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
5333                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5334                         goto next;
5335
5336                 /* By the above check, this should never be true */
5337                 SCHED_WARN_ON(cfs_rq->runtime_remaining > 0);
5338
5339                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5340                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
5341                 if (runtime > cfs_b->runtime)
5342                         runtime = cfs_b->runtime;
5343                 cfs_b->runtime -= runtime;
5344                 remaining = cfs_b->runtime;
5345                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5346
5347                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
5348
5349                 /* we check whether we're throttled above */
5350                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
5351                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
5352
5353 next:
5354                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
5355
5356                 if (!remaining)
5357                         break;
5358         }
5359         rcu_read_unlock();
5360 }
5361
5362 /*
5363  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
5364  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
5365  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
5366  * used to track this state.
5367  */
5368 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun, unsigned long flags)
5369 {
5370         int throttled;
5371
5372         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
5373         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
5374                 goto out_deactivate;
5375
5376         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
5377         cfs_b->nr_periods += overrun;
5378
5379         /* Refill extra burst quota even if cfs_b->idle */
5380         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
5381
5382         /*
5383          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
5384          * we're going inactive then everything else can be deferred
5385          */
5386         if (cfs_b->idle && !throttled)
5387                 goto out_deactivate;
5388
5389         if (!throttled) {
5390                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
5391                 cfs_b->idle = 1;
5392                 return 0;
5393         }
5394
5395         /* account preceding periods in which throttling occurred */
5396         cfs_b->nr_throttled += overrun;
5397
5398         /*
5399          * This check is repeated as we release cfs_b->lock while we unthrottle.
5400          */
5401         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
5402                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5403                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
5404                 distribute_cfs_runtime(cfs_b);
5405                 raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
5406
5407                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
5408         }
5409
5410         /*
5411          * While we are ensured activity in the period following an
5412          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
5413          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
5414          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
5415          */
5416         cfs_b->idle = 0;
5417
5418         return 0;
5419
5420 out_deactivate:
5421         return 1;
5422 }
5423
5424 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
5425 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
5426 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
5427 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
5428 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
5429 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
5430
5431 /*
5432  * Are we near the end of the current quota period?
5433  *
5434  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
5435  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
5436  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
5437  */
5438 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
5439 {
5440         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
5441         s64 remaining;
5442
5443         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
5444         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
5445                 return 1;
5446
5447         /* is a quota refresh about to occur? */
5448         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
5449         if (remaining < (s64)min_expire)
5450                 return 1;
5451
5452         return 0;
5453 }
5454
5455 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5456 {
5457         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
5458
5459         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
5460         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
5461                 return;
5462
5463         /* don't push forwards an existing deferred unthrottle */
5464         if (cfs_b->slack_started)
5465                 return;
5466         cfs_b->slack_started = true;
5467
5468         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
5469                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
5470                         HRTIMER_MODE_REL);
5471 }
5472
5473 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
5474 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5475 {
5476         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
5477         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
5478
5479         if (slack_runtime <= 0)
5480                 return;
5481
5482         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5483         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF) {
5484                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
5485
5486                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
5487                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
5488                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
5489                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
5490         }
5491         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5492
5493         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
5494         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
5495 }
5496
5497 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5498 {
5499         if (!cfs_bandwidth_used())
5500                 return;
5501
5502         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
5503                 return;
5504
5505         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
5506 }
5507
5508 /*
5509  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
5510  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
5511  */
5512 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5513 {
5514         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
5515         unsigned long flags;
5516
5517         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
5518         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
5519         cfs_b->slack_started = false;
5520
5521         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
5522                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5523                 return;
5524         }
5525
5526         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
5527                 runtime = cfs_b->runtime;
5528
5529         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5530
5531         if (!runtime)
5532                 return;
5533
5534         distribute_cfs_runtime(cfs_b);
5535 }
5536
5537 /*
5538  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
5539  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
5540  * runtime as update_curr() throttling can not trigger until it's on-rq.
5541  */
5542 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
5543 {
5544         if (!cfs_bandwidth_used())
5545                 return;
5546
5547         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
5548         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
5549                 return;
5550
5551         /* ensure the group is not already throttled */
5552         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5553                 return;
5554
5555         /* update runtime allocation */
5556         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
5557         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
5558                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
5559 }
5560
5561 static void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu)
5562 {
5563         struct cfs_rq *pcfs_rq, *cfs_rq;
5564
5565         if (!cfs_bandwidth_used())
5566                 return;
5567
5568         if (!tg->parent)
5569                 return;
5570
5571         cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
5572         pcfs_rq = tg->parent->cfs_rq[cpu];
5573
5574         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
5575         cfs_rq->throttled_clock_pelt = rq_clock_pelt(cpu_rq(cpu));
5576 }
5577
5578 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
5579 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5580 {
5581         if (!cfs_bandwidth_used())
5582                 return false;
5583
5584         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
5585                 return false;
5586
5587         /*
5588          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
5589          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
5590          */
5591         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5592                 return true;
5593
5594         return throttle_cfs_rq(cfs_rq);
5595 }
5596
5597 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
5598 {
5599         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
5600                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
5601
5602         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
5603
5604         return HRTIMER_NORESTART;
5605 }
5606
5607 extern const u64 max_cfs_quota_period;
5608
5609 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
5610 {
5611         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
5612                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
5613         unsigned long flags;
5614         int overrun;
5615         int idle = 0;
5616         int count = 0;
5617
5618         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
5619         for (;;) {
5620                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
5621                 if (!overrun)
5622                         break;
5623
5624                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun, flags);
5625
5626                 if (++count > 3) {
5627                         u64 new, old = ktime_to_ns(cfs_b->period);
5628
5629                         /*
5630                          * Grow period by a factor of 2 to avoid losing precision.
5631                          * Precision loss in the quota/period ratio can cause __cfs_schedulable
5632                          * to fail.
5633                          */
5634                         new = old * 2;
5635                         if (new < max_cfs_quota_period) {
5636                                 cfs_b->period = ns_to_ktime(new);
5637                                 cfs_b->quota *= 2;
5638                                 cfs_b->burst *= 2;
5639
5640                                 pr_warn_ratelimited(
5641         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, scaling up (new cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
5642                                         smp_processor_id(),
5643                                         div_u64(new, NSEC_PER_USEC),
5644                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
5645                         } else {
5646                                 pr_warn_ratelimited(
5647         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, but cannot scale up without losing precision (cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
5648                                         smp_processor_id(),
5649                                         div_u64(old, NSEC_PER_USEC),
5650                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
5651                         }
5652
5653                         /* reset count so we don't come right back in here */
5654                         count = 0;
5655                 }
5656         }
5657         if (idle)
5658                 cfs_b->period_active = 0;
5659         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5660
5661         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
5662 }
5663
5664 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5665 {
5666         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
5667         cfs_b->runtime = 0;
5668         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
5669         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
5670         cfs_b->burst = 0;
5671
5672         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
5673         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
5674         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
5675         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
5676         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
5677         cfs_b->slack_started = false;
5678 }
5679
5680 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5681 {
5682         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
5683         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
5684 }
5685
5686 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5687 {
5688         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
5689
5690         if (cfs_b->period_active)
5691                 return;
5692
5693         cfs_b->period_active = 1;
5694         hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
5695         hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
5696 }
5697
5698 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5699 {
5700         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
5701         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
5702                 return;
5703
5704         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
5705         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
5706 }
5707
5708 /*
5709  * Both these CPU hotplug callbacks race against unregister_fair_sched_group()
5710  *
5711  * The race is harmless, since modifying bandwidth settings of unhooked group
5712  * bits doesn't do much.
5713  */
5714
5715 /* cpu online callback */
5716 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
5717 {
5718         struct task_group *tg;
5719
5720         lockdep_assert_rq_held(rq);
5721
5722         rcu_read_lock();
5723         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5724                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &tg->cfs_bandwidth;
5725                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5726
5727                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5728                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
5729                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5730         }
5731         rcu_read_unlock();
5732 }
5733
5734 /* cpu offline callback */
5735 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
5736 {
5737         struct task_group *tg;
5738
5739         lockdep_assert_rq_held(rq);
5740
5741         rcu_read_lock();
5742         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5743                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5744
5745                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
5746                         continue;
5747
5748                 /*
5749                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
5750                  * there's some valid quota amount
5751                  */
5752                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
5753                 /*
5754                  * Offline rq is schedulable till CPU is completely disabled
5755                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
5756                  */
5757                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
5758
5759                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5760                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
5761         }
5762         rcu_read_unlock();
5763 }
5764
5765 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5766
5767 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
5768 {
5769         return false;
5770 }
5771
5772 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
5773 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
5774 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5775 static inline void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu) {}
5776 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5777
5778 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
5779 {
5780         return 0;
5781 }
5782
5783 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
5784 {
5785         return 0;
5786 }
5787
5788 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
5789                                     int src_cpu, int dest_cpu)
5790 {
5791         return 0;
5792 }
5793
5794 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5795
5796 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5797 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5798 #endif
5799
5800 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
5801 {
5802         return NULL;
5803 }
5804 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5805 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
5806 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
5807
5808 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5809
5810 /**************************************************
5811  * CFS operations on tasks:
5812  */
5813
5814 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
5815 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5816 {
5817         struct sched_entity *se = &p->se;
5818         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5819
5820         SCHED_WARN_ON(task_rq(p) != rq);
5821
5822         if (rq->cfs.h_nr_running > 1) {
5823                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
5824                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
5825                 s64 delta = slice - ran;
5826
5827                 if (delta < 0) {
5828                         if (task_current(rq, p))
5829                                 resched_curr(rq);
5830                         return;
5831                 }
5832                 hrtick_start(rq, delta);
5833         }
5834 }
5835
5836 /*
5837  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
5838  * current task is from our class and nr_running is low enough
5839  * to matter.
5840  */
5841 static void hrtick_update(struct rq *rq)
5842 {
5843         struct task_struct *curr = rq->curr;
5844
5845         if (!hrtick_enabled_fair(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
5846                 return;
5847
5848         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
5849                 hrtick_start_fair(rq, curr);
5850 }
5851 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
5852 static inline void
5853 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5854 {
5855 }
5856
5857 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
5858 {
5859 }
5860 #endif
5861
5862 #ifdef CONFIG_SMP
5863 static inline bool cpu_overutilized(int cpu)
5864 {
5865         return !fits_capacity(cpu_util_cfs(cpu), capacity_of(cpu));
5866 }
5867
5868 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq)
5869 {
5870         if (!READ_ONCE(rq->rd->overutilized) && cpu_overutilized(rq->cpu)) {
5871                 WRITE_ONCE(rq->rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
5872                 trace_sched_overutilized_tp(rq->rd, SG_OVERUTILIZED);
5873         }
5874 }
5875 #else
5876 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq) { }
5877 #endif
5878
5879 /* Runqueue only has SCHED_IDLE tasks enqueued */
5880 static int sched_idle_rq(struct rq *rq)
5881 {
5882         return unlikely(rq->nr_running == rq->cfs.idle_h_nr_running &&
5883                         rq->nr_running);
5884 }
5885
5886 /*
5887  * Returns true if cfs_rq only has SCHED_IDLE entities enqueued. Note the use
5888  * of idle_nr_running, which does not consider idle descendants of normal
5889  * entities.
5890  */
5891 static bool sched_idle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
5892 {
5893         return cfs_rq->nr_running &&
5894                 cfs_rq->nr_running == cfs_rq->idle_nr_running;
5895 }
5896
5897 #ifdef CONFIG_SMP
5898 static int sched_idle_cpu(int cpu)
5899 {
5900         return sched_idle_rq(cpu_rq(cpu));
5901 }
5902 #endif
5903
5904 /*
5905  * The enqueue_task method is called before nr_running is
5906  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
5907  * then put the task into the rbtree:
5908  */
5909 static void
5910 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5911 {
5912         struct cfs_rq *cfs_rq;
5913         struct sched_entity *se = &p->se;
5914         int idle_h_nr_running = task_has_idle_policy(p);
5915         int task_new = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP);
5916
5917         /*
5918          * The code below (indirectly) updates schedutil which looks at
5919          * the cfs_rq utilization to select a frequency.
5920          * Let's add the task's estimated utilization to the cfs_rq's
5921          * estimated utilization, before we update schedutil.
5922          */
5923         util_est_enqueue(&rq->cfs, p);
5924
5925         /*
5926          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
5927          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
5928          * passed.
5929          */
5930         if (p->in_iowait)
5931                 cpufreq_update_util(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
5932
5933         for_each_sched_entity(se) {
5934                 if (se->on_rq)
5935                         break;
5936                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5937                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
5938
5939                 cfs_rq->h_nr_running++;
5940                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_h_nr_running;
5941
5942                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
5943                         idle_h_nr_running = 1;
5944
5945                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5946                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5947                         goto enqueue_throttle;
5948
5949                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
5950         }
5951
5952         for_each_sched_entity(se) {
5953                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5954
5955                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5956                 se_update_runnable(se);
5957                 update_cfs_group(se);
5958
5959                 cfs_rq->h_nr_running++;
5960                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_h_nr_running;
5961
5962                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
5963                         idle_h_nr_running = 1;
5964
5965                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5966                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5967                         goto enqueue_throttle;
5968         }
5969
5970         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
5971         add_nr_running(rq, 1);
5972
5973         /*
5974          * Since new tasks are assigned an initial util_avg equal to
5975          * half of the spare capacity of their CPU, tiny tasks have the
5976          * ability to cross the overutilized threshold, which will
5977          * result in the load balancer ruining all the task placement
5978          * done by EAS. As a way to mitigate that effect, do not account
5979          * for the first enqueue operation of new tasks during the
5980          * overutilized flag detection.
5981          *
5982          * A better way of solving this problem would be to wait for
5983          * the PELT signals of tasks to converge before taking them
5984          * into account, but that is not straightforward to implement,
5985          * and the following generally works well enough in practice.
5986          */
5987         if (!task_new)
5988                 update_overutilized_status(rq);
5989
5990 enqueue_throttle:
5991         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
5992
5993         hrtick_update(rq);
5994 }
5995
5996 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
5997
5998 /*
5999  * The dequeue_task method is called before nr_running is
6000  * decreased. We remove the task from the rbtree and
6001  * update the fair scheduling stats:
6002  */
6003 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
6004 {
6005         struct cfs_rq *cfs_rq;
6006         struct sched_entity *se = &p->se;
6007         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
6008         int idle_h_nr_running = task_has_idle_policy(p);
6009         bool was_sched_idle = sched_idle_rq(rq);
6010
6011         util_est_dequeue(&rq->cfs, p);
6012
6013         for_each_sched_entity(se) {
6014                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6015                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
6016
6017                 cfs_rq->h_nr_running--;
6018                 cfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_h_nr_running;
6019
6020                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
6021                         idle_h_nr_running = 1;
6022
6023                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
6024                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6025                         goto dequeue_throttle;
6026
6027                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
6028                 if (cfs_rq->load.weight) {
6029                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
6030                         se = parent_entity(se);
6031                         /*
6032                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
6033                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
6034                          */
6035                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
6036                                 set_next_buddy(se);
6037                         break;
6038                 }
6039                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
6040         }
6041
6042         for_each_sched_entity(se) {
6043                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6044
6045                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
6046                 se_update_runnable(se);
6047                 update_cfs_group(se);
6048
6049                 cfs_rq->h_nr_running--;
6050                 cfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_h_nr_running;
6051
6052                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
6053                         idle_h_nr_running = 1;
6054
6055                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
6056                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6057                         goto dequeue_throttle;
6058
6059         }
6060
6061         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
6062         sub_nr_running(rq, 1);
6063
6064         /* balance early to pull high priority tasks */
6065         if (unlikely(!was_sched_idle && sched_idle_rq(rq)))
6066                 rq->next_balance = jiffies;
6067
6068 dequeue_throttle:
6069         util_est_update(&rq->cfs, p, task_sleep);
6070         hrtick_update(rq);
6071 }
6072
6073 #ifdef CONFIG_SMP
6074
6075 /* Working cpumask for: load_balance, load_balance_newidle. */
6076 static DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
6077 static DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, select_rq_mask);
6078
6079 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
6080
6081 static struct {
6082         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
6083         atomic_t nr_cpus;
6084         int has_blocked;                /* Idle CPUS has blocked load */
6085         int needs_update;               /* Newly idle CPUs need their next_balance collated */
6086         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
6087         unsigned long next_blocked;     /* Next update of blocked load in jiffies */
6088 } nohz ____cacheline_aligned;
6089
6090 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
6091
6092 static unsigned long cpu_load(struct rq *rq)
6093 {
6094         return cfs_rq_load_avg(&rq->cfs);
6095 }
6096
6097 /*
6098  * cpu_load_without - compute CPU load without any contributions from *p
6099  * @cpu: the CPU which load is requested
6100  * @p: the task which load should be discounted
6101  *
6102  * The load of a CPU is defined by the load of tasks currently enqueued on that
6103  * CPU as well as tasks which are currently sleeping after an execution on that
6104  * CPU.
6105  *
6106  * This method returns the load of the specified CPU by discounting the load of
6107  * the specified task, whenever the task is currently contributing to the CPU
6108  * load.
6109  */
6110 static unsigned long cpu_load_without(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6111 {
6112         struct cfs_rq *cfs_rq;
6113         unsigned int load;
6114
6115         /* Task has no contribution or is new */
6116         if (cpu_of(rq) != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
6117                 return cpu_load(rq);
6118
6119         cfs_rq = &rq->cfs;
6120         load = READ_ONCE(cfs_rq->avg.load_avg);
6121
6122         /* Discount task's util from CPU's util */
6123         lsub_positive(&load, task_h_load(p));
6124
6125         return load;
6126 }
6127
6128 static unsigned long cpu_runnable(struct rq *rq)
6129 {
6130         return cfs_rq_runnable_avg(&rq->cfs);
6131 }
6132
6133 static unsigned long cpu_runnable_without(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6134 {
6135         struct cfs_rq *cfs_rq;
6136         unsigned int runnable;
6137
6138         /* Task has no contribution or is new */
6139         if (cpu_of(rq) != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
6140                 return cpu_runnable(rq);
6141
6142         cfs_rq = &rq->cfs;
6143         runnable = READ_ONCE(cfs_rq->avg.runnable_avg);
6144
6145         /* Discount task's runnable from CPU's runnable */
6146         lsub_positive(&runnable, p->se.avg.runnable_avg);
6147
6148         return runnable;
6149 }
6150
6151 static unsigned long capacity_of(int cpu)
6152 {
6153         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
6154 }
6155
6156 static void record_wakee(struct task_struct *p)
6157 {
6158         /*
6159          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
6160          * jiffy will not have built up many flips.
6161          */
6162         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
6163                 current->wakee_flips >>= 1;
6164                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
6165         }
6166
6167         if (current->last_wakee != p) {
6168                 current->last_wakee = p;
6169                 current->wakee_flips++;
6170         }
6171 }
6172
6173 /*
6174  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
6175  *
6176  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
6177  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
6178  *
6179  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
6180  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
6181  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
6182  *
6183  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
6184  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
6185  *
6186  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
6187  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
6188  * socket size.
6189  */
6190 static int wake_wide(struct task_struct *p)
6191 {
6192         unsigned int master = current->wakee_flips;
6193         unsigned int slave = p->wakee_flips;
6194         int factor = __this_cpu_read(sd_llc_size);
6195
6196         if (master < slave)
6197                 swap(master, slave);
6198         if (slave < factor || master < slave * factor)
6199                 return 0;
6200         return 1;
6201 }
6202
6203 /*
6204  * The purpose of wake_affine() is to quickly determine on which CPU we can run
6205  * soonest. For the purpose of speed we only consider the waking and previous
6206  * CPU.
6207  *
6208  * wake_affine_idle() - only considers 'now', it check if the waking CPU is
6209  *                      cache-affine and is (or will be) idle.
6210  *
6211  * wake_affine_weight() - considers the weight to reflect the average
6212  *                        scheduling latency of the CPUs. This seems to work
6213  *                        for the overloaded case.
6214  */
6215 static int
6216 wake_affine_idle(int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
6217 {
6218         /*
6219          * If this_cpu is idle, it implies the wakeup is from interrupt
6220          * context. Only allow the move if cache is shared. Otherwise an
6221          * interrupt intensive workload could force all tasks onto one
6222          * node depending on the IO topology or IRQ affinity settings.
6223          *
6224          * If the prev_cpu is idle and cache affine then avoid a migration.
6225          * There is no guarantee that the cache hot data from an interrupt
6226          * is more important than cache hot data on the prev_cpu and from
6227          * a cpufreq perspective, it's better to have higher utilisation
6228          * on one CPU.
6229          */
6230         if (available_idle_cpu(this_cpu) && cpus_share_cache(this_cpu, prev_cpu))
6231                 return available_idle_cpu(prev_cpu) ? prev_cpu : this_cpu;
6232
6233         if (sync && cpu_rq(this_cpu)->nr_running == 1)
6234                 return this_cpu;
6235
6236         if (available_idle_cpu(prev_cpu))
6237                 return prev_cpu;
6238
6239         return nr_cpumask_bits;
6240 }
6241
6242 static int
6243 wake_affine_weight(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
6244                    int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
6245 {
6246         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
6247         unsigned long task_load;
6248
6249         this_eff_load = cpu_load(cpu_rq(this_cpu));
6250
6251         if (sync) {
6252                 unsigned long current_load = task_h_load(current);
6253
6254                 if (current_load > this_eff_load)
6255                         return this_cpu;
6256
6257                 this_eff_load -= current_load;
6258         }
6259
6260         task_load = task_h_load(p);
6261
6262         this_eff_load += task_load;
6263         if (sched_feat(WA_BIAS))
6264                 this_eff_load *= 100;
6265         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
6266
6267         prev_eff_load = cpu_load(cpu_rq(prev_cpu));
6268         prev_eff_load -= task_load;
6269         if (sched_feat(WA_BIAS))
6270                 prev_eff_load *= 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
6271         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
6272
6273         /*
6274          * If sync, adjust the weight of prev_eff_load such that if
6275          * prev_eff == this_eff that select_idle_sibling() will consider
6276          * stacking the wakee on top of the waker if no other CPU is
6277          * idle.
6278          */
6279         if (sync)
6280                 prev_eff_load += 1;
6281
6282         return this_eff_load < prev_eff_load ? this_cpu : nr_cpumask_bits;
6283 }
6284
6285 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
6286                        int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
6287 {
6288         int target = nr_cpumask_bits;
6289
6290         if (sched_feat(WA_IDLE))
6291                 target = wake_affine_idle(this_cpu, prev_cpu, sync);
6292
6293         if (sched_feat(WA_WEIGHT) && target == nr_cpumask_bits)
6294                 target = wake_affine_weight(sd, p, this_cpu, prev_cpu, sync);
6295
6296         schedstat_inc(p->stats.nr_wakeups_affine_attempts);
6297         if (target == nr_cpumask_bits)
6298                 return prev_cpu;
6299
6300         schedstat_inc(sd->ttwu_move_affine);
6301         schedstat_inc(p->stats.nr_wakeups_affine);
6302         return target;
6303 }
6304
6305 static struct sched_group *
6306 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int this_cpu);
6307
6308 /*
6309  * find_idlest_group_cpu - find the idlest CPU among the CPUs in the group.
6310  */
6311 static int
6312 find_idlest_group_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
6313 {
6314         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
6315         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
6316         u64 latest_idle_timestamp = 0;
6317         int least_loaded_cpu = this_cpu;
6318         int shallowest_idle_cpu = -1;
6319         int i;
6320
6321         /* Check if we have any choice: */
6322         if (group->group_weight == 1)
6323                 return cpumask_first(sched_group_span(group));
6324
6325         /* Traverse only the allowed CPUs */
6326         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), p->cpus_ptr) {
6327                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
6328
6329                 if (!sched_core_cookie_match(rq, p))
6330                         continue;
6331
6332                 if (sched_idle_cpu(i))
6333                         return i;
6334
6335                 if (available_idle_cpu(i)) {
6336                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
6337                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
6338                                 /*
6339                                  * We give priority to a CPU whose idle state
6340                                  * has the smallest exit latency irrespective
6341                                  * of any idle timestamp.
6342                                  */
6343                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
6344                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
6345                                 shallowest_idle_cpu = i;
6346                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
6347                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
6348                                 /*
6349                                  * If equal or no active idle state, then
6350                                  * the most recently idled CPU might have
6351                                  * a warmer cache.
