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