6352                                  */
6353                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
6354                                 shallowest_idle_cpu = i;
6355                         }
6356                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
6357                         load = cpu_load(cpu_rq(i));
6358                         if (load < min_load) {
6359                                 min_load = load;
6360                                 least_loaded_cpu = i;
6361                         }
6362                 }
6363         }
6364
6365         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
6366 }
6367
6368 static inline int find_idlest_cpu(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
6369                                   int cpu, int prev_cpu, int sd_flag)
6370 {
6371         int new_cpu = cpu;
6372
6373         if (!cpumask_intersects(sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr))
6374                 return prev_cpu;
6375
6376         /*
6377          * We need task's util for cpu_util_without, sync it up to
6378          * prev_cpu's last_update_time.
6379          */
6380         if (!(sd_flag & SD_BALANCE_FORK))
6381                 sync_entity_load_avg(&p->se);
6382
6383         while (sd) {
6384                 struct sched_group *group;
6385                 struct sched_domain *tmp;
6386                 int weight;
6387
6388                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
6389                         sd = sd->child;
6390                         continue;
6391                 }
6392
6393                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu);
6394                 if (!group) {
6395                         sd = sd->child;
6396                         continue;
6397                 }
6398
6399                 new_cpu = find_idlest_group_cpu(group, p, cpu);
6400                 if (new_cpu == cpu) {
6401                         /* Now try balancing at a lower domain level of 'cpu': */
6402                         sd = sd->child;
6403                         continue;
6404                 }
6405
6406                 /* Now try balancing at a lower domain level of 'new_cpu': */
6407                 cpu = new_cpu;
6408                 weight = sd->span_weight;
6409                 sd = NULL;
6410                 for_each_domain(cpu, tmp) {
6411                         if (weight <= tmp->span_weight)
6412                                 break;
6413                         if (tmp->flags & sd_flag)
6414                                 sd = tmp;
6415                 }
6416         }
6417
6418         return new_cpu;
6419 }
6420
6421 static inline int __select_idle_cpu(int cpu, struct task_struct *p)
6422 {
6423         if ((available_idle_cpu(cpu) || sched_idle_cpu(cpu)) &&
6424             sched_cpu_cookie_match(cpu_rq(cpu), p))
6425                 return cpu;
6426
6427         return -1;
6428 }
6429
6430 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
6431 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(sched_smt_present);
6432 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_smt_present);
6433
6434 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
6435 {
6436         struct sched_domain_shared *sds;
6437
6438         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
6439         if (sds)
6440                 WRITE_ONCE(sds->has_idle_cores, val);
6441 }
6442
6443 static inline bool test_idle_cores(int cpu)
6444 {
6445         struct sched_domain_shared *sds;
6446
6447         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
6448         if (sds)
6449                 return READ_ONCE(sds->has_idle_cores);
6450
6451         return false;
6452 }
6453
6454 /*
6455  * Scans the local SMT mask to see if the entire core is idle, and records this
6456  * information in sd_llc_shared->has_idle_cores.
6457  *
6458  * Since SMT siblings share all cache levels, inspecting this limited remote
6459  * state should be fairly cheap.
6460  */
6461 void __update_idle_core(struct rq *rq)
6462 {
6463         int core = cpu_of(rq);
6464         int cpu;
6465
6466         rcu_read_lock();
6467         if (test_idle_cores(core))
6468                 goto unlock;
6469
6470         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
6471                 if (cpu == core)
6472                         continue;
6473
6474                 if (!available_idle_cpu(cpu))
6475                         goto unlock;
6476         }
6477
6478         set_idle_cores(core, 1);
6479 unlock:
6480         rcu_read_unlock();
6481 }
6482
6483 /*
6484  * Scan the entire LLC domain for idle cores; this dynamically switches off if
6485  * there are no idle cores left in the system; tracked through
6486  * sd_llc->shared->has_idle_cores and enabled through update_idle_core() above.
6487  */
6488 static int select_idle_core(struct task_struct *p, int core, struct cpumask *cpus, int *idle_cpu)
6489 {
6490         bool idle = true;
6491         int cpu;
6492
6493         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
6494                 if (!available_idle_cpu(cpu)) {
6495                         idle = false;
6496                         if (*idle_cpu == -1) {
6497                                 if (sched_idle_cpu(cpu) && cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr)) {
6498                                         *idle_cpu = cpu;
6499                                         break;
6500                                 }
6501                                 continue;
6502                         }
6503                         break;
6504                 }
6505                 if (*idle_cpu == -1 && cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
6506                         *idle_cpu = cpu;
6507         }
6508
6509         if (idle)
6510                 return core;
6511
6512         cpumask_andnot(cpus, cpus, cpu_smt_mask(core));
6513         return -1;
6514 }
6515
6516 /*
6517  * Scan the local SMT mask for idle CPUs.
6518  */
6519 static int select_idle_smt(struct task_struct *p, int target)
6520 {
6521         int cpu;
6522
6523         for_each_cpu_and(cpu, cpu_smt_mask(target), p->cpus_ptr) {
6524                 if (cpu == target)
6525                         continue;
6526                 if (available_idle_cpu(cpu) || sched_idle_cpu(cpu))
6527                         return cpu;
6528         }
6529
6530         return -1;
6531 }
6532
6533 #else /* CONFIG_SCHED_SMT */
6534
6535 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
6536 {
6537 }
6538
6539 static inline bool test_idle_cores(int cpu)
6540 {
6541         return false;
6542 }
6543
6544 static inline int select_idle_core(struct task_struct *p, int core, struct cpumask *cpus, int *idle_cpu)
6545 {
6546         return __select_idle_cpu(core, p);
6547 }
6548
6549 static inline int select_idle_smt(struct task_struct *p, int target)
6550 {
6551         return -1;
6552 }
6553
6554 #endif /* CONFIG_SCHED_SMT */
6555
6556 /*
6557  * Scan the LLC domain for idle CPUs; this is dynamically regulated by
6558  * comparing the average scan cost (tracked in sd->avg_scan_cost) against the
6559  * average idle time for this rq (as found in rq->avg_idle).
6560  */
6561 static int select_idle_cpu(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, bool has_idle_core, int target)
6562 {
6563         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_rq_mask);
6564         int i, cpu, idle_cpu = -1, nr = INT_MAX;
6565         struct sched_domain_shared *sd_share;
6566         struct rq *this_rq = this_rq();
6567         int this = smp_processor_id();
6568         struct sched_domain *this_sd = NULL;
6569         u64 time = 0;
6570
6571         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr);
6572
6573         if (sched_feat(SIS_PROP) && !has_idle_core) {
6574                 u64 avg_cost, avg_idle, span_avg;
6575                 unsigned long now = jiffies;
6576
6577                 this_sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_llc));
6578                 if (!this_sd)
6579                         return -1;
6580
6581                 /*
6582                  * If we're busy, the assumption that the last idle period
6583                  * predicts the future is flawed; age away the remaining
6584                  * predicted idle time.
6585                  */
6586                 if (unlikely(this_rq->wake_stamp < now)) {
6587                         while (this_rq->wake_stamp < now && this_rq->wake_avg_idle) {
6588                                 this_rq->wake_stamp++;
6589                                 this_rq->wake_avg_idle >>= 1;
6590                         }
6591                 }
6592
6593                 avg_idle = this_rq->wake_avg_idle;
6594                 avg_cost = this_sd->avg_scan_cost + 1;
6595
6596                 span_avg = sd->span_weight * avg_idle;
6597                 if (span_avg > 4*avg_cost)
6598                         nr = div_u64(span_avg, avg_cost);
6599                 else
6600                         nr = 4;
6601
6602                 time = cpu_clock(this);
6603         }
6604
6605         if (sched_feat(SIS_UTIL)) {
6606                 sd_share = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, target));
6607                 if (sd_share) {
6608                         /* because !--nr is the condition to stop scan */
6609                         nr = READ_ONCE(sd_share->nr_idle_scan) + 1;
6610                         /* overloaded LLC is unlikely to have idle cpu/core */
6611                         if (nr == 1)
6612                                 return -1;
6613                 }
6614         }
6615
6616         for_each_cpu_wrap(cpu, cpus, target + 1) {
6617                 if (has_idle_core) {
6618                         i = select_idle_core(p, cpu, cpus, &idle_cpu);
6619                         if ((unsigned int)i < nr_cpumask_bits)
6620                                 return i;
6621
6622                 } else {
6623                         if (!--nr)
6624                                 return -1;
6625                         idle_cpu = __select_idle_cpu(cpu, p);
6626                         if ((unsigned int)idle_cpu < nr_cpumask_bits)
6627                                 break;
6628                 }
6629         }
6630
6631         if (has_idle_core)
6632                 set_idle_cores(target, false);
6633
6634         if (sched_feat(SIS_PROP) && this_sd && !has_idle_core) {
6635                 time = cpu_clock(this) - time;
6636
6637                 /*
6638                  * Account for the scan cost of wakeups against the average
6639                  * idle time.
6640                  */
6641                 this_rq->wake_avg_idle -= min(this_rq->wake_avg_idle, time);
6642
6643                 update_avg(&this_sd->avg_scan_cost, time);
6644         }
6645
6646         return idle_cpu;
6647 }
6648
6649 /*
6650  * Scan the asym_capacity domain for idle CPUs; pick the first idle one on which
6651  * the task fits. If no CPU is big enough, but there are idle ones, try to
6652  * maximize capacity.
6653  */
6654 static int
6655 select_idle_capacity(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6656 {
6657         unsigned long task_util, best_cap = 0;
6658         int cpu, best_cpu = -1;
6659         struct cpumask *cpus;
6660
6661         cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_rq_mask);
6662         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr);
6663
6664         task_util = uclamp_task_util(p);
6665
6666         for_each_cpu_wrap(cpu, cpus, target) {
6667                 unsigned long cpu_cap = capacity_of(cpu);
6668
6669                 if (!available_idle_cpu(cpu) && !sched_idle_cpu(cpu))
6670                         continue;
6671                 if (fits_capacity(task_util, cpu_cap))
6672                         return cpu;
6673
6674                 if (cpu_cap > best_cap) {
6675                         best_cap = cpu_cap;
6676                         best_cpu = cpu;
6677                 }
6678         }
6679
6680         return best_cpu;
6681 }
6682
6683 static inline bool asym_fits_capacity(unsigned long task_util, int cpu)
6684 {
6685         if (sched_asym_cpucap_active())
6686                 return fits_capacity(task_util, capacity_of(cpu));
6687
6688         return true;
6689 }
6690
6691 /*
6692  * Try and locate an idle core/thread in the LLC cache domain.
6693  */
6694 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
6695 {
6696         bool has_idle_core = false;
6697         struct sched_domain *sd;
6698         unsigned long task_util;
6699         int i, recent_used_cpu;
6700
6701         /*
6702          * On asymmetric system, update task utilization because we will check
6703          * that the task fits with cpu's capacity.
6704          */
6705         if (sched_asym_cpucap_active()) {
6706                 sync_entity_load_avg(&p->se);
6707                 task_util = uclamp_task_util(p);
6708         }
6709
6710         /*
6711          * per-cpu select_rq_mask usage
6712          */
6713         lockdep_assert_irqs_disabled();
6714
6715         if ((available_idle_cpu(target) || sched_idle_cpu(target)) &&
6716             asym_fits_capacity(task_util, target))
6717                 return target;
6718
6719         /*
6720          * If the previous CPU is cache affine and idle, don't be stupid:
6721          */
6722         if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) &&
6723             (available_idle_cpu(prev) || sched_idle_cpu(prev)) &&
6724             asym_fits_capacity(task_util, prev))
6725                 return prev;
6726
6727         /*
6728          * Allow a per-cpu kthread to stack with the wakee if the
6729          * kworker thread and the tasks previous CPUs are the same.
6730          * The assumption is that the wakee queued work for the
6731          * per-cpu kthread that is now complete and the wakeup is
6732          * essentially a sync wakeup. An obvious example of this
6733          * pattern is IO completions.
6734          */
6735         if (is_per_cpu_kthread(current) &&
6736             in_task() &&
6737             prev == smp_processor_id() &&
6738             this_rq()->nr_running <= 1 &&
6739             asym_fits_capacity(task_util, prev)) {
6740                 return prev;
6741         }
6742
6743         /* Check a recently used CPU as a potential idle candidate: */
6744         recent_used_cpu = p->recent_used_cpu;
6745         p->recent_used_cpu = prev;
6746         if (recent_used_cpu != prev &&
6747             recent_used_cpu != target &&
6748             cpus_share_cache(recent_used_cpu, target) &&
6749             (available_idle_cpu(recent_used_cpu) || sched_idle_cpu(recent_used_cpu)) &&
6750             cpumask_test_cpu(p->recent_used_cpu, p->cpus_ptr) &&
6751             asym_fits_capacity(task_util, recent_used_cpu)) {
6752                 return recent_used_cpu;
6753         }
6754
6755         /*
6756          * For asymmetric CPU capacity systems, our domain of interest is
6757          * sd_asym_cpucapacity rather than sd_llc.
6758          */
6759         if (sched_asym_cpucap_active()) {
6760                 sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_cpucapacity, target));
6761                 /*
6762                  * On an asymmetric CPU capacity system where an exclusive
6763                  * cpuset defines a symmetric island (i.e. one unique
6764                  * capacity_orig value through the cpuset), the key will be set
6765                  * but the CPUs within that cpuset will not have a domain with
6766                  * SD_ASYM_CPUCAPACITY. These should follow the usual symmetric
6767                  * capacity path.
6768                  */
6769                 if (sd) {
6770                         i = select_idle_capacity(p, sd, target);
6771                         return ((unsigned)i < nr_cpumask_bits) ? i : target;
6772                 }
6773         }
6774
6775         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
6776         if (!sd)
6777                 return target;
6778
6779         if (sched_smt_active()) {
6780                 has_idle_core = test_idle_cores(target);
6781
6782                 if (!has_idle_core && cpus_share_cache(prev, target)) {
6783                         i = select_idle_smt(p, prev);
6784                         if ((unsigned int)i < nr_cpumask_bits)
6785                                 return i;
6786                 }
6787         }
6788
6789         i = select_idle_cpu(p, sd, has_idle_core, target);
6790         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6791                 return i;
6792
6793         return target;
6794 }
6795
6796 /*
6797  * Predicts what cpu_util(@cpu) would return if @p was removed from @cpu
6798  * (@dst_cpu = -1) or migrated to @dst_cpu.
6799  */
6800 static unsigned long cpu_util_next(int cpu, struct task_struct *p, int dst_cpu)
6801 {
6802         struct cfs_rq *cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6803         unsigned long util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6804
6805         /*
6806          * If @dst_cpu is -1 or @p migrates from @cpu to @dst_cpu remove its
6807          * contribution. If @p migrates from another CPU to @cpu add its
6808          * contribution. In all the other cases @cpu is not impacted by the
6809          * migration so its util_avg is already correct.
6810          */
6811         if (task_cpu(p) == cpu && dst_cpu != cpu)
6812                 lsub_positive(&util, task_util(p));
6813         else if (task_cpu(p) != cpu && dst_cpu == cpu)
6814                 util += task_util(p);
6815
6816         if (sched_feat(UTIL_EST)) {
6817                 unsigned long util_est;
6818
6819                 util_est = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued);
6820
6821                 /*
6822                  * During wake-up @p isn't enqueued yet and doesn't contribute
6823                  * to any cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_est.enqueued.
6824                  * If @dst_cpu == @cpu add it to "simulate" cpu_util after @p
6825                  * has been enqueued.
6826                  *
6827                  * During exec (@dst_cpu = -1) @p is enqueued and does
6828                  * contribute to cpu_rq(cpu)->cfs.util_est.enqueued.
6829                  * Remove it to "simulate" cpu_util without @p's contribution.
6830                  *
6831                  * Despite the task_on_rq_queued(@p) check there is still a
6832                  * small window for a possible race when an exec
6833                  * select_task_rq_fair() races with LB's detach_task().
6834                  *
6835                  *   detach_task()
6836                  *     deactivate_task()
6837                  *       p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6838                  *       -------------------------------- A
6839                  *       dequeue_task()                    \
6840                  *         dequeue_task_fair()              + Race Time
6841                  *           util_est_dequeue()            /
6842                  *       -------------------------------- B
6843                  *
6844                  * The additional check "current == p" is required to further
6845                  * reduce the race window.
6846                  */
6847                 if (dst_cpu == cpu)
6848                         util_est += _task_util_est(p);
6849                 else if (unlikely(task_on_rq_queued(p) || current == p))
6850                         lsub_positive(&util_est, _task_util_est(p));
6851
6852                 util = max(util, util_est);
6853         }
6854
6855         return min(util, capacity_orig_of(cpu));
6856 }
6857
6858 /*
6859  * cpu_util_without: compute cpu utilization without any contributions from *p
6860  * @cpu: the CPU which utilization is requested
6861  * @p: the task which utilization should be discounted
6862  *
6863  * The utilization of a CPU is defined by the utilization of tasks currently
6864  * enqueued on that CPU as well as tasks which are currently sleeping after an
6865  * execution on that CPU.
6866  *
6867  * This method returns the utilization of the specified CPU by discounting the
6868  * utilization of the specified task, whenever the task is currently
6869  * contributing to the CPU utilization.
6870  */
6871 static unsigned long cpu_util_without(int cpu, struct task_struct *p)
6872 {
6873         /* Task has no contribution or is new */
6874         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
6875                 return cpu_util_cfs(cpu);
6876
6877         return cpu_util_next(cpu, p, -1);
6878 }
6879
6880 /*
6881  * energy_env - Utilization landscape for energy estimation.
6882  * @task_busy_time: Utilization contribution by the task for which we test the
6883  *                  placement. Given by eenv_task_busy_time().
6884  * @pd_busy_time:   Utilization of the whole perf domain without the task
6885  *                  contribution. Given by eenv_pd_busy_time().
6886  * @cpu_cap:        Maximum CPU capacity for the perf domain.
6887  * @pd_cap:         Entire perf domain capacity. (pd->nr_cpus * cpu_cap).
6888  */
6889 struct energy_env {
6890         unsigned long task_busy_time;
6891         unsigned long pd_busy_time;
6892         unsigned long cpu_cap;
6893         unsigned long pd_cap;
6894 };
6895
6896 /*
6897  * Compute the task busy time for compute_energy(). This time cannot be
6898  * injected directly into effective_cpu_util() because of the IRQ scaling.
6899  * The latter only makes sense with the most recent CPUs where the task has
6900  * run.
6901  */
6902 static inline void eenv_task_busy_time(struct energy_env *eenv,
6903                                        struct task_struct *p, int prev_cpu)
6904 {
6905         unsigned long busy_time, max_cap = arch_scale_cpu_capacity(prev_cpu);
6906         unsigned long irq = cpu_util_irq(cpu_rq(prev_cpu));
6907
6908         if (unlikely(irq >= max_cap))
6909                 busy_time = max_cap;
6910         else
6911                 busy_time = scale_irq_capacity(task_util_est(p), irq, max_cap);
6912
6913         eenv->task_busy_time = busy_time;
6914 }
6915
6916 /*
6917  * Compute the perf_domain (PD) busy time for compute_energy(). Based on the
6918  * utilization for each @pd_cpus, it however doesn't take into account
6919  * clamping since the ratio (utilization / cpu_capacity) is already enough to
6920  * scale the EM reported power consumption at the (eventually clamped)
6921  * cpu_capacity.
6922  *
6923  * The contribution of the task @p for which we want to estimate the
6924  * energy cost is removed (by cpu_util_next()) and must be calculated
6925  * separately (see eenv_task_busy_time). This ensures:
6926  *
6927  *   - A stable PD utilization, no matter which CPU of that PD we want to place
6928  *     the task on.
6929  *
6930  *   - A fair comparison between CPUs as the task contribution (task_util())
6931  *     will always be the same no matter which CPU utilization we rely on
6932  *     (util_avg or util_est).
6933  *
6934  * Set @eenv busy time for the PD that spans @pd_cpus. This busy time can't
6935  * exceed @eenv->pd_cap.
6936  */
6937 static inline void eenv_pd_busy_time(struct energy_env *eenv,
6938                                      struct cpumask *pd_cpus,
6939                                      struct task_struct *p)
6940 {
6941         unsigned long busy_time = 0;
6942         int cpu;
6943
6944         for_each_cpu(cpu, pd_cpus) {
6945                 unsigned long util = cpu_util_next(cpu, p, -1);
6946
6947                 busy_time += effective_cpu_util(cpu, util, ENERGY_UTIL, NULL);
6948         }
6949
6950         eenv->pd_busy_time = min(eenv->pd_cap, busy_time);
6951 }
6952
6953 /*
6954  * Compute the maximum utilization for compute_energy() when the task @p
6955  * is placed on the cpu @dst_cpu.
6956  *
6957  * Returns the maximum utilization among @eenv->cpus. This utilization can't
6958  * exceed @eenv->cpu_cap.
6959  */
6960 static inline unsigned long
6961 eenv_pd_max_util(struct energy_env *eenv, struct cpumask *pd_cpus,
6962                  struct task_struct *p, int dst_cpu)
6963 {
6964         unsigned long max_util = 0;
6965         int cpu;
6966
6967         for_each_cpu(cpu, pd_cpus) {
6968                 struct task_struct *tsk = (cpu == dst_cpu) ? p : NULL;
6969                 unsigned long util = cpu_util_next(cpu, p, dst_cpu);
6970                 unsigned long cpu_util;
6971
6972                 /*
6973                  * Performance domain frequency: utilization clamping
6974                  * must be considered since it affects the selection
6975                  * of the performance domain frequency.
6976                  * NOTE: in case RT tasks are running, by default the
6977                  * FREQUENCY_UTIL's utilization can be max OPP.
6978                  */
6979                 cpu_util = effective_cpu_util(cpu, util, FREQUENCY_UTIL, tsk);
6980                 max_util = max(max_util, cpu_util);
6981         }
6982
6983         return min(max_util, eenv->cpu_cap);
6984 }
6985
6986 /*
6987  * compute_energy(): Use the Energy Model to estimate the energy that @pd would
6988  * consume for a given utilization landscape @eenv. When @dst_cpu < 0, the task
6989  * contribution is ignored.
6990  */
6991 static inline unsigned long
6992 compute_energy(struct energy_env *eenv, struct perf_domain *pd,
6993                struct cpumask *pd_cpus, struct task_struct *p, int dst_cpu)
6994 {
6995         unsigned long max_util = eenv_pd_max_util(eenv, pd_cpus, p, dst_cpu);
6996         unsigned long busy_time = eenv->pd_busy_time;
6997
6998         if (dst_cpu >= 0)
6999                 busy_time = min(eenv->pd_cap, busy_time + eenv->task_busy_time);
7000
7001         return em_cpu_energy(pd->em_pd, max_util, busy_time, eenv->cpu_cap);
7002 }
7003
7004 /*
7005  * find_energy_efficient_cpu(): Find most energy-efficient target CPU for the
7006  * waking task. find_energy_efficient_cpu() looks for the CPU with maximum
7007  * spare capacity in each performance domain and uses it as a potential
7008  * candidate to execute the task. Then, it uses the Energy Model to figure
7009  * out which of the CPU candidates is the most energy-efficient.
7010  *
7011  * The rationale for this heuristic is as follows. In a performance domain,
7012  * all the most energy efficient CPU candidates (according to the Energy
7013  * Model) are those for which we'll request a low frequency. When there are
7014  * several CPUs for which the frequency request will be the same, we don't
7015  * have enough data to break the tie between them, because the Energy Model
7016  * only includes active power costs. With this model, if we assume that
7017  * frequency requests follow utilization (e.g. using schedutil), the CPU with
7018  * the maximum spare capacity in a performance domain is guaranteed to be among
7019  * the best candidates of the performance domain.
7020  *
7021  * In practice, it could be preferable from an energy standpoint to pack
7022  * small tasks on a CPU in order to let other CPUs go in deeper idle states,
7023  * but that could also hurt our chances to go cluster idle, and we have no
7024  * ways to tell with the current Energy Model if this is actually a good
7025  * idea or not. So, find_energy_efficient_cpu() basically favors
7026  * cluster-packing, and spreading inside a cluster. That should at least be
7027  * a good thing for latency, and this is consistent with the idea that most
7028  * of the energy savings of EAS come from the asymmetry of the system, and
7029  * not so much from breaking the tie between identical CPUs. That's also the
7030  * reason why EAS is enabled in the topology code only for systems where
7031  * SD_ASYM_CPUCAPACITY is set.
7032  *
7033  * NOTE: Forkees are not accepted in the energy-aware wake-up path because
7034  * they don't have any useful utilization data yet and it's not possible to
7035  * forecast their impact on energy consumption. Consequently, they will be
7036  * placed by find_idlest_cpu() on the least loaded CPU, which might turn out
7037  * to be energy-inefficient in some use-cases. The alternative would be to
7038  * bias new tasks towards specific types of CPUs first, or to try to infer
7039  * their util_avg from the parent task, but those heuristics could hurt
7040  * other use-cases too. So, until someone finds a better way to solve this,
7041  * let's keep things simple by re-using the existing slow path.
7042  */
7043 static int find_energy_efficient_cpu(struct task_struct *p, int prev_cpu)
7044 {
7045         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_rq_mask);
7046         unsigned long prev_delta = ULONG_MAX, best_delta = ULONG_MAX;
7047         struct root_domain *rd = this_rq()->rd;
7048         int cpu, best_energy_cpu, target = -1;
7049         struct sched_domain *sd;
7050         struct perf_domain *pd;
7051         struct energy_env eenv;
7052
7053         rcu_read_lock();
7054         pd = rcu_dereference(rd->pd);
7055         if (!pd || READ_ONCE(rd->overutilized))
7056                 goto unlock;
7057
7058         /*
7059          * Energy-aware wake-up happens on the lowest sched_domain starting
7060          * from sd_asym_cpucapacity spanning over this_cpu and prev_cpu.
7061          */
7062         sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_asym_cpucapacity));
7063         while (sd && !cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(sd)))
7064                 sd = sd->parent;
7065         if (!sd)
7066                 goto unlock;
7067
7068         target = prev_cpu;
7069
7070         sync_entity_load_avg(&p->se);
7071         if (!task_util_est(p))
7072                 goto unlock;
7073
7074         eenv_task_busy_time(&eenv, p, prev_cpu);
7075
7076         for (; pd; pd = pd->next) {
7077                 unsigned long cpu_cap, cpu_thermal_cap, util;
7078                 unsigned long cur_delta, max_spare_cap = 0;
7079                 bool compute_prev_delta = false;
7080                 int max_spare_cap_cpu = -1;
7081                 unsigned long base_energy;
7082
7083                 cpumask_and(cpus, perf_domain_span(pd), cpu_online_mask);
7084
7085                 if (cpumask_empty(cpus))
7086                         continue;
7087
7088                 /* Account thermal pressure for the energy estimation */
7089                 cpu = cpumask_first(cpus);
7090                 cpu_thermal_cap = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
7091                 cpu_thermal_cap -= arch_scale_thermal_pressure(cpu);
7092
7093                 eenv.cpu_cap = cpu_thermal_cap;
7094                 eenv.pd_cap = 0;
7095
7096                 for_each_cpu(cpu, cpus) {
7097                         eenv.pd_cap += cpu_thermal_cap;
7098
7099                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, sched_domain_span(sd)))
7100                                 continue;
7101
7102                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
7103                                 continue;
7104
7105                         util = cpu_util_next(cpu, p, cpu);
7106                         cpu_cap = capacity_of(cpu);
7107
7108                         /*
7109                          * Skip CPUs that cannot satisfy the capacity request.
7110                          * IOW, placing the task there would make the CPU
7111                          * overutilized. Take uclamp into account to see how
7112                          * much capacity we can get out of the CPU; this is
7113                          * aligned with sched_cpu_util().
7114                          */
7115                         util = uclamp_rq_util_with(cpu_rq(cpu), util, p);
7116                         if (!fits_capacity(util, cpu_cap))
7117                                 continue;
7118
7119                         lsub_positive(&cpu_cap, util);
7120
7121                         if (cpu == prev_cpu) {
7122                                 /* Always use prev_cpu as a candidate. */
7123                                 compute_prev_delta = true;
7124                         } else if (cpu_cap > max_spare_cap) {
7125                                 /*
7126                                  * Find the CPU with the maximum spare capacity
7127                                  * in the performance domain.
7128                                  */
7129                                 max_spare_cap = cpu_cap;
7130                                 max_spare_cap_cpu = cpu;
7131                         }
7132                 }
7133
7134                 if (max_spare_cap_cpu < 0 && !compute_prev_delta)
7135                         continue;
7136
7137                 eenv_pd_busy_time(&eenv, cpus, p);
7138                 /* Compute the 'base' energy of the pd, without @p */
7139                 base_energy = compute_energy(&eenv, pd, cpus, p, -1);
7140
7141                 /* Evaluate the energy impact of using prev_cpu. */
7142                 if (compute_prev_delta) {
7143                         prev_delta = compute_energy(&eenv, pd, cpus, p,
7144                                                     prev_cpu);
7145                         /* CPU utilization has changed */
7146                         if (prev_delta < base_energy)
7147                                 goto unlock;
7148                         prev_delta -= base_energy;
7149                         best_delta = min(best_delta, prev_delta);
7150                 }
7151
7152                 /* Evaluate the energy impact of using max_spare_cap_cpu. */
7153                 if (max_spare_cap_cpu >= 0) {
7154                         cur_delta = compute_energy(&eenv, pd, cpus, p,
7155                                                    max_spare_cap_cpu);
7156                         /* CPU utilization has changed */
7157                         if (cur_delta < base_energy)
7158                                 goto unlock;
7159                         cur_delta -= base_energy;
7160                         if (cur_delta < best_delta) {
7161                                 best_delta = cur_delta;
7162                                 best_energy_cpu = max_spare_cap_cpu;
7163                         }
7164                 }
7165         }
7166         rcu_read_unlock();
7167
7168         if (best_delta < prev_delta)
7169                 target = best_energy_cpu;
7170
7171         return target;
7172
7173 unlock:
7174         rcu_read_unlock();
7175
7176         return target;
7177 }
7178
7179 /*
7180  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
7181  * that have the relevant SD flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
7182  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
7183  *
7184  * Balances load by selecting the idlest CPU in the idlest group, or under
7185  * certain conditions an idle sibling CPU if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
7186  *
7187  * Returns the target CPU number.
7188  */
7189 static int
7190 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int wake_flags)
7191 {
7192         int sync = (wake_flags & WF_SYNC) && !(current->flags & PF_EXITING);
7193         struct sched_domain *tmp, *sd = NULL;
7194         int cpu = smp_processor_id();
7195         int new_cpu = prev_cpu;
7196         int want_affine = 0;
7197         /* SD_flags and WF_flags share the first nibble */
7198         int sd_flag = wake_flags & 0xF;
7199
7200         /*
7201          * required for stable ->cpus_allowed
7202          */
7203         lockdep_assert_held(&p->pi_lock);
7204         if (wake_flags & WF_TTWU) {
7205                 record_wakee(p);
7206
7207                 if (sched_energy_enabled()) {
7208                         new_cpu = find_energy_efficient_cpu(p, prev_cpu);
7209                         if (new_cpu >= 0)
7210                                 return new_cpu;
7211                         new_cpu = prev_cpu;
7212                 }
7213
7214                 want_affine = !wake_wide(p) && cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr);
7215         }
7216
7217         rcu_read_lock();
7218         for_each_domain(cpu, tmp) {
7219                 /*
7220                  * If both 'cpu' and 'prev_cpu' are part of this domain,
7221                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
7222                  */
7223                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
7224                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
7225                         if (cpu != prev_cpu)
7226                                 new_cpu = wake_affine(tmp, p, cpu, prev_cpu, sync);
7227
7228                         sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
7229                         break;
7230                 }
7231
7232                 /*
7233                  * Usually only true for WF_EXEC and WF_FORK, as sched_domains
7234                  * usually do not have SD_BALANCE_WAKE set. That means wakeup
7235                  * will usually go to the fast path.
7236                  */
7237                 if (tmp->flags & sd_flag)
7238                         sd = tmp;
7239                 else if (!want_affine)
7240                         break;
7241         }
7242
7243         if (unlikely(sd)) {
7244                 /* Slow path */
7245                 new_cpu = find_idlest_cpu(sd, p, cpu, prev_cpu, sd_flag);
7246         } else if (wake_flags & WF_TTWU) { /* XXX always ? */
7247                 /* Fast path */
7248                 new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
7249         }
7250         rcu_read_unlock();
7251
7252         return new_cpu;
7253 }
7254
7255 /*
7256  * Called immediately before a task is migrated to a new CPU; task_cpu(p) and
7257  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
7258  * previous CPU. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
7259  */
7260 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p, int new_cpu)
7261 {
7262         struct sched_entity *se = &p->se;
7263
7264         /*
7265          * As blocked tasks retain absolute vruntime the migration needs to
7266          * deal with this by subtracting the old and adding the new
7267          * min_vruntime -- the latter is done by enqueue_entity() when placing
7268          * the task on the new runqueue.
7269          */
7270         if (READ_ONCE(p->__state) == TASK_WAKING) {
7271                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7272
7273                 se->vruntime -= u64_u32_load(cfs_rq->min_vruntime);
7274         }
7275
7276         if (!task_on_rq_migrating(p)) {
7277                 remove_entity_load_avg(se);
7278
7279                 /*
7280                  * Here, the task's PELT values have been updated according to
7281                  * the current rq's clock. But if that clock hasn't been
7282                  * updated in a while, a substantial idle time will be missed,
7283                  * leading to an inflation after wake-up on the new rq.
7284                  *
7285                  * Estimate the missing time from the cfs_rq last_update_time
7286                  * and update sched_avg to improve the PELT continuity after
7287                  * migration.
7288                  */
7289                 migrate_se_pelt_lag(se);
7290         }
7291
7292         /* Tell new CPU we are migrated */
7293         se->avg.last_update_time = 0;
7294
7295         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
7296         se->exec_start = 0;
7297
7298         update_scan_period(p, new_cpu);
7299 }
7300
7301 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
7302 {
7303         remove_entity_load_avg(&p->se);
7304 }
7305
7306 static int
7307 balance_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
7308 {
7309         if (rq->nr_running)
7310                 return 1;
7311
7312         return newidle_balance(rq, rf) != 0;
7313 }
7314 #endif /* CONFIG_SMP */
7315
7316 static unsigned long wakeup_gran(struct sched_entity *se)
7317 {
7318         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
7319
7320         /*
7321          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
7322          * to virtual-time in his units.
7323          *
7324          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
7325          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
7326          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
7327          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
7328          * be smaller, again penalizing the lighter task.
7329          *
7330          * This is especially important for buddies when the leftmost
7331          * task is higher priority than the buddy.
7332          */
7333         return calc_delta_fair(gran, se);
7334 }
7335
7336 /*
7337  * Should 'se' preempt 'curr'.
7338  *
7339  *             |s1
7340  *        |s2
7341  *   |s3
7342  *         g
7343  *      |<--->|c
7344  *
7345  *  w(c, s1) = -1
7346  *  w(c, s2) =  0
7347  *  w(c, s3) =  1
7348  *
7349  */
7350 static int
7351 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
7352 {
7353         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
7354
7355         if (vdiff <= 0)
7356                 return -1;
7357
7358         gran = wakeup_gran(se);
7359         if (vdiff > gran)
7360                 return 1;
7361
7362         return 0;
7363 }
7364
7365 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
7366 {
7367         for_each_sched_entity(se) {
7368                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
7369                         return;
7370                 if (se_is_idle(se))
7371                         return;
7372                 cfs_rq_of(se)->last = se;
7373         }
7374 }
7375
7376 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
7377 {
7378         for_each_sched_entity(se) {
7379                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
7380                         return;
7381                 if (se_is_idle(se))
7382                         return;
7383                 cfs_rq_of(se)->next = se;
7384         }
7385 }
7386
7387 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
7388 {
7389         for_each_sched_entity(se)
7390                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
7391 }
7392
7393 /*
7394  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
7395  */
7396 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
7397 {
7398         struct task_struct *curr = rq->curr;
7399         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
7400         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
7401         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
7402         int next_buddy_marked = 0;
7403         int cse_is_idle, pse_is_idle;
7404
7405         if (unlikely(se == pse))
7406                 return;
7407
7408         /*
7409          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
7410          * unconditionally check_preempt_curr() after an enqueue (which may have
7411          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
7412          * next-buddy nomination below.
7413          */
7414         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
7415                 return;
7416
7417         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
7418                 set_next_buddy(pse);
7419                 next_buddy_marked = 1;
7420         }
7421
7422         /*
7423          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
7424          * wake up path.
7425          *
7426          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
7427          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
7428          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
7429          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
7430          * below.
7431          */
7432         if (test_tsk_need_resched(curr))
7433                 return;
7434
7435         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
7436         if (unlikely(task_has_idle_policy(curr)) &&
7437             likely(!task_has_idle_policy(p)))
7438                 goto preempt;
7439
7440         /*
7441          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
7442          * is driven by the tick):
7443          */
7444         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
7445                 return;
7446
7447         find_matching_se(&se, &pse);
7448         WARN_ON_ONCE(!pse);
7449
7450         cse_is_idle = se_is_idle(se);
7451         pse_is_idle = se_is_idle(pse);
7452
7453         /*
7454          * Preempt an idle group in favor of a non-idle group (and don't preempt
7455          * in the inverse case).
7456          */
7457         if (cse_is_idle && !pse_is_idle)
7458                 goto preempt;
7459         if (cse_is_idle != pse_is_idle)
7460                 return;
7461
7462         update_curr(cfs_rq_of(se));
7463         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
7464                 /*
7465                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
7466                  * triggering this preemption.
7467                  */
7468                 if (!next_buddy_marked)
7469                         set_next_buddy(pse);
7470                 goto preempt;
7471         }
7472
7473         return;
7474
7475 preempt:
7476         resched_curr(rq);
7477         /*
7478          * Only set the backward buddy when the current task is still
7479          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
7480          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
7481          * point, either of which can * drop the rq lock.
7482          *
7483          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
7484          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
7485          */
7486         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
7487                 return;
7488
7489         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
7490                 set_last_buddy(se);
7491 }
7492
7493 #ifdef CONFIG_SMP
7494 static struct task_struct *pick_task_fair(struct rq *rq)
7495 {
7496         struct sched_entity *se;
7497         struct cfs_rq *cfs_rq;
7498
7499 again:
7500         cfs_rq = &rq->cfs;
7501         if (!cfs_rq->nr_running)
7502                 return NULL;
7503
7504         do {
7505                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
7506
7507                 /* When we pick for a remote RQ, we'll not have done put_prev_entity() */
7508                 if (curr) {
7509                         if (curr->on_rq)
7510                                 update_curr(cfs_rq);
7511                         else
7512                                 curr = NULL;
7513
7514                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
7515                                 goto again;
7516                 }
7517
7518                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
7519                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7520         } while (cfs_rq);
7521
7522         return task_of(se);
7523 }
7524 #endif
7525
7526 struct task_struct *
7527 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
7528 {
7529         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
7530         struct sched_entity *se;
7531         struct task_struct *p;
7532         int new_tasks;
7533
7534 again:
7535         if (!sched_fair_runnable(rq))
7536                 goto idle;
7537
7538 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7539         if (!prev || prev->sched_class != &fair_sched_class)
7540                 goto simple;
7541
7542         /*
7543          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
7544          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
7545          *
7546          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
7547          * hierarchy, only change the part that actually changes.
7548          */
7549
7550         do {
7551                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
7552
7553                 /*
7554                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
7555                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
7556                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
7557                  * forget we've ever seen it.
7558                  */
7559                 if (curr) {
7560                         if (curr->on_rq)
7561                                 update_curr(cfs_rq);
7562                         else
7563                                 curr = NULL;
7564
7565                         /*
7566                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
7567                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
7568                          * Therefore the nr_running test will indeed
7569                          * be correct.
7570                          */
7571                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq))) {
7572                                 cfs_rq = &rq->cfs;
7573
7574                                 if (!cfs_rq->nr_running)
7575                                         goto idle;
7576
7577                                 goto simple;
7578                         }
7579                 }
7580
7581                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
7582                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7583         } while (cfs_rq);
7584
7585         p = task_of(se);
7586
7587         /*
7588          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
7589          * is a different task than we started out with, try and touch the
7590          * least amount of cfs_rqs.
7591          */
7592         if (prev != p) {
7593                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
7594
7595                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
7596                         int se_depth = se->depth;
7597                         int pse_depth = pse->depth;
7598
7599                         if (se_depth <= pse_depth) {
7600                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
7601                                 pse = parent_entity(pse);
7602                         }
7603                         if (se_depth >= pse_depth) {
7604                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
7605                                 se = parent_entity(se);
7606                         }
7607                 }
7608
7609                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
7610                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7611         }
7612
7613         goto done;
7614 simple:
7615 #endif
7616         if (prev)
7617                 put_prev_task(rq, prev);
7618
7619         do {
7620                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
7621                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7622                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7623         } while (cfs_rq);
7624
7625         p = task_of(se);
7626
7627 done: __maybe_unused;
7628 #ifdef CONFIG_SMP
7629         /*
7630          * Move the next running task to the front of
7631          * the list, so our cfs_tasks list becomes MRU
7632          * one.
7633          */
7634         list_move(&p->se.group_node, &rq->cfs_tasks);
7635 #endif
7636
7637         if (hrtick_enabled_fair(rq))
7638                 hrtick_start_fair(rq, p);
7639
7640         update_misfit_status(p, rq);
7641
7642         return p;
7643
7644 idle:
7645         if (!rf)
7646                 return NULL;
7647
7648         new_tasks = newidle_balance(rq, rf);
7649
7650         /*
7651          * Because newidle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
7652          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
7653          * must re-start the pick_next_entity() loop.
7654          */
7655         if (new_tasks < 0)
7656                 return RETRY_TASK;
7657
7658         if (new_tasks > 0)
7659                 goto again;
7660
7661         /*
7662          * rq is about to be idle, check if we need to update the
7663          * lost_idle_time of clock_pelt
7664          */
7665         update_idle_rq_clock_pelt(rq);
7666
7667         return NULL;
7668 }
7669
7670 static struct task_struct *__pick_next_task_fair(struct rq *rq)
7671 {
7672         return pick_next_task_fair(rq, NULL, NULL);
7673 }
7674
7675 /*
7676  * Account for a descheduled task:
7677  */
7678 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
7679 {
7680         struct sched_entity *se = &prev->se;
7681         struct cfs_rq *cfs_rq;
7682
7683         for_each_sched_entity(se) {
7684                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7685                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
7686         }
7687 }
7688
7689 /*
7690  * sched_yield() is very simple
7691  *
7692  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
7693  */
7694 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
7695 {
7696         struct task_struct *curr = rq->curr;
7697         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
7698         struct sched_entity *se = &curr->se;
7699
7700         /*
7701          * Are we the only task in the tree?
7702          */
7703         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
7704                 return;
7705
7706         clear_buddies(cfs_rq, se);
7707
7708         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
7709                 update_rq_clock(rq);
7710                 /*
7711                  * Update run-time statistics of the 'current'.
7712                  */
7713                 update_curr(cfs_rq);
7714                 /*
7715                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
7716                  * so we don't do microscopic update in schedule()
7717                  * and double the fastpath cost.
7718                  */
7719                 rq_clock_skip_update(rq);
7720         }
7721
7722         set_skip_buddy(se);
7723 }
7724
7725 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7726 {
7727         struct sched_entity *se = &p->se;
7728
7729         /* throttled hierarchies are not runnable */
7730         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
7731                 return false;
7732
7733         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
7734         set_next_buddy(se);
7735
7736         yield_task_fair(rq);
7737
7738         return true;
7739 }
7740
7741 #ifdef CONFIG_SMP
7742 /**************************************************
7743  * Fair scheduling class load-balancing methods.
7744  *
7745  * BASICS
7746  *
7747  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
7748  * per-CPU scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
7749  * time to each task. This is expressed in the following equation:
7750  *
7751  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
7752  *
7753  * Where W_i,n is the n-th weight average for CPU i. The instantaneous weight
7754  * W_i,0 is defined as:
7755  *
7756  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
7757  *
7758  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on CPU i. This weight
7759  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
7760  *
7761  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
7762  * weight:
7763  *
7764  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
7765  *
7766  * C_i is the compute capacity of CPU i, typically it is the
7767  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
7768  * can also include other factors [XXX].
7769  *
7770  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
7771  * directly from (1):
7772  *
7773  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
7774  *
7775  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
7776  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
7777  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
7778  *
7779  * [XXX expand on:
7780  *     - infeasible weights;
7781  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
7782  *
7783  *
7784  * SCHED DOMAINS
7785  *
7786  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
7787  * for all i,j solution, we create a tree of CPUs that follows the hardware
7788  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
7789  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of CPUs going up the
7790  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
7791  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of CPUs in
7792  * the groups.
7793  *
7794  * This yields:
7795  *
7796  *     log_2 n     1     n
7797  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
7798  *     i = 0      2^i   2^i
7799  *                               `- size of each group
7800  *         |         |     `- number of CPUs doing load-balance
7801  *         |         `- freq
7802  *         `- sum over all levels
7803  *
7804  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
7805  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
7806  *
7807  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
7808  * to every other CPU in at most O(log n) steps:
7809  *
7810  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
7811  *
7812  *             log_2 n
7813  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
7814  *             k = 0
7815  *
7816  * And you'll find that:
7817  *
7818  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
7819  *
7820  * Showing there's indeed a path between every CPU in at most O(log n) steps.
7821  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
7822  * of:
7823  *
7824  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
7825  *
7826  *
7827  * WORK CONSERVING
7828  *
7829  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
7830  * balancing is more aggressive and has the newly idle CPU iterate up the domain
7831  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
7832  *
7833  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
7834  * time.
7835  *
7836  * [XXX more?]
7837  *
7838  *
7839  * CGROUPS
7840  *
7841  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
7842  *
7843  *                                s_k,i
7844  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
7845  *                                 S_k
7846  *
7847  * Where
7848  *
7849  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
7850  *
7851  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on CPU i.
7852  *
7853  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
7854  * property.
7855  *
7856  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
7857  *      rewrite all of this once again.]
7858  */
7859
7860 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
7861
7862 enum fbq_type { regular, remote, all };
7863
7864 /*
7865  * 'group_type' describes the group of CPUs at the moment of load balancing.
7866  *
7867  * The enum is ordered by pulling priority, with the group with lowest priority
7868  * first so the group_type can simply be compared when selecting the busiest
7869  * group. See update_sd_pick_busiest().
7870  */
7871 enum group_type {
7872         /* The group has spare capacity that can be used to run more tasks.  */
7873         group_has_spare = 0,
7874         /*
7875          * The group is fully used and the tasks don't compete for more CPU
7876          * cycles. Nevertheless, some tasks might wait before running.
7877          */
7878         group_fully_busy,
7879         /*
7880          * One task doesn't fit with CPU's capacity and must be migrated to a
7881          * more powerful CPU.
7882          */
7883         group_misfit_task,
7884         /*
7885          * SD_ASYM_PACKING only: One local CPU with higher capacity is available,
7886          * and the task should be migrated to it instead of running on the
7887          * current CPU.
7888          */
7889         group_asym_packing,
7890         /*
7891          * The tasks' affinity constraints previously prevented the scheduler
7892          * from balancing the load across the system.
7893          */
7894         group_imbalanced,
7895         /*
7896          * The CPU is overloaded and can't provide expected CPU cycles to all
7897          * tasks.
7898          */
7899         group_overloaded
7900 };
7901
7902 enum migration_type {
7903         migrate_load = 0,
7904         migrate_util,
7905         migrate_task,
7906         migrate_misfit
7907 };
7908
7909 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
7910 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
7911 #define LBF_DST_PINNED  0x04
7912 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
7913 #define LBF_ACTIVE_LB   0x10
7914
7915 struct lb_env {
7916         struct sched_domain     *sd;
7917
7918         struct rq               *src_rq;
7919         int                     src_cpu;
7920
7921         int                     dst_cpu;
7922         struct rq               *dst_rq;
7923
7924         struct cpumask          *dst_grpmask;
7925         int                     new_dst_cpu;
7926         enum cpu_idle_type      idle;
7927         long                    imbalance;
7928         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
7929         struct cpumask          *cpus;
7930
7931         unsigned int            flags;
7932
7933         unsigned int            loop;
7934         unsigned int            loop_break;
7935         unsigned int            loop_max;
7936
7937         enum fbq_type           fbq_type;
7938         enum migration_type     migration_type;
7939         struct list_head        tasks;
7940 };
7941
7942 /*
7943  * Is this task likely cache-hot:
7944  */
7945 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7946 {
7947         s64 delta;
7948
7949         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
7950
7951         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
7952                 return 0;
7953
7954         if (unlikely(task_has_idle_policy(p)))
7955                 return 0;
7956
7957         /* SMT siblings share cache */
7958         if (env->sd->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY)
7959                 return 0;
7960
7961         /*
7962          * Buddy candidates are cache hot:
7963          */
7964         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
7965                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
7966                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
7967                 return 1;
7968
7969         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
7970                 return 1;
7971
7972         /*
7973          * Don't migrate task if the task's cookie does not match
7974          * with the destination CPU's core cookie.
7975          */
7976         if (!sched_core_cookie_match(cpu_rq(env->dst_cpu), p))
7977                 return 1;
7978
7979         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
7980                 return 0;
7981
7982         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
7983
7984         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
7985 }
7986
7987 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7988 /*
7989  * Returns 1, if task migration degrades locality
7990  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
7991  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
7992  */
7993 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7994 {
7995         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
7996         unsigned long src_weight, dst_weight;
7997         int src_nid, dst_nid, dist;
7998
7999         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
8000                 return -1;
8001
8002         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
8003                 return -1;
8004
8005         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
8006         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
8007
8008         if (src_nid == dst_nid)
8009                 return -1;
8010
8011         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
8012         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
8013                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
8014                         return 1;
8015                 else
8016                         return -1;
8017         }
8018
8019         /* Encourage migration to the preferred node. */
8020         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
8021                 return 0;
8022
8023         /* Leaving a core idle is often worse than degrading locality. */
8024         if (env->idle == CPU_IDLE)
8025                 return -1;
8026
8027         dist = node_distance(src_nid, dst_nid);
8028         if (numa_group) {
8029                 src_weight = group_weight(p, src_nid, dist);
8030                 dst_weight = group_weight(p, dst_nid, dist);
8031         } else {
8032                 src_weight = task_weight(p, src_nid, dist);
8033                 dst_weight = task_weight(p, dst_nid, dist);
8034         }
8035
8036         return dst_weight < src_weight;
8037 }
8038
8039 #else
8040 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
8041                                              struct lb_env *env)
8042 {
8043         return -1;
8044 }
8045 #endif
8046
8047 /*
8048  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
8049  */
8050 static
8051 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
8052 {
8053         int tsk_cache_hot;
8054
8055         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
8056
8057         /*
8058          * We do not migrate tasks that are:
8059          * 1) throttled_lb_pair, or
8060          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_ptr, or
8061          * 3) running (obviously), or
8062          * 4) are cache-hot on their current CPU.
8063          */
8064         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
8065                 return 0;
8066
8067         /* Disregard pcpu kthreads; they are where they need to be. */
8068         if (kthread_is_per_cpu(p))
8069                 return 0;
8070
8071         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, p->cpus_ptr)) {
8072                 int cpu;
8073
8074                 schedstat_inc(p->stats.nr_failed_migrations_affine);
8075
8076                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
8077
8078                 /*
8079                  * Remember if this task can be migrated to any other CPU in
8080                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
8081                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
8082                  *
8083                  * Avoid computing new_dst_cpu
8084                  * - for NEWLY_IDLE
8085                  * - if we have already computed one in current iteration
8086                  * - if it's an active balance
8087                  */
8088                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE ||
8089                     env->flags & (LBF_DST_PINNED | LBF_ACTIVE_LB))
8090                         return 0;
8091
8092                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs: */
8093                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
8094                         if (cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr)) {
8095                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
8096                                 env->new_dst_cpu = cpu;
8097                                 break;
8098                         }
8099                 }
8100
8101                 return 0;
8102         }
8103
8104         /* Record that we found at least one task that could run on dst_cpu */
8105         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
8106
8107         if (task_on_cpu(env->src_rq, p)) {
8108                 schedstat_inc(p->stats.nr_failed_migrations_running);
8109                 return 0;
8110         }
8111
8112         /*
8113          * Aggressive migration if:
8114          * 1) active balance
8115          * 2) destination numa is preferred
8116          * 3) task is cache cold, or
8117          * 4) too many balance attempts have failed.
8118          */
8119         if (env->flags & LBF_ACTIVE_LB)
8120                 return 1;
8121
8122         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
8123         if (tsk_cache_hot == -1)
8124                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
8125
8126         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
8127             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
8128                 if (tsk_cache_hot == 1) {
8129                         schedstat_inc(env->sd->lb_hot_gained[env->idle]);
8130                         schedstat_inc(p->stats.nr_forced_migrations);
8131                 }
8132                 return 1;
8133         }
8134
8135         schedstat_inc(p->stats.nr_failed_migrations_hot);
8136         return 0;
8137 }
8138
8139 /*
8140  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
8141  */
8142 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
8143 {
8144         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
8145
8146         deactivate_task(env->src_rq, p, DEQUEUE_NOCLOCK);
8147         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
8148 }
8149
8150 /*
8151  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
8152  * part of active balancing operations within "domain".
8153  *
8154  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
8155  */
8156 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
8157 {
8158         struct task_struct *p;
8159
8160         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
8161
8162         list_for_each_entry_reverse(p,
8163                         &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
8164                 if (!can_migrate_task(p, env))
8165                         continue;
8166
8167                 detach_task(p, env);
8168
8169                 /*
8170                  * Right now, this is only the second place where
8171                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
8172                  * so we can safely collect stats here rather than
8173                  * inside detach_tasks().
8174                  */
8175                 schedstat_inc(env->sd->lb_gained[env->idle]);
8176                 return p;
8177         }
8178         return NULL;
8179 }
8180
8181 /*
8182  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance load/util/tasks from
8183  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
8184  *
8185  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
8186  */
8187 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
8188 {
8189         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
8190         unsigned long util, load;
8191         struct task_struct *p;
8192         int detached = 0;
8193
8194         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
8195
8196         /*
8197          * Source run queue has been emptied by another CPU, clear
8198          * LBF_ALL_PINNED flag as we will not test any task.
8199          */
8200         if (env->src_rq->nr_running <= 1) {
8201                 env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
8202                 return 0;
8203         }
8204
8205         if (env->imbalance <= 0)
8206                 return 0;
8207
8208         while (!list_empty(tasks)) {
8209                 /*
8210                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
8211                  * which could at worst lead to a livelock crash.
8212                  */
8213                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
8214                         break;
8215
8216                 env->loop++;
8217                 /*
8218                  * We've more or less seen every task there is, call it quits
8219                  * unless we haven't found any movable task yet.
8220                  */
8221                 if (env->loop > env->loop_max &&
8222                     !(env->flags & LBF_ALL_PINNED))
8223                         break;
8224
8225                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
8226                 if (env->loop > env->loop_break) {
8227                         env->loop_break += SCHED_NR_MIGRATE_BREAK;
8228                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
8229                         break;
8230                 }
8231
8232                 p = list_last_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
8233
8234                 if (!can_migrate_task(p, env))
8235                         goto next;
8236
8237                 switch (env->migration_type) {
8238                 case migrate_load:
8239                         /*
8240                          * Depending of the number of CPUs and tasks and the
8241                          * cgroup hierarchy, task_h_load() can return a null
8242                          * value. Make sure that env->imbalance decreases
8243                          * otherwise detach_tasks() will stop only after
8244                          * detaching up to loop_max tasks.
8245                          */
8246                         load = max_t(unsigned long, task_h_load(p), 1);
8247
8248                         if (sched_feat(LB_MIN) &&
8249                             load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
8250                                 goto next;
8251
8252                         /*
8253                          * Make sure that we don't migrate too much load.
8254                          * Nevertheless, let relax the constraint if
8255                          * scheduler fails to find a good waiting task to
8256                          * migrate.
8257                          */
8258                         if (shr_bound(load, env->sd->nr_balance_failed) > env->imbalance)
8259                                 goto next;
8260
8261                         env->imbalance -= load;
8262                         break;
8263
8264                 case migrate_util:
8265                         util = task_util_est(p);
8266
8267                         if (util > env->imbalance)
8268                                 goto next;
8269
8270                         env->imbalance -= util;
8271                         break;
8272
8273                 case migrate_task:
8274                         env->imbalance--;
8275                         break;
8276
8277                 case migrate_misfit:
8278                         /* This is not a misfit task */
8279                         if (task_fits_capacity(p, capacity_of(env->src_cpu)))
8280                                 goto next;
8281
8282                         env->imbalance = 0;
8283                         break;
8284                 }
8285
8286                 detach_task(p, env);
8287                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
8288
8289                 detached++;
8290
8291 #ifdef CONFIG_PREEMPTION
8292                 /*
8293                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
8294                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
8295                  * the critical section.
8296                  */
8297                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
8298                         break;
8299 #endif
8300
8301                 /*
8302                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
8303                  * load/util/tasks.
8304                  */
8305                 if (env->imbalance <= 0)
8306                         break;
8307
8308                 continue;
8309 next:
8310                 list_move(&p->se.group_node, tasks);
8311         }
8312
8313         /*
8314          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
8315          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
8316          * than inside detach_one_task().
8317          */
8318         schedstat_add(env->sd->lb_gained[env->idle], detached);
8319
8320         return detached;
8321 }
8322
8323 /*
8324  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
8325  */
8326 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8327 {
8328         lockdep_assert_rq_held(rq);
8329
8330         WARN_ON_ONCE(task_rq(p) != rq);
8331         activate_task(rq, p, ENQUEUE_NOCLOCK);
8332         check_preempt_curr(rq, p, 0);
8333 }
8334
8335 /*
8336  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
8337  * its new rq.
8338  */
8339 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8340 {
8341         struct rq_flags rf;
8342
8343         rq_lock(rq, &rf);
8344         update_rq_clock(rq);
8345         attach_task(rq, p);
8346         rq_unlock(rq, &rf);
8347 }
8348
8349 /*
8350  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
8351  * new rq.
8352  */
8353 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
8354 {
8355         struct list_head *tasks = &env->tasks;
8356         struct task_struct *p;
8357         struct rq_flags rf;
8358
8359         rq_lock(env->dst_rq, &rf);
8360         update_rq_clock(env->dst_rq);
8361
8362         while (!list_empty(tasks)) {
8363                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
8364                 list_del_init(&p->se.group_node);
8365
8366                 attach_task(env->dst_rq, p);
8367         }
8368
8369         rq_unlock(env->dst_rq, &rf);
8370 }
8371
8372 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8373 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq)
8374 {
8375         if (cfs_rq->avg.load_avg)
8376                 return true;
8377
8378         if (cfs_rq->avg.util_avg)
8379                 return true;
8380
8381         return false;
8382 }
8383
8384 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq)
8385 {
8386         if (READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg))
8387                 return true;
8388
8389         if (READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg))
8390                 return true;
8391
8392         if (thermal_load_avg(rq))
8393                 return true;
8394
8395 #ifdef CONFIG_HAVE_SCHED_AVG_IRQ
8396         if (READ_ONCE(rq->avg_irq.util_avg))
8397                 return true;
8398 #endif
8399
8400         return false;
8401 }
8402
8403 static inline void update_blocked_load_tick(struct rq *rq)
8404 {
8405         WRITE_ONCE(rq->last_blocked_load_update_tick, jiffies);
8406 }
8407
8408 static inline void update_blocked_load_status(struct rq *rq, bool has_blocked)
8409 {
8410         if (!has_blocked)
8411                 rq->has_blocked_load = 0;
8412 }
8413 #else
8414 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
8415 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq) { return false; }
8416 static inline void update_blocked_load_tick(struct rq *rq) {}
8417 static inline void update_blocked_load_status(struct rq *rq, bool has_blocked) {}
8418 #endif
8419
8420 static bool __update_blocked_others(struct rq *rq, bool *done)
8421 {
8422         const struct sched_class *curr_class;
8423         u64 now = rq_clock_pelt(rq);
8424         unsigned long thermal_pressure;
8425         bool decayed;
8426
8427         /*
8428          * update_load_avg() can call cpufreq_update_util(). Make sure that RT,
8429          * DL and IRQ signals have been updated before updating CFS.
8430          */
8431         curr_class = rq->curr->sched_class;
8432
8433         thermal_pressure = arch_scale_thermal_pressure(cpu_of(rq));
8434
8435         decayed = update_rt_rq_load_avg(now, rq, curr_class == &rt_sched_class) |
8436                   update_dl_rq_load_avg(now, rq, curr_class == &dl_sched_class) |
8437                   update_thermal_load_avg(rq_clock_thermal(rq), rq, thermal_pressure) |
8438                   update_irq_load_avg(rq, 0);
8439
8440         if (others_have_blocked(rq))
8441                 *done = false;
8442
8443         return decayed;
8444 }
8445
8446 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8447
8448 static bool __update_blocked_fair(struct rq *rq, bool *done)
8449 {
8450         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
8451         bool decayed = false;
8452         int cpu = cpu_of(rq);
8453
8454         /*
8455          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
8456          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
8457          */
8458         for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos) {
8459                 struct sched_entity *se;
8460
8461                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq)) {
8462                         update_tg_load_avg(cfs_rq);
8463
8464                         if (cfs_rq->nr_running == 0)
8465                                 update_idle_cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
8466
8467                         if (cfs_rq == &rq->cfs)
8468                                 decayed = true;
8469                 }
8470
8471                 /* Propagate pending load changes to the parent, if any: */
8472                 se = cfs_rq->tg->se[cpu];
8473                 if (se && !skip_blocked_update(se))
8474                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
8475
8476                 /*
8477                  * There can be a lot of idle CPU cgroups.  Don't let fully
8478                  * decayed cfs_rqs linger on the list.
8479                  */
8480                 if (cfs_rq_is_decayed(cfs_rq))
8481                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
8482
8483                 /* Don't need periodic decay once load/util_avg are null */
8484                 if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
8485                         *done = false;
8486         }
8487
8488         return decayed;
8489 }
8490
8491 /*
8492  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
8493  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
8494  * group is a fraction of its parents load.
8495  */
8496 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
8497 {
8498         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
8499         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
8500         unsigned long now = jiffies;
8501         unsigned long load;
8502
8503         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
8504                 return;
8505
8506         WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, NULL);
8507         for_each_sched_entity(se) {
8508                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8509                 WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, se);
8510                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
8511                         break;
8512         }
8513
8514         if (!se) {
8515                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
8516                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
8517         }
8518
8519         while ((se = READ_ONCE(cfs_rq->h_load_next)) != NULL) {
8520                 load = cfs_rq->h_load;
8521                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
8522                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
8523                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
8524                 cfs_rq->h_load = load;
8525                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
8526         }
8527 }
8528
8529 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
8530 {
8531         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
8532
8533         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
8534         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
8535                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
8536 }
8537 #else
8538 static bool __update_blocked_fair(struct rq *rq, bool *done)
8539 {
8540         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
8541         bool decayed;
8542
8543         decayed = update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq);
8544         if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
8545                 *done = false;
8546
8547         return decayed;
8548 }
8549
8550 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
8551 {
8552         return p->se.avg.load_avg;
8553 }
8554 #endif
8555
8556 static void update_blocked_averages(int cpu)
8557 {
8558         bool decayed = false, done = true;
8559         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8560         struct rq_flags rf;
8561
8562         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
8563         update_blocked_load_tick(rq);
8564         update_rq_clock(rq);
8565
8566         decayed |= __update_blocked_others(rq, &done);
8567         decayed |= __update_blocked_fair(rq, &done);
8568
8569         update_blocked_load_status(rq, !done);
8570         if (decayed)
8571                 cpufreq_update_util(rq, 0);
8572         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
8573 }
8574
8575 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
8576
8577 /*
8578  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
8579  */
8580 struct sg_lb_stats {
8581         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
8582         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
8583         unsigned long group_capacity;
8584         unsigned long group_util; /* Total utilization over the CPUs of the group */
8585         unsigned long group_runnable; /* Total runnable time over the CPUs of the group */
8586         unsigned int sum_nr_running; /* Nr of tasks running in the group */
8587         unsigned int sum_h_nr_running; /* Nr of CFS tasks running in the group */
8588         unsigned int idle_cpus;
8589         unsigned int group_weight;
8590         enum group_type group_type;
8591         unsigned int group_asym_packing; /* Tasks should be moved to preferred CPU */
8592         unsigned long group_misfit_task_load; /* A CPU has a task too big for its capacity */
8593 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8594         unsigned int nr_numa_running;
8595         unsigned int nr_preferred_running;
8596 #endif
8597 };
8598
8599 /*
8600  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
8601  *               during load balancing.
8602  */
8603 struct sd_lb_stats {
8604         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
8605         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
8606         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
8607         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
8608         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
8609         unsigned int prefer_sibling; /* tasks should go to sibling first */
8610
8611         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
8612         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
8613 };
8614
8615 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
8616 {
8617         /*
8618          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
8619          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
8620          * We must however set busiest_stat::group_type and
8621          * busiest_stat::idle_cpus to the worst busiest group because
8622          * update_sd_pick_busiest() reads these before assignment.
8623          */
8624         *sds = (struct sd_lb_stats){
8625                 .busiest = NULL,
8626                 .local = NULL,
8627                 .total_load = 0UL,
8628                 .total_capacity = 0UL,
8629                 .busiest_stat = {
8630                         .idle_cpus = UINT_MAX,
8631                         .group_type = group_has_spare,
8632                 },
8633         };
8634 }
8635
8636 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
8637 {
8638         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8639         unsigned long max = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
8640         unsigned long used, free;
8641         unsigned long irq;
8642
8643         irq = cpu_util_irq(rq);
8644
8645         if (unlikely(irq >= max))
8646                 return 1;
8647
8648         /*
8649          * avg_rt.util_avg and avg_dl.util_avg track binary signals
8650          * (running and not running) with weights 0 and 1024 respectively.
8651          * avg_thermal.load_avg tracks thermal pressure and the weighted
8652          * average uses the actual delta max capacity(load).
8653          */
8654         used = READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg);
8655         used += READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg);
8656         used += thermal_load_avg(rq);
8657
8658         if (unlikely(used >= max))
8659                 return 1;
8660
8661         free = max - used;
8662
8663         return scale_irq_capacity(free, irq, max);
8664 }
8665
8666 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
8667 {
8668         unsigned long capacity = scale_rt_capacity(cpu);
8669         struct sched_group *sdg = sd->groups;
8670
8671         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
8672
8673         if (!capacity)
8674                 capacity = 1;
8675
8676         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
8677         trace_sched_cpu_capacity_tp(cpu_rq(cpu));
8678
8679         sdg->sgc->capacity = capacity;
8680         sdg->sgc->min_capacity = capacity;
8681         sdg->sgc->max_capacity = capacity;
8682 }
8683
8684 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
8685 {
8686         struct sched_domain *child = sd->child;
8687         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
8688         unsigned long capacity, min_capacity, max_capacity;
8689         unsigned long interval;
8690
8691         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
8692         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
8693         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
8694
8695         if (!child) {
8696                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
8697                 return;
8698         }
8699
8700         capacity = 0;
8701         min_capacity = ULONG_MAX;
8702         max_capacity = 0;
8703
8704         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
8705                 /*
8706                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
8707                  * span the current group.
8708                  */
8709
8710                 for_each_cpu(cpu, sched_group_span(sdg)) {
8711                         unsigned long cpu_cap = capacity_of(cpu);
8712
8713                         capacity += cpu_cap;
8714                         min_capacity = min(cpu_cap, min_capacity);
8715                         max_capacity = max(cpu_cap, max_capacity);
8716                 }
8717         } else  {
8718                 /*
8719                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
8720                  * span the current group.
8721                  */
8722
8723                 group = child->groups;
8724                 do {
8725                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
8726
8727                         capacity += sgc->capacity;
8728                         min_capacity = min(sgc->min_capacity, min_capacity);
8729                         max_capacity = max(sgc->max_capacity, max_capacity);
8730                         group = group->next;
8731                 } while (group != child->groups);
8732         }
8733
8734         sdg->sgc->capacity = capacity;
8735         sdg->sgc->min_capacity = min_capacity;
8736         sdg->sgc->max_capacity = max_capacity;
8737 }
8738
8739 /*
8740  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
8741  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
8742  * Return true is the capacity is reduced
8743  */
8744 static inline int
8745 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
8746 {
8747         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
8748                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
8749 }
8750
8751 /*
8752  * Check whether a rq has a misfit task and if it looks like we can actually
8753  * help that task: we can migrate the task to a CPU of higher capacity, or
8754  * the task's current CPU is heavily pressured.
8755  */
8756 static inline int check_misfit_status(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
8757 {
8758         return rq->misfit_task_load &&
8759                 (rq->cpu_capacity_orig < rq->rd->max_cpu_capacity ||
8760                  check_cpu_capacity(rq, sd));
8761 }
8762
8763 /*
8764  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
8765  * groups is inadequate due to ->cpus_ptr constraints.
8766  *
8767  * Imagine a situation of two groups of 4 CPUs each and 4 tasks each with a
8768  * cpumask covering 1 CPU of the first group and 3 CPUs of the second group.
8769  * Something like:
8770  *
8771  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
8772  *              *     * * *
8773  *
8774  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
8775  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
8776  * cpu 3 and leave one of the CPUs in the second group unused.
8777  *
8778  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
8779  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
8780  * moving tasks due to affinity constraints.
8781  *
8782  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
8783  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
8784  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
8785  * to create an effective group imbalance.
8786  *
8787  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
8788  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
8789  * subtle and fragile situation.
8790  */
8791
8792 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
8793 {
8794         return group->sgc->imbalance;
8795 }
8796
8797 /*
8798  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
8799  * be used by some tasks.
8800  * We consider that a group has spare capacity if the number of task is
8801  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
8802  * available capacity for CFS tasks.
8803  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
8804  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
8805  * capacity in meaningful for the load balancer.
8806  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
8807  * any benefit for the load balance.
8808  */
8809 static inline bool
8810 group_has_capacity(unsigned int imbalance_pct, struct sg_lb_stats *sgs)
8811 {
8812         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
8813                 return true;
8814
8815         if ((sgs->group_capacity * imbalance_pct) <
8816                         (sgs->group_runnable * 100))
8817                 return false;
8818
8819         if ((sgs->group_capacity * 100) >
8820                         (sgs->group_util * imbalance_pct))
8821                 return true;
8822
8823         return false;
8824 }
8825
8826 /*
8827  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
8828  *  handle.
8829  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
8830  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
8831  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
8832  *  false.
8833  */
8834 static inline bool
8835 group_is_overloaded(unsigned int imbalance_pct, struct sg_lb_stats *sgs)
8836 {
8837         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
8838                 return false;
8839
8840         if ((sgs->group_capacity * 100) <
8841                         (sgs->group_util * imbalance_pct))
8842                 return true;
8843
8844         if ((sgs->group_capacity * imbalance_pct) <
8845                         (sgs->group_runnable * 100))
8846                 return true;
8847
8848         return false;
8849 }
8850
8851 static inline enum
8852 group_type group_classify(unsigned int imbalance_pct,
8853                           struct sched_group *group,
8854                           struct sg_lb_stats *sgs)
8855 {
8856         if (group_is_overloaded(imbalance_pct, sgs))
8857                 return group_overloaded;
8858
8859         if (sg_imbalanced(group))
8860                 return group_imbalanced;
8861
8862         if (sgs->group_asym_packing)
8863                 return group_asym_packing;
8864
8865         if (sgs->group_misfit_task_load)
8866                 return group_misfit_task;
8867
8868         if (!group_has_capacity(imbalance_pct, sgs))
8869                 return group_fully_busy;
8870
8871         return group_has_spare;
8872 }
8873
8874 /**
8875  * asym_smt_can_pull_tasks - Check whether the load balancing CPU can pull tasks
8876  * @dst_cpu:    Destination CPU of the load balancing
8877  * @sds:        Load-balancing data with statistics of the local group
8878  * @sgs:        Load-balancing statistics of the candidate busiest group
8879  * @sg:         The candidate busiest group
8880  *
8881  * Check the state of the SMT siblings of both @sds::local and @sg and decide
8882  * if @dst_cpu can pull tasks.
8883  *
8884  * If @dst_cpu does not have SMT siblings, it can pull tasks if two or more of
8885  * the SMT siblings of @sg are busy. If only one CPU in @sg is busy, pull tasks
8886  * only if @dst_cpu has higher priority.
8887  *
8888  * If both @dst_cpu and @sg have SMT siblings, and @sg has exactly one more
8889  * busy CPU than @sds::local, let @dst_cpu pull tasks if it has higher priority.
8890  * Bigger imbalances in the number of busy CPUs will be dealt with in
8891  * update_sd_pick_busiest().
8892  *
8893  * If @sg does not have SMT siblings, only pull tasks if all of the SMT siblings
8894  * of @dst_cpu are idle and @sg has lower priority.
8895  *
8896  * Return: true if @dst_cpu can pull tasks, false otherwise.
8897  */
8898 static bool asym_smt_can_pull_tasks(int dst_cpu, struct sd_lb_stats *sds,
8899                                     struct sg_lb_stats *sgs,
8900                                     struct sched_group *sg)
8901 {
8902 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
8903         bool local_is_smt, sg_is_smt;
8904         int sg_busy_cpus;
8905
8906         local_is_smt = sds->local->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY;
8907         sg_is_smt = sg->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY;
8908
8909         sg_busy_cpus = sgs->group_weight - sgs->idle_cpus;
8910
8911         if (!local_is_smt) {
8912                 /*
8913                  * If we are here, @dst_cpu is idle and does not have SMT
8914                  * siblings. Pull tasks if candidate group has two or more
8915                  * busy CPUs.
8916                  */
8917                 if (sg_busy_cpus >= 2) /* implies sg_is_smt */
8918                         return true;
8919
8920                 /*
8921                  * @dst_cpu does not have SMT siblings. @sg may have SMT
8922                  * siblings and only one is busy. In such case, @dst_cpu
8923                  * can help if it has higher priority and is idle (i.e.,
8924                  * it has no running tasks).
8925                  */
8926                 return sched_asym_prefer(dst_cpu, sg->asym_prefer_cpu);
8927         }
8928
8929         /* @dst_cpu has SMT siblings. */
8930
8931         if (sg_is_smt) {
8932                 int local_busy_cpus = sds->local->group_weight -
8933                                       sds->local_stat.idle_cpus;
8934                 int busy_cpus_delta = sg_busy_cpus - local_busy_cpus;
8935
8936                 if (busy_cpus_delta == 1)
8937                         return sched_asym_prefer(dst_cpu, sg->asym_prefer_cpu);
8938
8939                 return false;
8940         }
8941
8942         /*
8943          * @sg does not have SMT siblings. Ensure that @sds::local does not end
8944          * up with more than one busy SMT sibling and only pull tasks if there
8945          * are not busy CPUs (i.e., no CPU has running tasks).
8946          */
8947         if (!sds->local_stat.sum_nr_running)
8948                 return sched_asym_prefer(dst_cpu, sg->asym_prefer_cpu);
8949
8950         return false;
8951 #else
8952         /* Always return false so that callers deal with non-SMT cases. */
8953         return false;
8954 #endif
8955 }
8956
8957 static inline bool
8958 sched_asym(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds,  struct sg_lb_stats *sgs,
8959            struct sched_group *group)
8960 {
8961         /* Only do SMT checks if either local or candidate have SMT siblings */
8962         if ((sds->local->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY) ||
8963             (group->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY))
8964                 return asym_smt_can_pull_tasks(env->dst_cpu, sds, sgs, group);
8965
8966         return sched_asym_prefer(env->dst_cpu, group->asym_prefer_cpu);
8967 }
8968
8969 static inline bool
8970 sched_reduced_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
8971 {
8972         /*
8973          * When there is more than 1 task, the group_overloaded case already
8974          * takes care of cpu with reduced capacity
8975          */
8976         if (rq->cfs.h_nr_running != 1)
8977                 return false;
8978
8979         return check_cpu_capacity(rq, sd);
8980 }
8981
8982 /**
8983  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
8984  * @env: The load balancing environment.
8985  * @sds: Load-balancing data with statistics of the local group.
8986  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
8987  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
8988  * @sg_status: Holds flag indicating the status of the sched_group
8989  */
8990 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
8991                                       struct sd_lb_stats *sds,
8992                                       struct sched_group *group,
8993                                       struct sg_lb_stats *sgs,
8994                                       int *sg_status)
8995 {
8996         int i, nr_running, local_group;
8997
8998         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
8999
9000         local_group = group == sds->local;
9001
9002         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
9003                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
9004                 unsigned long load = cpu_load(rq);
9005
9006                 sgs->group_load += load;
9007                 sgs->group_util += cpu_util_cfs(i);
9008                 sgs->group_runnable += cpu_runnable(rq);
9009                 sgs->sum_h_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
9010
9011                 nr_running = rq->nr_running;
9012                 sgs->sum_nr_running += nr_running;
9013
9014                 if (nr_running > 1)
9015                         *sg_status |= SG_OVERLOAD;
9016
9017                 if (cpu_overutilized(i))
9018                         *sg_status |= SG_OVERUTILIZED;
9019
9020 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9021                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
9022                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
9023 #endif
9024                 /*
9025                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
9026                  */
9027                 if (!nr_running && idle_cpu(i)) {
9028                         sgs->idle_cpus++;
9029                         /* Idle cpu can't have misfit task */
9030                         continue;
9031                 }
9032
9033                 if (local_group)
9034                         continue;
9035
9036                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY) {
9037                         /* Check for a misfit task on the cpu */
9038                         if (sgs->group_misfit_task_load < rq->misfit_task_load) {
9039                                 sgs->group_misfit_task_load = rq->misfit_task_load;
9040                                 *sg_status |= SG_OVERLOAD;
9041                         }
9042                 } else if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
9043                            sched_reduced_capacity(rq, env->sd)) {
9044                         /* Check for a task running on a CPU with reduced capacity */
9045                         if (sgs->group_misfit_task_load < load)
9046                                 sgs->group_misfit_task_load = load;
9047                 }
9048         }
9049
9050         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
9051
9052         sgs->group_weight = group->group_weight;
9053
9054         /* Check if dst CPU is idle and preferred to this group */
9055         if (!local_group && env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING &&
9056             env->idle != CPU_NOT_IDLE && sgs->sum_h_nr_running &&
9057             sched_asym(env, sds, sgs, group)) {
9058                 sgs->group_asym_packing = 1;
9059         }
9060
9061         sgs->group_type = group_classify(env->sd->imbalance_pct, group, sgs);
9062
9063         /* Computing avg_load makes sense only when group is overloaded */
9064         if (sgs->group_type == group_overloaded)
9065                 sgs->avg_load = (sgs->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9066                                 sgs->group_capacity;
9067 }
9068
9069 /**
9070  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
9071  * @env: The load balancing environment.
9072  * @sds: sched_domain statistics
9073  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
9074  * @sgs: sched_group statistics
9075  *
9076  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
9077  * busiest group.
9078  *
9079  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
9080  * busiest group. %false otherwise.
9081  */
9082 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
9083                                    struct sd_lb_stats *sds,
9084                                    struct sched_group *sg,
9085                                    struct sg_lb_stats *sgs)
9086 {
9087         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
9088
9089         /* Make sure that there is at least one task to pull */
9090         if (!sgs->sum_h_nr_running)
9091                 return false;
9092
9093         /*
9094          * Don't try to pull misfit tasks we can't help.
9095          * We can use max_capacity here as reduction in capacity on some
9096          * CPUs in the group should either be possible to resolve
9097          * internally or be covered by avg_load imbalance (eventually).
9098          */
9099         if ((env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY) &&
9100             (sgs->group_type == group_misfit_task) &&
9101             (!capacity_greater(capacity_of(env->dst_cpu), sg->sgc->max_capacity) ||
9102              sds->local_stat.group_type != group_has_spare))
9103                 return false;
9104
9105         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
9106                 return true;
9107
9108         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
9109                 return false;
9110
9111         /*
9112          * The candidate and the current busiest group are the same type of
9113          * group. Let check which one is the busiest according to the type.
9114          */
9115
9116         switch (sgs->group_type) {
9117         case group_overloaded:
9118                 /* Select the overloaded group with highest avg_load. */
9119                 if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
9120                         return false;
9121                 break;
9122
9123         case group_imbalanced:
9124                 /*
9125                  * Select the 1st imbalanced group as we don't have any way to
9126                  * choose one more than another.
9127                  */
9128                 return false;
9129
9130         case group_asym_packing:
9131                 /* Prefer to move from lowest priority CPU's work */
9132                 if (sched_asym_prefer(sg->asym_prefer_cpu, sds->busiest->asym_prefer_cpu))
9133                         return false;
9134                 break;
9135
9136         case group_misfit_task:
9137                 /*
9138                  * If we have more than one misfit sg go with the biggest
9139                  * misfit.
9140                  */
9141                 if (sgs->group_misfit_task_load < busiest->group_misfit_task_load)
9142                         return false;
9143                 break;
9144
9145         case group_fully_busy:
9146                 /*
9147                  * Select the fully busy group with highest avg_load. In
9148                  * theory, there is no need to pull task from such kind of
9149                  * group because tasks have all compute capacity that they need
9150                  * but we can still improve the overall throughput by reducing
9151                  * contention when accessing shared HW resources.
9152                  *
9153                  * XXX for now avg_load is not computed and always 0 so we
9154                  * select the 1st one.
9155                  */
9156                 if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
9157                         return false;
9158                 break;
9159
9160         case group_has_spare:
9161                 /*
9162                  * Select not overloaded group with lowest number of idle cpus
9163                  * and highest number of running tasks. We could also compare
9164                  * the spare capacity which is more stable but it can end up
9165                  * that the group has less spare capacity but finally more idle
9166                  * CPUs which means less opportunity to pull tasks.
9167                  */
9168                 if (sgs->idle_cpus > busiest->idle_cpus)
9169                         return false;
9170                 else if ((sgs->idle_cpus == busiest->idle_cpus) &&
9171                          (sgs->sum_nr_running <= busiest->sum_nr_running))
9172                         return false;
9173
9174                 break;
9175         }
9176
9177         /*
9178          * Candidate sg has no more than one task per CPU and has higher
9179          * per-CPU capacity. Migrating tasks to less capable CPUs may harm
9180          * throughput. Maximize throughput, power/energy consequences are not
9181          * considered.
9182          */
9183         if ((env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY) &&
9184             (sgs->group_type <= group_fully_busy) &&
9185             (capacity_greater(sg->sgc->min_capacity, capacity_of(env->dst_cpu))))
9186                 return false;
9187
9188         return true;
9189 }
9190
9191 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9192 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
9193 {
9194         if (sgs->sum_h_nr_running > sgs->nr_numa_running)
9195                 return regular;
9196         if (sgs->sum_h_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
9197                 return remote;
9198         return all;
9199 }
9200
9201 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
9202 {
9203         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
9204                 return regular;
9205         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
9206                 return remote;
9207         return all;
9208 }
9209 #else
9210 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
9211 {
9212         return all;
9213 }
9214
9215 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
9216 {
9217         return regular;
9218 }
9219 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
9220
9221
9222 struct sg_lb_stats;
9223
9224 /*
9225  * task_running_on_cpu - return 1 if @p is running on @cpu.
9226  */
9227
9228 static unsigned int task_running_on_cpu(int cpu, struct task_struct *p)
9229 {
9230         /* Task has no contribution or is new */
9231         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
9232                 return 0;
9233
9234         if (task_on_rq_queued(p))
9235                 return 1;
9236
9237         return 0;
9238 }
9239
9240 /**
9241  * idle_cpu_without - would a given CPU be idle without p ?
9242  * @cpu: the processor on which idleness is tested.
9243  * @p: task which should be ignored.
9244  *
9245  * Return: 1 if the CPU would be idle. 0 otherwise.
9246  */
9247 static int idle_cpu_without(int cpu, struct task_struct *p)
9248 {
9249         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9250
9251         if (rq->curr != rq->idle && rq->curr != p)
9252                 return 0;
9253
9254         /*
9255          * rq->nr_running can't be used but an updated version without the
9256          * impact of p on cpu must be used instead. The updated nr_running
9257          * be computed and tested before calling idle_cpu_without().
9258          */
9259
9260 #ifdef CONFIG_SMP
9261         if (rq->ttwu_pending)
9262                 return 0;
9263 #endif
9264
9265         return 1;
9266 }
9267
9268 /*
9269  * update_sg_wakeup_stats - Update sched_group's statistics for wakeup.
9270  * @sd: The sched_domain level to look for idlest group.
9271  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
9272  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
9273  * @p: The task for which we look for the idlest group/CPU.
9274  */
9275 static inline void update_sg_wakeup_stats(struct sched_domain *sd,
9276                                           struct sched_group *group,
9277                                           struct sg_lb_stats *sgs,
9278                                           struct task_struct *p)
9279 {
9280         int i, nr_running;
9281
9282         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
9283
9284         for_each_cpu(i, sched_group_span(group)) {
9285                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
9286                 unsigned int local;
9287
9288                 sgs->group_load += cpu_load_without(rq, p);
9289                 sgs->group_util += cpu_util_without(i, p);
9290                 sgs->group_runnable += cpu_runnable_without(rq, p);
9291                 local = task_running_on_cpu(i, p);
9292                 sgs->sum_h_nr_running += rq->cfs.h_nr_running - local;
9293
9294                 nr_running = rq->nr_running - local;
9295                 sgs->sum_nr_running += nr_running;
9296
9297                 /*
9298                  * No need to call idle_cpu_without() if nr_running is not 0
9299                  */
9300                 if (!nr_running && idle_cpu_without(i, p))
9301                         sgs->idle_cpus++;
9302
9303         }
9304
9305         /* Check if task fits in the group */
9306         if (sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
9307             !task_fits_capacity(p, group->sgc->max_capacity)) {
9308                 sgs->group_misfit_task_load = 1;
9309         }
9310
9311         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
9312
9313         sgs->group_weight = group->group_weight;
9314
9315         sgs->group_type = group_classify(sd->imbalance_pct, group, sgs);
9316
9317         /*
9318          * Computing avg_load makes sense only when group is fully busy or
9319          * overloaded
9320          */
9321         if (sgs->group_type == group_fully_busy ||
9322                 sgs->group_type == group_overloaded)
9323                 sgs->avg_load = (sgs->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9324                                 sgs->group_capacity;
9325 }
9326
9327 static bool update_pick_idlest(struct sched_group *idlest,
9328                                struct sg_lb_stats *idlest_sgs,
9329                                struct sched_group *group,
9330                                struct sg_lb_stats *sgs)
9331 {
9332         if (sgs->group_type < idlest_sgs->group_type)
9333                 return true;
9334
9335         if (sgs->group_type > idlest_sgs->group_type)
9336                 return false;
9337
9338         /*
9339          * The candidate and the current idlest group are the same type of
9340          * group. Let check which one is the idlest according to the type.
9341          */
9342
9343         switch (sgs->group_type) {
9344         case group_overloaded:
9345         case group_fully_busy:
9346                 /* Select the group with lowest avg_load. */
9347                 if (idlest_sgs->avg_load <= sgs->avg_load)
9348                         return false;
9349                 break;
9350
9351         case group_imbalanced:
9352         case group_asym_packing:
9353                 /* Those types are not used in the slow wakeup path */
9354                 return false;
9355
9356         case group_misfit_task:
9357                 /* Select group with the highest max capacity */
9358                 if (idlest->sgc->max_capacity >= group->sgc->max_capacity)
9359                         return false;
9360                 break;
9361
9362         case group_has_spare:
9363                 /* Select group with most idle CPUs */
9364                 if (idlest_sgs->idle_cpus > sgs->idle_cpus)
9365                         return false;
9366
9367                 /* Select group with lowest group_util */
9368                 if (idlest_sgs->idle_cpus == sgs->idle_cpus &&
9369                         idlest_sgs->group_util <= sgs->group_util)
9370                         return false;
9371
9372                 break;
9373         }
9374
9375         return true;
9376 }
9377
9378 /*
9379  * find_idlest_group() finds and returns the least busy CPU group within the
9380  * domain.
9381  *
9382  * Assumes p is allowed on at least one CPU in sd.
9383  */
9384 static struct sched_group *
9385 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int this_cpu)
9386 {
9387         struct sched_group *idlest = NULL, *local = NULL, *group = sd->groups;
9388         struct sg_lb_stats local_sgs, tmp_sgs;
9389         struct sg_lb_stats *sgs;
9390         unsigned long imbalance;
9391         struct sg_lb_stats idlest_sgs = {
9392                         .avg_load = UINT_MAX,
9393                         .group_type = group_overloaded,
9394         };
9395
9396         do {
9397                 int local_group;
9398
9399                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
9400                 if (!cpumask_intersects(sched_group_span(group),
9401                                         p->cpus_ptr))
9402                         continue;
9403
9404                 /* Skip over this group if no cookie matched */
9405                 if (!sched_group_cookie_match(cpu_rq(this_cpu), p, group))
9406                         continue;
9407
9408                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
9409                                                sched_group_span(group));
9410
9411                 if (local_group) {
9412                         sgs = &local_sgs;
9413                         local = group;
9414                 } else {
9415                         sgs = &tmp_sgs;
9416                 }
9417
9418                 update_sg_wakeup_stats(sd, group, sgs, p);
9419
9420                 if (!local_group && update_pick_idlest(idlest, &idlest_sgs, group, sgs)) {
9421                         idlest = group;
9422                         idlest_sgs = *sgs;
9423                 }
9424
9425         } while (group = group->next, group != sd->groups);
9426
9427
9428         /* There is no idlest group to push tasks to */
9429         if (!idlest)
9430                 return NULL;
9431
9432         /* The local group has been skipped because of CPU affinity */
9433         if (!local)
9434                 return idlest;
9435
9436         /*
9437          * If the local group is idler than the selected idlest group
9438          * don't try and push the task.
9439          */
9440         if (local_sgs.group_type < idlest_sgs.group_type)
9441                 return NULL;
9442
9443         /*
9444          * If the local group is busier than the selected idlest group
9445          * try and push the task.
9446          */
9447         if (local_sgs.group_type > idlest_sgs.group_type)
9448                 return idlest;
9449
9450         switch (local_sgs.group_type) {
9451         case group_overloaded:
9452         case group_fully_busy:
9453
9454                 /* Calculate allowed imbalance based on load */
9455                 imbalance = scale_load_down(NICE_0_LOAD) *
9456                                 (sd->imbalance_pct-100) / 100;
9457
9458                 /*
9459                  * When comparing groups across NUMA domains, it's possible for
9460                  * the local domain to be very lightly loaded relative to the
9461                  * remote domains but "imbalance" skews the comparison making
9462                  * remote CPUs look much more favourable. When considering
9463                  * cross-domain, add imbalance to the load on the remote node
9464                  * and consider staying local.
9465                  */
9466
9467                 if ((sd->flags & SD_NUMA) &&
9468                     ((idlest_sgs.avg_load + imbalance) >= local_sgs.avg_load))
9469                         return NULL;
9470
9471                 /*
9472                  * If the local group is less loaded than the selected
9473                  * idlest group don't try and push any tasks.
9474                  */
9475                 if (idlest_sgs.avg_load >= (local_sgs.avg_load + imbalance))
9476                         return NULL;
9477
9478                 if (100 * local_sgs.avg_load <= sd->imbalance_pct * idlest_sgs.avg_load)
9479                         return NULL;
9480                 break;
9481
9482         case group_imbalanced:
9483         case group_asym_packing:
9484                 /* Those type are not used in the slow wakeup path */
9485                 return NULL;
9486
9487         case group_misfit_task:
9488                 /* Select group with the highest max capacity */
9489                 if (local->sgc->max_capacity >= idlest->sgc->max_capacity)
9490                         return NULL;
9491                 break;
9492
9493         case group_has_spare:
9494 #ifdef CONFIG_NUMA
9495                 if (sd->flags & SD_NUMA) {
9496                         int imb_numa_nr = sd->imb_numa_nr;
9497 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9498                         int idlest_cpu;
9499                         /*
9500                          * If there is spare capacity at NUMA, try to select
9501                          * the preferred node
9502                          */
9503                         if (cpu_to_node(this_cpu) == p->numa_preferred_nid)
9504                                 return NULL;
9505
9506                         idlest_cpu = cpumask_first(sched_group_span(idlest));
9507                         if (cpu_to_node(idlest_cpu) == p->numa_preferred_nid)
9508                                 return idlest;
9509 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
9510                         /*
9511                          * Otherwise, keep the task close to the wakeup source
9512                          * and improve locality if the number of running tasks
9513                          * would remain below threshold where an imbalance is
9514                          * allowed while accounting for the possibility the
9515                          * task is pinned to a subset of CPUs. If there is a
9516                          * real need of migration, periodic load balance will
9517                          * take care of it.
9518                          */
9519                         if (p->nr_cpus_allowed != NR_CPUS) {
9520                                 struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_rq_mask);
9521
9522                                 cpumask_and(cpus, sched_group_span(local), p->cpus_ptr);
9523                                 imb_numa_nr = min(cpumask_weight(cpus), sd->imb_numa_nr);
9524                         }
9525
9526                         imbalance = abs(local_sgs.idle_cpus - idlest_sgs.idle_cpus);
9527                         if (!adjust_numa_imbalance(imbalance,
9528                                                    local_sgs.sum_nr_running + 1,
9529                                                    imb_numa_nr)) {
9530                                 return NULL;
9531                         }
9532                 }
9533 #endif /* CONFIG_NUMA */
9534
9535                 /*
9536                  * Select group with highest number of idle CPUs. We could also
9537                  * compare the utilization which is more stable but it can end
9538                  * up that the group has less spare capacity but finally more
9539                  * idle CPUs which means more opportunity to run task.
9540                  */
9541                 if (local_sgs.idle_cpus >= idlest_sgs.idle_cpus)
9542                         return NULL;
9543                 break;
9544         }
9545
9546         return idlest;
9547 }
9548
9549 static void update_idle_cpu_scan(struct lb_env *env,
9550                                  unsigned long sum_util)
9551 {
9552         struct sched_domain_shared *sd_share;
9553         int llc_weight, pct;
9554         u64 x, y, tmp;
9555         /*
9556          * Update the number of CPUs to scan in LLC domain, which could
9557          * be used as a hint in select_idle_cpu(). The update of sd_share
9558          * could be expensive because it is within a shared cache line.
9559          * So the write of this hint only occurs during periodic load
9560          * balancing, rather than CPU_NEWLY_IDLE, because the latter
9561          * can fire way more frequently than the former.
9562          */
9563         if (!sched_feat(SIS_UTIL) || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
9564                 return;
9565
9566         llc_weight = per_cpu(sd_llc_size, env->dst_cpu);
9567         if (env->sd->span_weight != llc_weight)
9568                 return;
9569
9570         sd_share = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, env->dst_cpu));
9571         if (!sd_share)
9572                 return;
9573
9574         /*
9575          * The number of CPUs to search drops as sum_util increases, when
9576          * sum_util hits 85% or above, the scan stops.
9577          * The reason to choose 85% as the threshold is because this is the
9578          * imbalance_pct(117) when a LLC sched group is overloaded.
9579          *
9580          * let y = SCHED_CAPACITY_SCALE - p * x^2                       [1]
9581          * and y'= y / SCHED_CAPACITY_SCALE
9582          *
9583          * x is the ratio of sum_util compared to the CPU capacity:
9584          * x = sum_util / (llc_weight * SCHED_CAPACITY_SCALE)
9585          * y' is the ratio of CPUs to be scanned in the LLC domain,
9586          * and the number of CPUs to scan is calculated by:
9587          *
9588          * nr_scan = llc_weight * y'                                    [2]
9589          *
9590          * When x hits the threshold of overloaded, AKA, when
9591          * x = 100 / pct, y drops to 0. According to [1],
9592          * p should be SCHED_CAPACITY_SCALE * pct^2 / 10000
9593          *
9594          * Scale x by SCHED_CAPACITY_SCALE:
9595          * x' = sum_util / llc_weight;                                  [3]
9596          *
9597          * and finally [1] becomes:
9598          * y = SCHED_CAPACITY_SCALE -
9599          *     x'^2 * pct^2 / (10000 * SCHED_CAPACITY_SCALE)            [4]
9600          *
9601          */
9602         /* equation [3] */
9603         x = sum_util;
9604         do_div(x, llc_weight);
9605
9606         /* equation [4] */
9607         pct = env->sd->imbalance_pct;
9608         tmp = x * x * pct * pct;
9609         do_div(tmp, 10000 * SCHED_CAPACITY_SCALE);
9610         tmp = min_t(long, tmp, SCHED_CAPACITY_SCALE);
9611         y = SCHED_CAPACITY_SCALE - tmp;
9612
9613         /* equation [2] */
9614         y *= llc_weight;
9615         do_div(y, SCHED_CAPACITY_SCALE);
9616         if ((int)y != sd_share->nr_idle_scan)
9617                 WRITE_ONCE(sd_share->nr_idle_scan, (int)y);
9618 }
9619
9620 /**
9621  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
9622  * @env: The load balancing environment.
9623  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
9624  */
9625
9626 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
9627 {
9628         struct sched_domain *child = env->sd->child;
9629         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
9630         struct sg_lb_stats *local = &sds->local_stat;
9631         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
9632         unsigned long sum_util = 0;
9633         int sg_status = 0;
9634
9635         do {
9636                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
9637                 int local_group;
9638
9639                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(sg));
9640                 if (local_group) {
9641                         sds->local = sg;
9642                         sgs = local;
9643
9644                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
9645                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
9646                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
9647                 }
9648
9649                 update_sg_lb_stats(env, sds, sg, sgs, &sg_status);
9650
9651                 if (local_group)
9652                         goto next_group;
9653
9654
9655                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
9656                         sds->busiest = sg;
9657                         sds->busiest_stat = *sgs;
9658                 }
9659
9660 next_group:
9661                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
9662                 sds->total_load += sgs->group_load;
9663                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
9664
9665                 sum_util += sgs->group_util;
9666                 sg = sg->next;
9667         } while (sg != env->sd->groups);
9668
9669         /* Tag domain that child domain prefers tasks go to siblings first */
9670         sds->prefer_sibling = child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING;
9671
9672
9673         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
9674                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
9675
9676         if (!env->sd->parent) {
9677                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
9678
9679                 /* update overload indicator if we are at root domain */
9680                 WRITE_ONCE(rd->overload, sg_status & SG_OVERLOAD);
9681
9682                 /* Update over-utilization (tipping point, U >= 0) indicator */
9683                 WRITE_ONCE(rd->overutilized, sg_status & SG_OVERUTILIZED);
9684                 trace_sched_overutilized_tp(rd, sg_status & SG_OVERUTILIZED);
9685         } else if (sg_status & SG_OVERUTILIZED) {
9686                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
9687
9688                 WRITE_ONCE(rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
9689                 trace_sched_overutilized_tp(rd, SG_OVERUTILIZED);
9690         }
9691
9692         update_idle_cpu_scan(env, sum_util);
9693 }
9694
9695 /**
9696  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
9697  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
9698  * @env: load balance environment
9699  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
9700  */
9701 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
9702 {
9703         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
9704
9705         local = &sds->local_stat;
9706         busiest = &sds->busiest_stat;
9707
9708         if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
9709                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY) {
9710                         /* Set imbalance to allow misfit tasks to be balanced. */
9711                         env->migration_type = migrate_misfit;
9712                         env->imbalance = 1;
9713                 } else {
9714                         /*
9715                          * Set load imbalance to allow moving task from cpu
9716                          * with reduced capacity.
9717                          */
9718                         env->migration_type = migrate_load;
9719                         env->imbalance = busiest->group_misfit_task_load;
9720                 }
9721                 return;
9722         }
9723
9724         if (busiest->group_type == group_asym_packing) {
9725                 /*
9726                  * In case of asym capacity, we will try to migrate all load to
9727                  * the preferred CPU.
9728                  */
9729                 env->migration_type = migrate_task;
9730                 env->imbalance = busiest->sum_h_nr_running;
9731                 return;
9732         }
9733
9734         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
9735                 /*
9736                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
9737                  * to ensure CPU-load equilibrium, try to move any task to fix
9738                  * the imbalance. The next load balance will take care of
9739                  * balancing back the system.
9740                  */
9741                 env->migration_type = migrate_task;
9742                 env->imbalance = 1;
9743                 return;
9744         }
9745
9746         /*
9747          * Try to use spare capacity of local group without overloading it or
9748          * emptying busiest.
9749          */
9750         if (local->group_type == group_has_spare) {
9751                 if ((busiest->group_type > group_fully_busy) &&
9752                     !(env->sd->flags & SD_SHARE_PKG_RESOURCES)) {
9753                         /*
9754                          * If busiest is overloaded, try to fill spare
9755                          * capacity. This might end up creating spare capacity
9756                          * in busiest or busiest still being overloaded but
9757                          * there is no simple way to directly compute the
9758                          * amount of load to migrate in order to balance the
9759                          * system.
9760                          */
9761                         env->migration_type = migrate_util;
9762                         env->imbalance = max(local->group_capacity, local->group_util) -
9763                                          local->group_util;
9764
9765                         /*
9766                          * In some cases, the group's utilization is max or even
9767                          * higher than capacity because of migrations but the
9768                          * local CPU is (newly) idle. There is at least one
9769                          * waiting task in this overloaded busiest group. Let's
9770                          * try to pull it.
9771                          */
9772                         if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->imbalance == 0) {
9773                                 env->migration_type = migrate_task;
9774                                 env->imbalance = 1;
9775                         }
9776
9777                         return;
9778                 }
9779
9780                 if (busiest->group_weight == 1 || sds->prefer_sibling) {
9781                         unsigned int nr_diff = busiest->sum_nr_running;
9782                         /*
9783                          * When prefer sibling, evenly spread running tasks on
9784                          * groups.
9785                          */
9786                         env->migration_type = migrate_task;
9787                         lsub_positive(&nr_diff, local->sum_nr_running);
9788                         env->imbalance = nr_diff;
9789                 } else {
9790
9791                         /*
9792                          * If there is no overload, we just want to even the number of
9793                          * idle cpus.
9794                          */
9795                         env->migration_type = migrate_task;
9796                         env->imbalance = max_t(long, 0,
9797                                                (local->idle_cpus - busiest->idle_cpus));
9798                 }
9799
9800 #ifdef CONFIG_NUMA
9801                 /* Consider allowing a small imbalance between NUMA groups */
9802                 if (env->sd->flags & SD_NUMA) {
9803                         env->imbalance = adjust_numa_imbalance(env->imbalance,
9804                                                                local->sum_nr_running + 1,
9805                                                                env->sd->imb_numa_nr);
9806                 }
9807 #endif
9808
9809                 /* Number of tasks to move to restore balance */
9810                 env->imbalance >>= 1;
9811
9812                 return;
9813         }
9814
9815         /*
9816          * Local is fully busy but has to take more load to relieve the
9817          * busiest group
9818          */
9819         if (local->group_type < group_overloaded) {
9820                 /*
9821                  * Local will become overloaded so the avg_load metrics are
9822                  * finally needed.
9823                  */
9824
9825                 local->avg_load = (local->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9826                                   local->group_capacity;
9827
9828                 /*
9829                  * If the local group is more loaded than the selected
9830                  * busiest group don't try to pull any tasks.
9831                  */
9832                 if (local->avg_load >= busiest->avg_load) {
9833                         env->imbalance = 0;
9834                         return;
9835                 }
9836
9837                 sds->avg_load = (sds->total_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9838                                 sds->total_capacity;
9839         }
9840
9841         /*
9842          * Both group are or will become overloaded and we're trying to get all
9843          * the CPUs to the average_load, so we don't want to push ourselves
9844          * above the average load, nor do we wish to reduce the max loaded CPU
9845          * below the average load. At the same time, we also don't want to
9846          * reduce the group load below the group capacity. Thus we look for
9847          * the minimum possible imbalance.
9848          */
9849         env->migration_type = migrate_load;
9850         env->imbalance = min(
9851                 (busiest->avg_load - sds->avg_load) * busiest->group_capacity,
9852                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
9853         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
9854 }
9855
9856 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
9857
9858 /*
9859  * Decision matrix according to the local and busiest group type:
9860  *
9861  * busiest \ local has_spare fully_busy misfit asym imbalanced overloaded
9862  * has_spare        nr_idle   balanced   N/A    N/A  balanced   balanced
9863  * fully_busy       nr_idle   nr_idle    N/A    N/A  balanced   balanced
9864  * misfit_task      force     N/A        N/A    N/A  N/A        N/A
9865  * asym_packing     force     force      N/A    N/A  force      force
9866  * imbalanced       force     force      N/A    N/A  force      force
9867  * overloaded       force     force      N/A    N/A  force      avg_load
9868  *
9869  * N/A :      Not Applicable because already filtered while updating
9870  *            statistics.
9871  * balanced : The system is balanced for these 2 groups.
9872  * force :    Calculate the imbalance as load migration is probably needed.
9873  * avg_load : Only if imbalance is significant enough.
9874  * nr_idle :  dst_cpu is not busy and the number of idle CPUs is quite
9875  *            different in groups.
9876  */
9877
9878 /**
9879  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
9880  * if there is an imbalance.
9881  * @env: The load balancing environment.
9882  *
9883  * Also calculates the amount of runnable load which should be moved
9884  * to restore balance.
9885  *
9886  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
9887  */
9888 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
9889 {
9890         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
9891         struct sd_lb_stats sds;
9892
9893         init_sd_lb_stats(&sds);
9894
9895         /*
9896          * Compute the various statistics relevant for load balancing at
9897          * this level.
9898          */
9899         update_sd_lb_stats(env, &sds);
9900
9901         if (sched_energy_enabled()) {
9902                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
9903
9904                 if (rcu_dereference(rd->pd) && !READ_ONCE(rd->overutilized))
9905                         goto out_balanced;
9906         }
9907
9908         local = &sds.local_stat;
9909         busiest = &sds.busiest_stat;
9910
9911         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
9912         if (!sds.busiest)
9913                 goto out_balanced;
9914
9915         /* Misfit tasks should be dealt with regardless of the avg load */
9916         if (busiest->group_type == group_misfit_task)
9917                 goto force_balance;
9918
9919         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
9920         if (busiest->group_type == group_asym_packing)
9921                 goto force_balance;
9922
9923         /*
9924          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
9925          * work because they assume all things are equal, which typically
9926          * isn't true due to cpus_ptr constraints and the like.
9927          */
9928         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
9929                 goto force_balance;
9930
9931         /*
9932          * If the local group is busier than the selected busiest group
9933          * don't try and pull any tasks.
9934          */
9935         if (local->group_type > busiest->group_type)
9936                 goto out_balanced;
9937
9938         /*
9939          * When groups are overloaded, use the avg_load to ensure fairness
9940          * between tasks.
9941          */
9942         if (local->group_type == group_overloaded) {
9943                 /*
9944                  * If the local group is more loaded than the selected
9945                  * busiest group don't try to pull any tasks.
9946                  */
9947                 if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
9948                         goto out_balanced;
9949
9950                 /* XXX broken for overlapping NUMA groups */
9951                 sds.avg_load = (sds.total_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9952                                 sds.total_capacity;
9953
9954                 /*
9955                  * Don't pull any tasks if this group is already above the
9956                  * domain average load.
9957                  */
9958                 if (local->avg_load >= sds.avg_load)
9959                         goto out_balanced;
9960
9961                 /*
9962                  * If the busiest group is more loaded, use imbalance_pct to be
9963                  * conservative.
9964                  */
9965                 if (100 * busiest->avg_load <=
9966                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
9967                         goto out_balanced;
9968         }
9969
9970         /* Try to move all excess tasks to child's sibling domain */
9971         if (sds.prefer_sibling && local->group_type == group_has_spare &&
9972             busiest->sum_nr_running > local->sum_nr_running + 1)
9973                 goto force_balance;
9974
9975         if (busiest->group_type != group_overloaded) {
9976                 if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
9977                         /*
9978                          * If the busiest group is not overloaded (and as a
9979                          * result the local one too) but this CPU is already
9980                          * busy, let another idle CPU try to pull task.
9981                          */
9982                         goto out_balanced;
9983
9984                 if (busiest->group_weight > 1 &&
9985                     local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1))
9986                         /*
9987                          * If the busiest group is not overloaded
9988                          * and there is no imbalance between this and busiest
9989                          * group wrt idle CPUs, it is balanced. The imbalance
9990                          * becomes significant if the diff is greater than 1
9991                          * otherwise we might end up to just move the imbalance
9992                          * on another group. Of course this applies only if
9993                          * there is more than 1 CPU per group.
9994                          */
9995                         goto out_balanced;
9996
9997                 if (busiest->sum_h_nr_running == 1)
9998                         /*
9999                          * busiest doesn't have any tasks waiting to run
10000                          */
10001                         goto out_balanced;
10002         }
10003
10004 force_balance:
10005         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
10006         calculate_imbalance(env, &sds);
10007         return env->imbalance ? sds.busiest : NULL;
10008
10009 out_balanced:
10010         env->imbalance = 0;
10011         return NULL;
10012 }
10013
10014 /*
10015  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the CPUs in the group.
10016  */
10017 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
10018                                      struct sched_group *group)
10019 {
10020         struct rq *busiest = NULL, *rq;
10021         unsigned long busiest_util = 0, busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
10022         unsigned int busiest_nr = 0;
10023         int i;
10024
10025         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
10026                 unsigned long capacity, load, util;
10027                 unsigned int nr_running;
10028                 enum fbq_type rt;
10029
10030                 rq = cpu_rq(i);
10031                 rt = fbq_classify_rq(rq);
10032
10033                 /*
10034                  * We classify groups/runqueues into three groups:
10035                  *  - regular: there are !numa tasks
10036                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
10037                  *  - all:     there is no distinction
10038                  *
10039                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
10040                  * ignore those when there's better options.
10041                  *
10042                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
10043                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
10044                  * queue by moving tasks around inside the node.
10045                  *
10046                  * If we cannot move enough load due to this classification
10047                  * the next pass will adjust the group classification and
10048                  * allow migration of more tasks.
10049                  *
10050                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
10051                  */
10052                 if (rt > env->fbq_type)
10053                         continue;
10054
10055                 nr_running = rq->cfs.h_nr_running;
10056                 if (!nr_running)
10057                         continue;
10058
10059                 capacity = capacity_of(i);
10060
10061                 /*
10062                  * For ASYM_CPUCAPACITY domains, don't pick a CPU that could
10063                  * eventually lead to active_balancing high->low capacity.
10064                  * Higher per-CPU capacity is considered better than balancing
10065                  * average load.
10066                  */
10067                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
10068                     !capacity_greater(capacity_of(env->dst_cpu), capacity) &&
10069                     nr_running == 1)
10070                         continue;
10071
10072                 /* Make sure we only pull tasks from a CPU of lower priority */
10073                 if ((env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING) &&
10074                     sched_asym_prefer(i, env->dst_cpu) &&
10075                     nr_running == 1)
10076                         continue;
10077
10078                 switch (env->migration_type) {
10079                 case migrate_load:
10080                         /*
10081                          * When comparing with load imbalance, use cpu_load()
10082                          * which is not scaled with the CPU capacity.
10083                          */
10084                         load = cpu_load(rq);
10085
10086                         if (nr_running == 1 && load > env->imbalance &&
10087                             !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
10088                                 break;
10089
10090                         /*
10091                          * For the load comparisons with the other CPUs,
10092                          * consider the cpu_load() scaled with the CPU
10093                          * capacity, so that the load can be moved away
10094                          * from the CPU that is potentially running at a
10095                          * lower capacity.
10096                          *
10097                          * Thus we're looking for max(load_i / capacity_i),
10098                          * crosswise multiplication to rid ourselves of the
10099                          * division works out to:
10100                          * load_i * capacity_j > load_j * capacity_i;
10101                          * where j is our previous maximum.
10102                          */
10103                         if (load * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
10104                                 busiest_load = load;
10105                                 busiest_capacity = capacity;
10106                                 busiest = rq;
10107                         }
10108                         break;
10109
10110                 case migrate_util:
10111                         util = cpu_util_cfs(i);
10112
10113                         /*
10114                          * Don't try to pull utilization from a CPU with one
10115                          * running task. Whatever its utilization, we will fail
10116                          * detach the task.
10117                          */
10118                         if (nr_running <= 1)
10119                                 continue;
10120
10121                         if (busiest_util < util) {
10122                                 busiest_util = util;
10123                                 busiest = rq;
10124                         }
10125                         break;
10126
10127                 case migrate_task:
10128                         if (busiest_nr < nr_running) {
10129                                 busiest_nr = nr_running;
10130                                 busiest = rq;
10131                         }
10132                         break;
10133
10134                 case migrate_misfit:
10135                         /*
10136                          * For ASYM_CPUCAPACITY domains with misfit tasks we
10137                          * simply seek the "biggest" misfit task.
10138                          */
10139                         if (rq->misfit_task_load > busiest_load) {
10140                                 busiest_load = rq->misfit_task_load;
10141                                 busiest = rq;
10142                         }
10143
10144                         break;
10145
10146                 }
10147         }
10148
10149         return busiest;
10150 }
10151
10152 /*
10153  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
10154  * so long as it is large enough.
10155  */
10156 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
10157
10158 static inline bool
10159 asym_active_balance(struct lb_env *env)
10160 {
10161         /*
10162          * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
10163          * lower priority CPUs in order to pack all tasks in the
10164          * highest priority CPUs.
10165          */
10166         return env->idle != CPU_NOT_IDLE && (env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING) &&
10167                sched_asym_prefer(env->dst_cpu, env->src_cpu);
10168 }
10169
10170 static inline bool
10171 imbalanced_active_balance(struct lb_env *env)
10172 {
10173         struct sched_domain *sd = env->sd;
10174
10175         /*
10176          * The imbalanced case includes the case of pinned tasks preventing a fair
10177          * distribution of the load on the system but also the even distribution of the
10178          * threads on a system with spare capacity
10179          */
10180         if ((env->migration_type == migrate_task) &&
10181             (sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2))
10182                 return 1;
10183
10184         return 0;
10185 }
10186
10187 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
10188 {
10189         struct sched_domain *sd = env->sd;
10190
10191         if (asym_active_balance(env))
10192                 return 1;
10193
10194         if (imbalanced_active_balance(env))
10195                 return 1;
10196
10197         /*
10198          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
10199          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
10200          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
10201          * available on dst_cpu.
10202          */
10203         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
10204             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
10205                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
10206                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
10207                         return 1;
10208         }
10209
10210         if (env->migration_type == migrate_misfit)
10211                 return 1;
10212
10213         return 0;
10214 }
10215
10216 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
10217
10218 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
10219 {
10220         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
10221         int cpu;
10222
10223         /*
10224          * Ensure the balancing environment is consistent; can happen
10225          * when the softirq triggers 'during' hotplug.
10226          */
10227         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, env->cpus))
10228                 return 0;
10229
10230         /*
10231          * In the newly idle case, we will allow all the CPUs
10232          * to do the newly idle load balance.
10233          *
10234          * However, we bail out if we already have tasks or a wakeup pending,
10235          * to optimize wakeup latency.
10236          */
10237         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
10238                 if (env->dst_rq->nr_running > 0 || env->dst_rq->ttwu_pending)
10239                         return 0;
10240                 return 1;
10241         }
10242
10243         /* Try to find first idle CPU */
10244         for_each_cpu_and(cpu, group_balance_mask(sg), env->cpus) {
10245                 if (!idle_cpu(cpu))
10246                         continue;
10247
10248                 /* Are we the first idle CPU? */
10249                 return cpu == env->dst_cpu;
10250         }
10251
10252         /* Are we the first CPU of this group ? */
10253         return group_balance_cpu(sg) == env->dst_cpu;
10254 }
10255
10256 /*
10257  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
10258  * tasks if there is an imbalance.
10259  */
10260 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
10261                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
10262                         int *continue_balancing)
10263 {
10264         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
10265         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
10266         struct sched_group *group;
10267         struct rq *busiest;
10268         struct rq_flags rf;
10269         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
10270         struct lb_env env = {
10271                 .sd             = sd,
10272                 .dst_cpu        = this_cpu,
10273                 .dst_rq         = this_rq,
10274                 .dst_grpmask    = sched_group_span(sd->groups),
10275                 .idle           = idle,
10276                 .loop_break     = SCHED_NR_MIGRATE_BREAK,
10277                 .cpus           = cpus,
10278                 .fbq_type       = all,
10279                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
10280         };
10281
10282         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), cpu_active_mask);
10283
10284         schedstat_inc(sd->lb_count[idle]);
10285
10286 redo:
10287         if (!should_we_balance(&env)) {
10288                 *continue_balancing = 0;
10289                 goto out_balanced;
10290         }
10291
10292         group = find_busiest_group(&env);
10293         if (!group) {
10294                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyg[idle]);
10295                 goto out_balanced;
10296         }
10297
10298         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
10299         if (!busiest) {
10300                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyq[idle]);
10301                 goto out_balanced;
10302         }
10303
10304         WARN_ON_ONCE(busiest == env.dst_rq);
10305
10306         schedstat_add(sd->lb_imbalance[idle], env.imbalance);
10307
10308         env.src_cpu = busiest->cpu;
10309         env.src_rq = busiest;
10310
10311         ld_moved = 0;
10312         /* Clear this flag as soon as we find a pullable task */
10313         env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
10314         if (busiest->nr_running > 1) {
10315                 /*
10316                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
10317                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
10318                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
10319                  * correctly treated as an imbalance.
10320                  */
10321                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
10322
10323 more_balance:
10324                 rq_lock_irqsave(busiest, &rf);
10325                 update_rq_clock(busiest);
10326
10327                 /*
10328                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
10329                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
10330                  */
10331                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
10332
10333                 /*
10334                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
10335                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
10336                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
10337                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
10338                  * See task_rq_lock() family for the details.
10339                  */
10340
10341                 rq_unlock(busiest, &rf);
10342
10343                 if (cur_ld_moved) {
10344                         attach_tasks(&env);
10345                         ld_moved += cur_ld_moved;
10346                 }
10347
10348                 local_irq_restore(rf.flags);
10349
10350                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
10351                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
10352                         /* Stop if we tried all running tasks */
10353                         if (env.loop < busiest->nr_running)
10354                                 goto more_balance;
10355                 }
10356
10357                 /*
10358                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
10359                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
10360                  * where they can run. The upper limit on how many times we
10361                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of CPUs in our
10362                  * sched_group.
10363                  *
10364                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
10365                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
10366                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
10367                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
10368                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
10369                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
10370                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
10371                  * given_cpu) causing excess load to be moved to given_cpu.
10372                  * This however should not happen so much in practice and
10373                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
10374                  * excess load moved.
10375                  */
10376                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
10377
10378                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs */
10379                         __cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
10380
10381                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
10382                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
10383                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
10384                         env.loop         = 0;
10385                         env.loop_break   = SCHED_NR_MIGRATE_BREAK;
10386
10387                         /*
10388                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
10389                          * need to continue with same src_cpu.
10390                          */
10391                         goto more_balance;
10392                 }
10393
10394                 /*
10395                  * We failed to reach balance because of affinity.
10396                  */
10397                 if (sd_parent) {
10398                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
10399
10400                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
10401                                 *group_imbalance = 1;
10402                 }
10403
10404                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
10405                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
10406                         __cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
10407                         /*
10408                          * Attempting to continue load balancing at the current
10409                          * sched_domain level only makes sense if there are
10410                          * active CPUs remaining as possible busiest CPUs to
10411                          * pull load from which are not contained within the
10412                          * destination group that is receiving any migrated
10413                          * load.
10414                          */
10415                         if (!cpumask_subset(cpus, env.dst_grpmask)) {
10416                                 env.loop = 0;
10417                                 env.loop_break = SCHED_NR_MIGRATE_BREAK;
10418                                 goto redo;
10419                         }
10420                         goto out_all_pinned;
10421                 }
10422         }
10423
10424         if (!ld_moved) {
10425                 schedstat_inc(sd->lb_failed[idle]);
10426                 /*
10427                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
10428                  * We do not want newidle balance, which can be very
10429                  * frequent, pollute the failure counter causing
10430                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
10431                  */
10432                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
10433                         sd->nr_balance_failed++;
10434
10435                 if (need_active_balance(&env)) {
10436                         unsigned long flags;
10437
10438                         raw_spin_rq_lock_irqsave(busiest, flags);
10439
10440                         /*
10441                          * Don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
10442                          * if the curr task on busiest CPU can't be
10443                          * moved to this_cpu:
10444                          */
10445                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu, busiest->curr->cpus_ptr)) {
10446                                 raw_spin_rq_unlock_irqrestore(busiest, flags);
10447                                 goto out_one_pinned;
10448                         }
10449
10450                         /* Record that we found at least one task that could run on this_cpu */
10451                         env.flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
10452
10453                         /*
10454                          * ->active_balance synchronizes accesses to
10455                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
10456                          * only after active load balance is finished.
10457                          */
10458                         if (!busiest->active_balance) {
10459                                 busiest->active_balance = 1;
10460                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
10461                                 active_balance = 1;
10462                         }
10463                         raw_spin_rq_unlock_irqrestore(busiest, flags);
10464
10465                         if (active_balance) {
10466                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
10467                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
10468                                         &busiest->active_balance_work);
10469                         }
10470                 }
10471         } else {
10472                 sd->nr_balance_failed = 0;
10473         }
10474
10475         if (likely(!active_balance) || need_active_balance(&env)) {
10476                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
10477                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
10478         }
10479
10480         goto out;
10481
10482 out_balanced:
10483         /*
10484          * We reach balance although we may have faced some affinity
10485          * constraints. Clear the imbalance flag only if other tasks got
10486          * a chance to move and fix the imbalance.
10487          */
10488         if (sd_parent && !(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
10489                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
10490
10491                 if (*group_imbalance)
10492                         *group_imbalance = 0;
10493         }
10494
10495 out_all_pinned:
10496         /*
10497          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
10498          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
10499          * can try to migrate them.
10500          */
10501         schedstat_inc(sd->lb_balanced[idle]);
10502
10503         sd->nr_balance_failed = 0;
10504
10505 out_one_pinned:
10506         ld_moved = 0;
10507
10508         /*
10509          * newidle_balance() disregards balance intervals, so we could
10510          * repeatedly reach this code, which would lead to balance_interval
10511          * skyrocketing in a short amount of time. Skip the balance_interval
10512          * increase logic to avoid that.
10513          */
10514         if (env.idle == CPU_NEWLY_IDLE)
10515                 goto out;
10516
10517         /* tune up the balancing interval */
10518         if ((env.flags & LBF_ALL_PINNED &&
10519              sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
10520             sd->balance_interval < sd->max_interval)
10521                 sd->balance_interval *= 2;
10522 out:
10523         return ld_moved;
10524 }
10525
10526 static inline unsigned long
10527 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
10528 {
10529         unsigned long interval = sd->balance_interval;
10530
10531         if (cpu_busy)
10532                 interval *= sd->busy_factor;
10533
10534         /* scale ms to jiffies */
10535         interval = msecs_to_jiffies(interval);
10536
10537         /*
10538          * Reduce likelihood of busy balancing at higher domains racing with
10539          * balancing at lower domains by preventing their balancing periods
10540          * from being multiples of each other.
10541          */
10542         if (cpu_busy)
10543                 interval -= 1;
10544
10545         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
10546
10547         return interval;
10548 }
10549
10550 static inline void
10551 update_next_balance(struct sched_domain *sd, unsigned long *next_balance)
10552 {
10553         unsigned long interval, next;
10554
10555         /* used by idle balance, so cpu_busy = 0 */
10556         interval = get_sd_balance_interval(sd, 0);
10557         next = sd->last_balance + interval;
10558
10559         if (time_after(*next_balance, next))
10560                 *next_balance = next;
10561 }
10562
10563 /*
10564  * active_load_balance_cpu_stop is run by the CPU stopper. It pushes
10565  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
10566  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
10567  * avoids physical / logical imbalances.
10568  */
10569 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
10570 {
10571         struct rq *busiest_rq = data;
10572         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
10573         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
10574         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
10575         struct sched_domain *sd;
10576         struct task_struct *p = NULL;
10577         struct rq_flags rf;
10578
10579         rq_lock_irq(busiest_rq, &rf);
10580         /*
10581          * Between queueing the stop-work and running it is a hole in which
10582          * CPUs can become inactive. We should not move tasks from or to
10583          * inactive CPUs.
10584          */
10585         if (!cpu_active(busiest_cpu) || !cpu_active(target_cpu))
10586                 goto out_unlock;
10587
10588         /* Make sure the requested CPU hasn't gone down in the meantime: */
10589         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
10590                      !busiest_rq->active_balance))
10591                 goto out_unlock;
10592
10593         /* Is there any task to move? */
10594         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
10595                 goto out_unlock;
10596
10597         /*
10598          * This condition is "impossible", if it occurs
10599          * we need to fix it. Originally reported by
10600          * Bjorn Helgaas on a 128-CPU setup.
10601          */
10602         WARN_ON_ONCE(busiest_rq == target_rq);
10603
10604         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
10605         rcu_read_lock();
10606         for_each_domain(target_cpu, sd) {
10607                 if (cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
10608                         break;
10609         }
10610
10611         if (likely(sd)) {
10612                 struct lb_env env = {
10613                         .sd             = sd,
10614                         .dst_cpu        = target_cpu,
10615                         .dst_rq         = target_rq,
10616                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
10617                         .src_rq         = busiest_rq,
10618                         .idle           = CPU_IDLE,
10619                         .flags          = LBF_ACTIVE_LB,
10620                 };
10621
10622                 schedstat_inc(sd->alb_count);
10623                 update_rq_clock(busiest_rq);
10624
10625                 p = detach_one_task(&env);
10626                 if (p) {
10627                         schedstat_inc(sd->alb_pushed);
10628                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
10629                         sd->nr_balance_failed = 0;
10630                 } else {
10631                         schedstat_inc(sd->alb_failed);
10632                 }
10633         }
10634         rcu_read_unlock();
10635 out_unlock:
10636         busiest_rq->active_balance = 0;
10637         rq_unlock(busiest_rq, &rf);
10638
10639         if (p)
10640                 attach_one_task(target_rq, p);
10641
10642         local_irq_enable();
10643
10644         return 0;
10645 }
10646
10647 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
10648
10649 /*
10650  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
10651  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
10652  */
10653 void update_max_interval(void)
10654 {
10655         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
10656 }
10657
10658 static inline bool update_newidle_cost(struct sched_domain *sd, u64 cost)
10659 {
10660         if (cost > sd->max_newidle_lb_cost) {
10661                 /*
10662                  * Track max cost of a domain to make sure to not delay the
10663                  * next wakeup on the CPU.
10664                  */
10665                 sd->max_newidle_lb_cost = cost;
10666                 sd->last_decay_max_lb_cost = jiffies;
10667         } else if (time_after(jiffies, sd->last_decay_max_lb_cost + HZ)) {
10668                 /*
10669                  * Decay the newidle max times by ~1% per second to ensure that
10670                  * it is not outdated and the current max cost is actually
10671                  * shorter.
10672                  */
10673                 sd->max_newidle_lb_cost = (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
10674                 sd->last_decay_max_lb_cost = jiffies;
10675
10676                 return true;
10677         }
10678
10679         return false;
10680 }
10681
10682 /*
10683  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
10684  * and initiates a balancing operation if so.
10685  *
10686  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
10687  */
10688 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
10689 {
10690         int continue_balancing = 1;
10691         int cpu = rq->cpu;
10692         int busy = idle != CPU_IDLE && !sched_idle_cpu(cpu);
10693         unsigned long interval;
10694         struct sched_domain *sd;
10695         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
10696         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
10697         int update_next_balance = 0;
10698         int need_serialize, need_decay = 0;
10699         u64 max_cost = 0;
10700
10701         rcu_read_lock();
10702         for_each_domain(cpu, sd) {
10703                 /*
10704                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
10705                  * visit to all the domains.
10706                  */
10707                 need_decay = update_newidle_cost(sd, 0);
10708                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
10709
10710                 /*
10711                  * Stop the load balance at this level. There is another
10712                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
10713                  * actively.
10714                  */
10715                 if (!continue_balancing) {
10716                         if (need_decay)
10717                                 continue;
10718                         break;
10719                 }
10720
10721                 interval = get_sd_balance_interval(sd, busy);
10722
10723                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
10724                 if (need_serialize) {
10725                         if (!spin_trylock(&balancing))
10726                                 goto out;
10727                 }
10728
10729                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
10730                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
10731                                 /*
10732                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
10733                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
10734                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
10735                                  */
10736                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
10737                                 busy = idle != CPU_IDLE && !sched_idle_cpu(cpu);
10738                         }
10739                         sd->last_balance = jiffies;
10740                         interval = get_sd_balance_interval(sd, busy);
10741                 }
10742                 if (need_serialize)
10743                         spin_unlock(&balancing);
10744 out:
10745                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
10746                         next_balance = sd->last_balance + interval;
10747                         update_next_balance = 1;
10748                 }
10749         }
10750         if (need_decay) {
10751                 /*
10752                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
10753                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
10754                  */
10755                 rq->max_idle_balance_cost =
10756                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
10757         }
10758         rcu_read_unlock();
10759
10760         /*
10761          * next_balance will be updated only when there is a need.
10762          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
10763          * updated.
10764          */
10765         if (likely(update_next_balance))
10766                 rq->next_balance = next_balance;
10767
10768 }
10769
10770 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
10771 {
10772         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
10773 }
10774
10775 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
10776 /*
10777  * idle load balancing details
10778  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
10779  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
10780  *   load balancing for all the idle CPUs.
10781  * - HK_TYPE_MISC CPUs are used for this task, because HK_TYPE_SCHED not set
10782  *   anywhere yet.
10783  */
10784
10785 static inline int find_new_ilb(void)
10786 {
10787         int ilb;
10788         const struct cpumask *hk_mask;
10789
10790         hk_mask = housekeeping_cpumask(HK_TYPE_MISC);
10791
10792         for_each_cpu_and(ilb, nohz.idle_cpus_mask, hk_mask) {
10793
10794                 if (ilb == smp_processor_id())
10795                         continue;
10796
10797                 if (idle_cpu(ilb))
10798                         return ilb;
10799         }
10800
10801         return nr_cpu_ids;
10802 }
10803
10804 /*
10805  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick any
10806  * idle CPU in the HK_TYPE_MISC housekeeping set (if there is one).
10807  */
10808 static void kick_ilb(unsigned int flags)
10809 {
10810         int ilb_cpu;
10811
10812         /*
10813          * Increase nohz.next_balance only when if full ilb is triggered but
10814          * not if we only update stats.
10815          */
10816         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
10817                 nohz.next_balance = jiffies+1;
10818
10819         ilb_cpu = find_new_ilb();
10820
10821         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
10822                 return;
10823
10824         /*
10825          * Access to rq::nohz_csd is serialized by NOHZ_KICK_MASK; he who sets
10826          * the first flag owns it; cleared by nohz_csd_func().
10827          */
10828         flags = atomic_fetch_or(flags, nohz_flags(ilb_cpu));
10829         if (flags & NOHZ_KICK_MASK)
10830                 return;
10831
10832         /*
10833          * This way we generate an IPI on the target CPU which
10834          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
10835          * will be run before returning from the IPI.
10836          */
10837         smp_call_function_single_async(ilb_cpu, &cpu_rq(ilb_cpu)->nohz_csd);
10838 }
10839
10840 /*
10841  * Current decision point for kicking the idle load balancer in the presence
10842  * of idle CPUs in the system.
10843  */
10844 static void nohz_balancer_kick(struct rq *rq)
10845 {
10846         unsigned long now = jiffies;
10847         struct sched_domain_shared *sds;
10848         struct sched_domain *sd;
10849         int nr_busy, i, cpu = rq->cpu;
10850         unsigned int flags = 0;
10851
10852         if (unlikely(rq->idle_balance))
10853                 return;
10854
10855         /*
10856          * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
10857          * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
10858          */
10859         nohz_balance_exit_idle(rq);
10860
10861         /*
10862          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
10863          * balancing.
10864          */
10865         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
10866                 return;
10867
10868         if (READ_ONCE(nohz.has_blocked) &&
10869             time_after(now, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
10870                 flags = NOHZ_STATS_KICK;
10871
10872         if (time_before(now, nohz.next_balance))
10873                 goto out;
10874
10875         if (rq->nr_running >= 2) {
10876                 flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
10877                 goto out;
10878         }
10879
10880         rcu_read_lock();
10881
10882         sd = rcu_dereference(rq->sd);
10883         if (sd) {
10884                 /*
10885                  * If there's a CFS task and the current CPU has reduced
10886                  * capacity; kick the ILB to see if there's a better CPU to run
10887                  * on.
10888                  */
10889                 if (rq->cfs.h_nr_running >= 1 && check_cpu_capacity(rq, sd)) {
10890                         flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
10891                         goto unlock;
10892                 }
10893         }
10894
10895         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_packing, cpu));
10896         if (sd) {
10897                 /*
10898                  * When ASYM_PACKING; see if there's a more preferred CPU
10899                  * currently idle; in which case, kick the ILB to move tasks
10900                  * around.
10901                  */
10902                 for_each_cpu_and(i, sched_domain_span(sd), nohz.idle_cpus_mask) {
10903                         if (sched_asym_prefer(i, cpu)) {
10904                                 flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
10905                                 goto unlock;
10906                         }
10907                 }
10908         }
10909
10910         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_cpucapacity, cpu));
10911         if (sd) {
10912                 /*
10913                  * When ASYM_CPUCAPACITY; see if there's a higher capacity CPU
10914                  * to run the misfit task on.
10915                  */
10916                 if (check_misfit_status(rq, sd)) {
10917                         flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
10918                         goto unlock;
10919                 }
10920
10921                 /*
10922                  * For asymmetric systems, we do not want to nicely balance
10923                  * cache use, instead we want to embrace asymmetry and only
10924                  * ensure tasks have enough CPU capacity.
10925                  *
10926                  * Skip the LLC logic because it's not relevant in that case.
10927                  */
10928                 goto unlock;
10929         }
10930
10931         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
10932         if (sds) {
10933                 /*
10934                  * If there is an imbalance between LLC domains (IOW we could
10935                  * increase the overall cache use), we need some less-loaded LLC
10936                  * domain to pull some load. Likewise, we may need to spread
10937                  * load within the current LLC domain (e.g. packed SMT cores but
10938                  * other CPUs are idle). We can't really know from here how busy
10939                  * the others are - so just get a nohz balance going if it looks
10940                  * like this LLC domain has tasks we could move.
10941                  */
10942                 nr_busy = atomic_read(&sds->nr_busy_cpus);
10943                 if (nr_busy > 1) {
10944                         flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
10945                         goto unlock;
10946                 }
10947         }
10948 unlock:
10949         rcu_read_unlock();
10950 out:
10951         if (READ_ONCE(nohz.needs_update))
10952                 flags |= NOHZ_NEXT_KICK;
10953
10954         if (flags)
10955                 kick_ilb(flags);
10956 }
10957
10958 static void set_cpu_sd_state_busy(int cpu)
10959 {
10960         struct sched_domain *sd;
10961
10962         rcu_read_lock();
10963         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
10964
10965         if (!sd || !sd->nohz_idle)
10966                 goto unlock;
10967         sd->nohz_idle = 0;
10968
10969         atomic_inc(&sd->shared->nr_busy_cpus);
10970 unlock:
10971         rcu_read_unlock();
10972 }
10973
10974 void nohz_balance_exit_idle(struct rq *rq)
10975 {
10976         SCHED_WARN_ON(rq != this_rq());
10977
10978         if (likely(!rq->nohz_tick_stopped))
10979                 return;
10980
10981         rq->nohz_tick_stopped = 0;
10982         cpumask_clear_cpu(rq->cpu, nohz.idle_cpus_mask);
10983         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
10984
10985         set_cpu_sd_state_busy(rq->cpu);
10986 }
10987
10988 static void set_cpu_sd_state_idle(int cpu)
10989 {
10990         struct sched_domain *sd;
10991
10992         rcu_read_lock();
10993         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
10994
10995         if (!sd || sd->nohz_idle)
10996                 goto unlock;
10997         sd->nohz_idle = 1;
10998
10999         atomic_dec(&sd->shared->nr_busy_cpus);
11000 unlock:
11001         rcu_read_unlock();
11002 }
11003
11004 /*
11005  * This routine will record that the CPU is going idle with tick stopped.
11006  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
11007  */
11008 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
11009 {
11010         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
11011
11012         SCHED_WARN_ON(cpu != smp_processor_id());
11013
11014         /* If this CPU is going down, then nothing needs to be done: */
11015         if (!cpu_active(cpu))
11016                 return;
11017
11018         /* Spare idle load balancing on CPUs that don't want to be disturbed: */
11019         if (!housekeeping_cpu(cpu, HK_TYPE_SCHED))
11020                 return;
11021
11022         /*
11023          * Can be set safely without rq->lock held
11024          * If a clear happens, it will have evaluated last additions because
11025          * rq->lock is held during the check and the clear
11026          */
11027         rq->has_blocked_load = 1;
11028
11029         /*
11030          * The tick is still stopped but load could have been added in the
11031          * meantime. We set the nohz.has_blocked flag to trig a check of the
11032          * *_avg. The CPU is already part of nohz.idle_cpus_mask so the clear
11033          * of nohz.has_blocked can only happen after checking the new load
11034          */
11035         if (rq->nohz_tick_stopped)
11036                 goto out;
11037
11038         /* If we're a completely isolated CPU, we don't play: */
11039         if (on_null_domain(rq))
11040                 return;
11041
11042         rq->nohz_tick_stopped = 1;
11043
11044         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
11045         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
11046
11047         /*
11048          * Ensures that if nohz_idle_balance() fails to observe our
11049          * @idle_cpus_mask store, it must observe the @has_blocked
11050          * and @needs_update stores.
11051          */
11052         smp_mb__after_atomic();
11053
11054         set_cpu_sd_state_idle(cpu);
11055
11056         WRITE_ONCE(nohz.needs_update, 1);
11057 out:
11058         /*
11059          * Each time a cpu enter idle, we assume that it has blocked load and
11060          * enable the periodic update of the load of idle cpus
11061          */
11062         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
11063 }
11064
11065 static bool update_nohz_stats(struct rq *rq)
11066 {
11067         unsigned int cpu = rq->cpu;
11068
11069         if (!rq->has_blocked_load)
11070                 return false;
11071
11072         if (!cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))
11073                 return false;
11074
11075         if (!time_after(jiffies, READ_ONCE(rq->last_blocked_load_update_tick)))
11076                 return true;
11077
11078         update_blocked_averages(cpu);
11079
11080         return rq->has_blocked_load;
11081 }
11082
11083 /*
11084  * Internal function that runs load balance for all idle cpus. The load balance
11085  * can be a simple update of blocked load or a complete load balance with
11086  * tasks movement depending of flags.
11087  */
11088 static void _nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, unsigned int flags)
11089 {
11090         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
11091         unsigned long now = jiffies;
11092         unsigned long next_balance = now + 60*HZ;
11093         bool has_blocked_load = false;
11094         int update_next_balance = 0;
11095         int this_cpu = this_rq->cpu;
11096         int balance_cpu;
11097         struct rq *rq;
11098
11099         SCHED_WARN_ON((flags & NOHZ_KICK_MASK) == NOHZ_BALANCE_KICK);
11100
11101         /*
11102          * We assume there will be no idle load after this update and clear
11103          * the has_blocked flag. If a cpu enters idle in the mean time, it will
11104          * set the has_blocked flag and trigger another update of idle load.
11105          * Because a cpu that becomes idle, is added to idle_cpus_mask before
11106          * setting the flag, we are sure to not clear the state and not
11107          * check the load of an idle cpu.
11108          *
11109          * Same applies to idle_cpus_mask vs needs_update.
11110          */
11111         if (flags & NOHZ_STATS_KICK)
11112                 WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 0);
11113         if (flags & NOHZ_NEXT_KICK)
11114                 WRITE_ONCE(nohz.needs_update, 0);
11115
11116         /*
11117          * Ensures that if we miss the CPU, we must see the has_blocked
11118          * store from nohz_balance_enter_idle().
11119          */
11120         smp_mb();
11121
11122         /*
11123          * Start with the next CPU after this_cpu so we will end with this_cpu and let a
11124          * chance for other idle cpu to pull load.
11125          */
11126         for_each_cpu_wrap(balance_cpu,  nohz.idle_cpus_mask, this_cpu+1) {
11127                 if (!idle_cpu(balance_cpu))
11128                         continue;
11129
11130                 /*
11131                  * If this CPU gets work to do, stop the load balancing
11132                  * work being done for other CPUs. Next load
11133                  * balancing owner will pick it up.
11134                  */
11135                 if (need_resched()) {
11136                         if (flags & NOHZ_STATS_KICK)
11137                                 has_blocked_load = true;
11138                         if (flags & NOHZ_NEXT_KICK)
11139                                 WRITE_ONCE(nohz.needs_update, 1);
11140                         goto abort;
11141                 }
11142
11143                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
11144
11145                 if (flags & NOHZ_STATS_KICK)
11146                         has_blocked_load |= update_nohz_stats(rq);
11147
11148                 /*
11149                  * If time for next balance is due,
11150                  * do the balance.
11151                  */
11152                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
11153                         struct rq_flags rf;
11154
11155                         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
11156                         update_rq_clock(rq);
11157                         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
11158
11159                         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
11160                                 rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
11161                 }
11162
11163                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
11164                         next_balance = rq->next_balance;
11165                         update_next_balance = 1;
11166                 }
11167         }
11168
11169         /*
11170          * next_balance will be updated only when there is a need.
11171          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
11172          * updated.
11173          */
11174         if (likely(update_next_balance))
11175                 nohz.next_balance = next_balance;
11176
11177         if (flags & NOHZ_STATS_KICK)
11178                 WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
11179                            now + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
11180
11181 abort:
11182         /* There is still blocked load, enable periodic update */
11183         if (has_blocked_load)
11184                 WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
11185 }
11186
11187 /*
11188  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
11189  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
11190  */
11191 static bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
11192 {
11193         unsigned int flags = this_rq->nohz_idle_balance;
11194
11195         if (!flags)
11196                 return false;
11197
11198         this_rq->nohz_idle_balance = 0;
11199
11200         if (idle != CPU_IDLE)
11201                 return false;
11202
11203         _nohz_idle_balance(this_rq, flags);
11204
11205         return true;
11206 }
11207
11208 /*
11209  * Check if we need to run the ILB for updating blocked load before entering
11210  * idle state.
11211  */
11212 void nohz_run_idle_balance(int cpu)
11213 {
11214         unsigned int flags;
11215
11216         flags = atomic_fetch_andnot(NOHZ_NEWILB_KICK, nohz_flags(cpu));
11217
11218         /*
11219          * Update the blocked load only if no SCHED_SOFTIRQ is about to happen
11220          * (ie NOHZ_STATS_KICK set) and will do the same.
11221          */
11222         if ((flags == NOHZ_NEWILB_KICK) && !need_resched())
11223                 _nohz_idle_balance(cpu_rq(cpu), NOHZ_STATS_KICK);
11224 }
11225
11226 static void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq)
11227 {
11228         int this_cpu = this_rq->cpu;
11229
11230         /*
11231          * This CPU doesn't want to be disturbed by scheduler
11232          * housekeeping
11233          */
11234         if (!housekeeping_cpu(this_cpu, HK_TYPE_SCHED))
11235                 return;
11236
11237         /* Will wake up very soon. No time for doing anything else*/
11238         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost)
11239                 return;
11240
11241         /* Don't need to update blocked load of idle CPUs*/
11242         if (!READ_ONCE(nohz.has_blocked) ||
11243             time_before(jiffies, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
11244                 return;
11245
11246         /*
11247          * Set the need to trigger ILB in order to update blocked load
11248          * before entering idle state.
11249          */
11250         atomic_or(NOHZ_NEWILB_KICK, nohz_flags(this_cpu));
11251 }
11252
11253 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
11254 static inline void nohz_balancer_kick(struct rq *rq) { }
11255
11256 static inline bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
11257 {
11258         return false;
11259 }
11260
11261 static inline void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq) { }
11262 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
11263
11264 /*
11265  * newidle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
11266  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
11267  *
11268  * Returns:
11269  *   < 0 - we released the lock and there are !fair tasks present
11270  *     0 - failed, no new tasks
11271  *   > 0 - success, new (fair) tasks present
11272  */
11273 static int newidle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf)
11274 {
11275         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
11276         int this_cpu = this_rq->cpu;
11277         u64 t0, t1, curr_cost = 0;
11278         struct sched_domain *sd;
11279         int pulled_task = 0;
11280
11281         update_misfit_status(NULL, this_rq);
11282
11283         /*
11284          * There is a task waiting to run. No need to search for one.
11285          * Return 0; the task will be enqueued when switching to idle.
11286          */
11287         if (this_rq->ttwu_pending)
11288                 return 0;
11289
11290         /*
11291          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
11292          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
11293          */
11294         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
11295
11296         /*
11297          * Do not pull tasks towards !active CPUs...
11298          */
11299         if (!cpu_active(this_cpu))
11300                 return 0;
11301
11302         /*
11303          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
11304          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
11305          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
11306          * re-start the picking loop.
11307          */
11308         rq_unpin_lock(this_rq, rf);
11309
11310         rcu_read_lock();
11311         sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
11312
11313         if (!READ_ONCE(this_rq->rd->overload) ||
11314             (sd && this_rq->avg_idle < sd->max_newidle_lb_cost)) {
11315
11316                 if (sd)
11317                         update_next_balance(sd, &next_balance);
11318                 rcu_read_unlock();
11319
11320                 goto out;
11321         }
11322         rcu_read_unlock();
11323
11324         raw_spin_rq_unlock(this_rq);
11325
11326         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
11327         update_blocked_averages(this_cpu);
11328
11329         rcu_read_lock();
11330         for_each_domain(this_cpu, sd) {
11331                 int continue_balancing = 1;
11332                 u64 domain_cost;
11333
11334                 update_next_balance(sd, &next_balance);
11335
11336                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost)
11337                         break;
11338
11339                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
11340
11341                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
11342                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
11343                                                    &continue_balancing);
11344
11345                         t1 = sched_clock_cpu(this_cpu);
11346                         domain_cost = t1 - t0;
11347                         update_newidle_cost(sd, domain_cost);
11348
11349                         curr_cost += domain_cost;
11350                         t0 = t1;
11351                 }
11352
11353                 /*
11354                  * Stop searching for tasks to pull if there are
11355                  * now runnable tasks on this rq.
11356                  */
11357                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0 ||
11358                     this_rq->ttwu_pending)
11359                         break;
11360         }
11361         rcu_read_unlock();
11362
11363         raw_spin_rq_lock(this_rq);
11364
11365         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
11366                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
11367
11368         /*
11369          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
11370          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
11371          * pretend we pulled a task.
11372          */
11373         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
11374                 pulled_task = 1;
11375
11376         /* Is there a task of a high priority class? */
11377         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
11378                 pulled_task = -1;
11379
11380 out:
11381         /* Move the next balance forward */
11382         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
11383                 this_rq->next_balance = next_balance;
11384
11385         if (pulled_task)
11386                 this_rq->idle_stamp = 0;
11387         else
11388                 nohz_newidle_balance(this_rq);
11389
11390         rq_repin_lock(this_rq, rf);
11391
11392         return pulled_task;
11393 }
11394
11395 /*
11396  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
11397  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
11398  */
11399 static __latent_entropy void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
11400 {
11401         struct rq *this_rq = this_rq();
11402         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
11403                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
11404
11405         /*
11406          * If this CPU has a pending nohz_balance_kick, then do the
11407          * balancing on behalf of the other idle CPUs whose ticks are
11408          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
11409          * give the idle CPUs a chance to load balance. Else we may
11410          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
11411          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
11412          */
11413         if (nohz_idle_balance(this_rq, idle))
11414                 return;
11415
11416         /* normal load balance */
11417         update_blocked_averages(this_rq->cpu);
11418         rebalance_domains(this_rq, idle);
11419 }
11420
11421 /*
11422  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
11423  */
11424 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
11425 {
11426         /*
11427          * Don't need to rebalance while attached to NULL domain or
11428          * runqueue CPU is not active
11429          */
11430         if (unlikely(on_null_domain(rq) || !cpu_active(cpu_of(rq))))
11431                 return;
11432
11433         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
11434                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
11435
11436         nohz_balancer_kick(rq);
11437 }
11438
11439 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
11440 {
11441         update_sysctl();
11442
11443         update_runtime_enabled(rq);
11444 }
11445
11446 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
11447 {
11448         update_sysctl();
11449
11450         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
11451         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
11452 }
11453
11454 #endif /* CONFIG_SMP */
11455
11456 #ifdef CONFIG_SCHED_CORE
11457 static inline bool
11458 __entity_slice_used(struct sched_entity *se, int min_nr_tasks)
11459 {
11460         u64 slice = sched_slice(cfs_rq_of(se), se);
11461         u64 rtime = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
11462
11463         return (rtime * min_nr_tasks > slice);
11464 }
11465
11466 #define MIN_NR_TASKS_DURING_FORCEIDLE   2
11467 static inline void task_tick_core(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
11468 {
11469         if (!sched_core_enabled(rq))
11470                 return;
11471
11472         /*
11473          * If runqueue has only one task which used up its slice and
11474          * if the sibling is forced idle, then trigger schedule to
11475          * give forced idle task a chance.
11476          *
11477          * sched_slice() considers only this active rq and it gets the
11478          * whole slice. But during force idle, we have siblings acting
11479          * like a single runqueue and hence we need to consider runnable
11480          * tasks on this CPU and the forced idle CPU. Ideally, we should
11481          * go through the forced idle rq, but that would be a perf hit.
11482          * We can assume that the forced idle CPU has at least
11483          * MIN_NR_TASKS_DURING_FORCEIDLE - 1 tasks and use that to check
11484          * if we need to give up the CPU.
11485          */
11486         if (rq->core->core_forceidle_count && rq->cfs.nr_running == 1 &&
11487             __entity_slice_used(&curr->se, MIN_NR_TASKS_DURING_FORCEIDLE))
11488                 resched_curr(rq);
11489 }
11490
11491 /*
11492  * se_fi_update - Update the cfs_rq->min_vruntime_fi in a CFS hierarchy if needed.
11493  */
11494 static void se_fi_update(struct sched_entity *se, unsigned int fi_seq, bool forceidle)
11495 {
11496         for_each_sched_entity(se) {
11497                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11498
11499                 if (forceidle) {
11500                         if (cfs_rq->forceidle_seq == fi_seq)
11501                                 break;
11502                         cfs_rq->forceidle_seq = fi_seq;
11503                 }
11504
11505                 cfs_rq->min_vruntime_fi = cfs_rq->min_vruntime;
11506         }
11507 }
11508
11509 void task_vruntime_update(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool in_fi)
11510 {
11511         struct sched_entity *se = &p->se;
11512
11513         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
11514                 return;
11515
11516         se_fi_update(se, rq->core->core_forceidle_seq, in_fi);
11517 }
11518
11519 bool cfs_prio_less(struct task_struct *a, struct task_struct *b, bool in_fi)
11520 {
11521         struct rq *rq = task_rq(a);
11522         struct sched_entity *sea = &a->se;
11523         struct sched_entity *seb = &b->se;
11524         struct cfs_rq *cfs_rqa;
11525         struct cfs_rq *cfs_rqb;
11526         s64 delta;
11527
11528         SCHED_WARN_ON(task_rq(b)->core != rq->core);
11529
11530 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
11531         /*
11532          * Find an se in the hierarchy for tasks a and b, such that the se's
11533          * are immediate siblings.
11534          */
11535         while (sea->cfs_rq->tg != seb->cfs_rq->tg) {
11536                 int sea_depth = sea->depth;
11537                 int seb_depth = seb->depth;
11538
11539                 if (sea_depth >= seb_depth)
11540                         sea = parent_entity(sea);
11541                 if (sea_depth <= seb_depth)
11542                         seb = parent_entity(seb);
11543         }
11544
11545         se_fi_update(sea, rq->core->core_forceidle_seq, in_fi);
11546         se_fi_update(seb, rq->core->core_forceidle_seq, in_fi);
11547
11548         cfs_rqa = sea->cfs_rq;
11549         cfs_rqb = seb->cfs_rq;
11550 #else
11551         cfs_rqa = &task_rq(a)->cfs;
11552         cfs_rqb = &task_rq(b)->cfs;
11553 #endif
11554
11555         /*
11556          * Find delta after normalizing se's vruntime with its cfs_rq's
11557          * min_vruntime_fi, which would have been updated in prior calls
11558          * to se_fi_update().
11559          */
11560         delta = (s64)(sea->vruntime - seb->vruntime) +
11561                 (s64)(cfs_rqb->min_vruntime_fi - cfs_rqa->min_vruntime_fi);
11562
11563         return delta > 0;
11564 }
11565 #else
11566 static inline void task_tick_core(struct rq *rq, struct task_struct *curr) {}
11567 #endif
11568
11569 /*
11570  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class.
11571  *
11572  * NOTE: This function can be called remotely by the tick offload that
11573  * goes along full dynticks. Therefore no local assumption can be made
11574  * and everything must be accessed through the @rq and @curr passed in
11575  * parameters.
11576  */
11577 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
11578 {
11579         struct cfs_rq *cfs_rq;
11580         struct sched_entity *se = &curr->se;
11581
11582         for_each_sched_entity(se) {
11583                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11584                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
11585         }
11586
11587         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
11588                 task_tick_numa(rq, curr);
11589
11590         update_misfit_status(curr, rq);
11591         update_overutilized_status(task_rq(curr));
11592
11593         task_tick_core(rq, curr);
11594 }
11595
11596 /*
11597  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
11598  *  - child not yet on the tasklist
11599  *  - preemption disabled
11600  */
11601 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
11602 {
11603         struct cfs_rq *cfs_rq;
11604         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
11605         struct rq *rq = this_rq();
11606         struct rq_flags rf;
11607
11608         rq_lock(rq, &rf);
11609         update_rq_clock(rq);
11610
11611         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
11612         curr = cfs_rq->curr;
11613         if (curr) {
11614                 update_curr(cfs_rq);
11615                 se->vruntime = curr->vruntime;
11616         }
11617         place_entity(cfs_rq, se, 1);
11618
11619         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
11620                 /*
11621                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
11622                  * 'current' within the tree based on its new key value.
11623                  */
11624                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
11625                 resched_curr(rq);
11626         }
11627
11628         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
11629         rq_unlock(rq, &rf);
11630 }
11631
11632 /*
11633  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
11634  * the current task.
11635  */
11636 static void
11637 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
11638 {
11639         if (!task_on_rq_queued(p))
11640                 return;
11641
11642         if (rq->cfs.nr_running == 1)
11643                 return;
11644
11645         /*
11646          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
11647          * our priority decreased, or if we are not currently running on
11648          * this runqueue and our priority is higher than the current's
11649          */
11650         if (task_current(rq, p)) {
11651                 if (p->prio > oldprio)
11652                         resched_curr(rq);
11653         } else
11654                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
11655 }
11656
11657 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
11658 {
11659         struct sched_entity *se = &p->se;
11660
11661         /*
11662          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
11663          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
11664          * vruntime.
11665          */
11666         if (p->on_rq)
11667                 return true;
11668
11669         /*
11670          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
11671          * But there are some cases where it has already been normalized:
11672          *
11673          * - A forked child which is waiting for being woken up by
11674          *   wake_up_new_task().
11675          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
11676          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
11677          */
11678         if (!se->sum_exec_runtime ||
11679             (READ_ONCE(p->__state) == TASK_WAKING && p->sched_remote_wakeup))
11680                 return true;
11681
11682         return false;
11683 }
11684
11685 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
11686 /*
11687  * Propagate the changes of the sched_entity across the tg tree to make it
11688  * visible to the root
11689  */
11690 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
11691 {
11692         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11693
11694         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
11695                 return;
11696
11697         if (!throttled_hierarchy(cfs_rq))
11698                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
11699
11700         /* Start to propagate at parent */
11701         se = se->parent;
11702
11703         for_each_sched_entity(se) {
11704                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11705
11706                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
11707
11708                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
11709                         break;
11710
11711                 if (!throttled_hierarchy(cfs_rq))
11712                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
11713         }
11714 }
11715 #else
11716 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se) { }
11717 #endif
11718
11719 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
11720 {
11721         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11722
11723 #ifdef CONFIG_SMP
11724         /*
11725          * In case the task sched_avg hasn't been attached:
11726          * - A forked task which hasn't been woken up by wake_up_new_task().
11727          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() but is
11728          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
11729          */
11730         if (!se->avg.last_update_time)
11731                 return;
11732 #endif
11733
11734         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
11735         update_load_avg(cfs_rq, se, 0);
11736         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
11737         update_tg_load_avg(cfs_rq);
11738         propagate_entity_cfs_rq(se);
11739 }
11740
11741 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
11742 {
11743         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11744
11745         /* Synchronize entity with its cfs_rq */
11746         update_load_avg(cfs_rq, se, sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD) ? 0 : SKIP_AGE_LOAD);
11747         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
11748         update_tg_load_avg(cfs_rq);
11749         propagate_entity_cfs_rq(se);
11750 }
11751
11752 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
11753 {
11754         struct sched_entity *se = &p->se;
11755         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11756
11757         if (!vruntime_normalized(p)) {
11758                 /*
11759                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
11760                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
11761                  */
11762                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
11763                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
11764         }
11765
11766         detach_entity_cfs_rq(se);
11767 }
11768
11769 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
11770 {
11771         struct sched_entity *se = &p->se;
11772         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11773
11774         attach_entity_cfs_rq(se);
11775
11776         if (!vruntime_normalized(p))
11777                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
11778 }
11779
11780 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
11781 {
11782         detach_task_cfs_rq(p);
11783 }
11784
11785 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
11786 {
11787         attach_task_cfs_rq(p);
11788
11789         if (task_on_rq_queued(p)) {
11790                 /*
11791                  * We were most likely switched from sched_rt, so
11792                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
11793                  * if we can still preempt the current task.
11794                  */
11795                 if (task_current(rq, p))
11796                         resched_curr(rq);
11797                 else
11798                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
11799         }
11800 }
11801
11802 /* Account for a task changing its policy or group.
11803  *
11804  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
11805  * migrates between groups/classes.
11806  */
11807 static void set_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool first)
11808 {
11809         struct sched_entity *se = &p->se;
11810
11811 #ifdef CONFIG_SMP
11812         if (task_on_rq_queued(p)) {
11813                 /*
11814                  * Move the next running task to the front of the list, so our
11815                  * cfs_tasks list becomes MRU one.
11816                  */
11817                 list_move(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
11818         }
11819 #endif
11820
11821         for_each_sched_entity(se) {
11822                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11823
11824                 set_next_entity(cfs_rq, se);
11825                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
11826                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
11827         }
11828 }
11829
11830 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
11831 {
11832         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT_CACHED;
11833         u64_u32_store(cfs_rq->min_vruntime, (u64)(-(1LL << 20)));
11834 #ifdef CONFIG_SMP
11835         raw_spin_lock_init(&cfs_rq->removed.lock);
11836 #endif
11837 }
11838
11839 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
11840 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p)
11841 {
11842         /*
11843          * We couldn't detach or attach a forked task which
11844          * hasn't been woken up by wake_up_new_task().
11845          */
11846         if (READ_ONCE(p->__state) == TASK_NEW)
11847                 return;
11848
11849         detach_task_cfs_rq(p);
11850
11851 #ifdef CONFIG_SMP
11852         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
11853         p->se.avg.last_update_time = 0;
11854 #endif
11855         set_task_rq(p, task_cpu(p));
11856         attach_task_cfs_rq(p);
11857 }
11858
11859 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
11860 {
11861         int i;
11862
11863         for_each_possible_cpu(i) {
11864                 if (tg->cfs_rq)
11865                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
11866                 if (tg->se)
11867                         kfree(tg->se[i]);
11868         }
11869
11870         kfree(tg->cfs_rq);
11871         kfree(tg->se);
11872 }
11873
11874 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
11875 {
11876         struct sched_entity *se;
11877         struct cfs_rq *cfs_rq;
11878         int i;
11879
11880         tg->cfs_rq = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(cfs_rq), GFP_KERNEL);
11881         if (!tg->cfs_rq)
11882                 goto err;
11883         tg->se = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(se), GFP_KERNEL);
11884         if (!tg->se)
11885                 goto err;
11886
11887         tg->shares = NICE_0_LOAD;
11888
11889         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
11890
11891         for_each_possible_cpu(i) {
11892                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
11893                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
11894                 if (!cfs_rq)
11895                         goto err;
11896
11897                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity_stats),
11898                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
11899                 if (!se)
11900                         goto err_free_rq;
11901
11902                 init_cfs_rq(cfs_rq);
11903                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
11904                 init_entity_runnable_average(se);
11905         }
11906
11907         return 1;
11908
11909 err_free_rq:
11910         kfree(cfs_rq);
11911 err:
11912         return 0;
11913 }
11914
11915 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg)
11916 {
11917         struct sched_entity *se;
11918         struct rq_flags rf;
11919         struct rq *rq;
11920         int i;
11921
11922         for_each_possible_cpu(i) {
11923                 rq = cpu_rq(i);
11924                 se = tg->se[i];
11925                 rq_lock_irq(rq, &rf);
11926                 update_rq_clock(rq);
11927                 attach_entity_cfs_rq(se);
11928                 sync_throttle(tg, i);
11929                 rq_unlock_irq(rq, &rf);
11930         }
11931 }
11932
11933 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
11934 {
11935         unsigned long flags;
11936         struct rq *rq;
11937         int cpu;
11938
11939         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
11940
11941         for_each_possible_cpu(cpu) {
11942                 if (tg->se[cpu])
11943                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
11944
11945                 /*
11946                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
11947                  * check on_list without danger of it being re-added.
11948                  */
11949                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
11950                         continue;
11951
11952                 rq = cpu_rq(cpu);
11953
11954                 raw_spin_rq_lock_irqsave(rq, flags);
11955                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
11956                 raw_spin_rq_unlock_irqrestore(rq, flags);
11957         }
11958 }
11959
11960 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
11961                         struct sched_entity *se, int cpu,
11962                         struct sched_entity *parent)
11963 {
11964         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
11965
11966         cfs_rq->tg = tg;
11967         cfs_rq->rq = rq;
11968         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
11969
11970         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
11971         tg->se[cpu] = se;
11972
11973         /* se could be NULL for root_task_group */
11974         if (!se)
11975                 return;
11976
11977         if (!parent) {
11978                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
11979                 se->depth = 0;
11980         } else {
11981                 se->cfs_rq = parent->my_q;
11982                 se->depth = parent->depth + 1;
11983         }
11984
11985         se->my_q = cfs_rq;
11986         /* guarantee group entities always have weight */
11987         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
11988         se->parent = parent;
11989 }
11990
11991 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
11992
11993 static int __sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
11994 {
11995         int i;
11996
11997         lockdep_assert_held(&shares_mutex);
11998
11999         /*
12000          * We can't change the weight of the root cgroup.
12001          */
12002         if (!tg->se[0])
12003                 return -EINVAL;
12004
12005         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
12006
12007         if (tg->shares == shares)
12008                 return 0;
12009
12010         tg->shares = shares;
12011         for_each_possible_cpu(i) {
12012                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
12013                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
12014                 struct rq_flags rf;
12015
12016                 /* Propagate contribution to hierarchy */
12017                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
12018                 update_rq_clock(rq);
12019                 for_each_sched_entity(se) {
12020                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
12021                         update_cfs_group(se);
12022                 }
12023                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
12024         }
12025
12026         return 0;
12027 }
12028
12029 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
12030 {
12031         int ret;
12032
12033         mutex_lock(&shares_mutex);
12034         if (tg_is_idle(tg))
12035                 ret = -EINVAL;
12036         else
12037                 ret = __sched_group_set_shares(tg, shares);
12038         mutex_unlock(&shares_mutex);
12039
12040         return ret;
12041 }
12042
12043 int sched_group_set_idle(struct task_group *tg, long idle)
12044 {
12045         int i;
12046
12047         if (tg == &root_task_group)
12048                 return -EINVAL;
12049
12050         if (idle < 0 || idle > 1)
12051                 return -EINVAL;
12052
12053         mutex_lock(&shares_mutex);
12054
12055         if (tg->idle == idle) {
12056                 mutex_unlock(&shares_mutex);
12057                 return 0;
12058         }
12059
12060         tg->idle = idle;
12061
12062         for_each_possible_cpu(i) {
12063                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
12064                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
12065                 struct cfs_rq *parent_cfs_rq, *grp_cfs_rq = tg->cfs_rq[i];
12066                 bool was_idle = cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq);
12067                 long idle_task_delta;
12068                 struct rq_flags rf;
12069
12070                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
12071
12072                 grp_cfs_rq->idle = idle;
12073                 if (WARN_ON_ONCE(was_idle == cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq)))
12074                         goto next_cpu;
12075
12076                 if (se->on_rq) {
12077                         parent_cfs_rq = cfs_rq_of(se);
12078                         if (cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq))
12079                                 parent_cfs_rq->idle_nr_running++;
12080                         else
12081                                 parent_cfs_rq->idle_nr_running--;
12082                 }
12083
12084                 idle_task_delta = grp_cfs_rq->h_nr_running -
12085                                   grp_cfs_rq->idle_h_nr_running;
12086                 if (!cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq))
12087                         idle_task_delta *= -1;
12088
12089                 for_each_sched_entity(se) {
12090                         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
12091
12092                         if (!se->on_rq)
12093                                 break;
12094
12095                         cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
12096
12097                         /* Already accounted at parent level and above. */
12098                         if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
12099                                 break;
12100                 }
12101
12102 next_cpu:
12103                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
12104         }
12105
12106         /* Idle groups have minimum weight. */
12107         if (tg_is_idle(tg))
12108                 __sched_group_set_shares(tg, scale_load(WEIGHT_IDLEPRIO));
12109         else
12110                 __sched_group_set_shares(tg, NICE_0_LOAD);
12111
12112         mutex_unlock(&shares_mutex);
12113         return 0;
12114 }
12115
12116 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
12117
12118 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
12119
12120 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
12121 {
12122         return 1;
12123 }
12124
12125 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
12126
12127 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
12128
12129 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
12130
12131
12132 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
12133 {
12134         struct sched_entity *se = &task->se;
12135         unsigned int rr_interval = 0;
12136
12137         /*
12138          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
12139          * idle runqueue:
12140          */
12141         if (rq->cfs.load.weight)
12142                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
12143
12144         return rr_interval;
12145 }
12146
12147 /*
12148  * All the scheduling class methods:
12149  */
12150 DEFINE_SCHED_CLASS(fair) = {
12151
12152         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
12153         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
12154         .yield_task             = yield_task_fair,
12155         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
12156
12157         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
12158
12159         .pick_next_task         = __pick_next_task_fair,
12160         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
12161         .set_next_task          = set_next_task_fair,
12162
12163 #ifdef CONFIG_SMP
12164         .balance                = balance_fair,
12165         .pick_task              = pick_task_fair,
12166         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
12167         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
12168
12169         .rq_online              = rq_online_fair,
12170         .rq_offline             = rq_offline_fair,
12171
12172         .task_dead              = task_dead_fair,
12173         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
12174 #endif
12175
12176         .task_tick              = task_tick_fair,
12177         .task_fork              = task_fork_fair,
12178
12179         .prio_changed           = prio_changed_fair,
12180         .switched_from          = switched_from_fair,
12181         .switched_to            = switched_to_fair,
12182
12183         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
12184
12185         .update_curr            = update_curr_fair,
12186
12187 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
12188         .task_change_group      = task_change_group_fair,
12189 #endif
12190
12191 #ifdef CONFIG_UCLAMP_TASK
12192         .uclamp_enabled         = 1,
12193 #endif
12194 };
12195
12196 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
12197 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
12198 {
12199         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
12200
12201         rcu_read_lock();
12202         for_each_leaf_cfs_rq_safe(cpu_rq(cpu), cfs_rq, pos)
12203                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
12204         rcu_read_unlock();
12205 }
12206
12207 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
12208 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
12209 {
12210         int node;
12211         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
12212         struct numa_group *ng;
12213
12214         rcu_read_lock();
12215         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
12216         for_each_online_node(node) {
12217                 if (p->numa_faults) {
12218                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
12219                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
12220                 }
12221                 if (ng) {
12222                         gsf = ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
12223                         gpf = ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
12224                 }
12225                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
12226         }
12227         rcu_read_unlock();
12228 }
12229 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
12230 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
12231
12232 __init void init_sched_fair_class(void)
12233 {
12234 #ifdef CONFIG_SMP
12235         int i;
12236
12237         for_each_possible_cpu(i) {
12238                 zalloc_cpumask_var_node(&per_cpu(load_balance_mask, i), GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
12239                 zalloc_cpumask_var_node(&per_cpu(select_rq_mask,    i), GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
12240         }
12241
12242         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
12243
12244 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
12245         nohz.next_balance = jiffies;
12246         nohz.next_blocked = jiffies;
12247         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
12248 #endif
12249 #endif /* SMP */
12250
12251 }