Merge tag 'reset-fixes-for-v5.15' of git://git.pengutronix.de/pza/linux into arm...
[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 /*
26  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
27  *
28  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
29  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
30  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
31  * based scheduling concepts.
32  *
33  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
34  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
35  *
36  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
37  */
38 unsigned int sysctl_sched_latency                       = 6000000ULL;
39 static unsigned int normalized_sysctl_sched_latency     = 6000000ULL;
40
41 /*
42  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
43  *
44  * Options are:
45  *
46  *   SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
47  *   SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
48  *   SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
49  *
50  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
51  */
52 unsigned int sysctl_sched_tunable_scaling = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
53
54 /*
55  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
56  *
57  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
58  */
59 unsigned int sysctl_sched_min_granularity                       = 750000ULL;
60 static unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity     = 750000ULL;
61
62 /*
63  * This value is kept at sysctl_sched_latency/sysctl_sched_min_granularity
64  */
65 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
66
67 /*
68  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
69  * parent will (try to) run first.
70  */
71 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
72
73 /*
74  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
75  *
76  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
77  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
78  * have immediate wakeup/sleep latencies.
79  *
80  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
81  */
82 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity                    = 1000000UL;
83 static unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity  = 1000000UL;
84
85 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost    = 500000UL;
86
87 int sched_thermal_decay_shift;
88 static int __init setup_sched_thermal_decay_shift(char *str)
89 {
90         int _shift = 0;
91
92         if (kstrtoint(str, 0, &_shift))
93                 pr_warn("Unable to set scheduler thermal pressure decay shift parameter\n");
94
95         sched_thermal_decay_shift = clamp(_shift, 0, 10);
96         return 1;
97 }
98 __setup("sched_thermal_decay_shift=", setup_sched_thermal_decay_shift);
99
100 #ifdef CONFIG_SMP
101 /*
102  * For asym packing, by default the lower numbered CPU has higher priority.
103  */
104 int __weak arch_asym_cpu_priority(int cpu)
105 {
106         return -cpu;
107 }
108
109 /*
110  * The margin used when comparing utilization with CPU capacity.
111  *
112  * (default: ~20%)
113  */
114 #define fits_capacity(cap, max) ((cap) * 1280 < (max) * 1024)
115
116 /*
117  * The margin used when comparing CPU capacities.
118  * is 'cap1' noticeably greater than 'cap2'
119  *
120  * (default: ~5%)
121  */
122 #define capacity_greater(cap1, cap2) ((cap1) * 1024 > (cap2) * 1078)
123 #endif
124
125 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
126 /*
127  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
128  * each time a cfs_rq requests quota.
129  *
130  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
131  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
132  * we will always only issue the remaining available time.
133  *
134  * (default: 5 msec, units: microseconds)
135  */
136 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice           = 5000UL;
137 #endif
138
139 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
140 {
141         lw->weight += inc;
142         lw->inv_weight = 0;
143 }
144
145 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
146 {
147         lw->weight -= dec;
148         lw->inv_weight = 0;
149 }
150
151 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
152 {
153         lw->weight = w;
154         lw->inv_weight = 0;
155 }
156
157 /*
158  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
159  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
160  * to users decreases. But the relationship is not linear,
161  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
162  * number of CPUs.
163  *
164  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
165  */
166 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
167 {
168         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
169         unsigned int factor;
170
171         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
172         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
173                 factor = 1;
174                 break;
175         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
176                 factor = cpus;
177                 break;
178         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
179         default:
180                 factor = 1 + ilog2(cpus);
181                 break;
182         }
183
184         return factor;
185 }
186
187 static void update_sysctl(void)
188 {
189         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
190
191 #define SET_SYSCTL(name) \
192         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
193         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
194         SET_SYSCTL(sched_latency);
195         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
196 #undef SET_SYSCTL
197 }
198
199 void __init sched_init_granularity(void)
200 {
201         update_sysctl();
202 }
203
204 #define WMULT_CONST     (~0U)
205 #define WMULT_SHIFT     32
206
207 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
208 {
209         unsigned long w;
210
211         if (likely(lw->inv_weight))
212                 return;
213
214         w = scale_load_down(lw->weight);
215
216         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
217                 lw->inv_weight = 1;
218         else if (unlikely(!w))
219                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
220         else
221                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
222 }
223
224 /*
225  * delta_exec * weight / lw.weight
226  *   OR
227  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
228  *
229  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e sched_prio_to_wmult[], in which case
230  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
231  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
232  *
233  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
234  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
235  */
236 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
237 {
238         u64 fact = scale_load_down(weight);
239         u32 fact_hi = (u32)(fact >> 32);
240         int shift = WMULT_SHIFT;
241         int fs;
242
243         __update_inv_weight(lw);
244
245         if (unlikely(fact_hi)) {
246                 fs = fls(fact_hi);
247                 shift -= fs;
248                 fact >>= fs;
249         }
250
251         fact = mul_u32_u32(fact, lw->inv_weight);
252
253         fact_hi = (u32)(fact >> 32);
254         if (fact_hi) {
255                 fs = fls(fact_hi);
256                 shift -= fs;
257                 fact >>= fs;
258         }
259
260         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
261 }
262
263
264 const struct sched_class fair_sched_class;
265
266 /**************************************************************
267  * CFS operations on generic schedulable entities:
268  */
269
270 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
271
272 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
273 #define for_each_sched_entity(se) \
274                 for (; se; se = se->parent)
275
276 static inline void cfs_rq_tg_path(struct cfs_rq *cfs_rq, char *path, int len)
277 {
278         if (!path)
279                 return;
280
281         if (cfs_rq && task_group_is_autogroup(cfs_rq->tg))
282                 autogroup_path(cfs_rq->tg, path, len);
283         else if (cfs_rq && cfs_rq->tg->css.cgroup)
284                 cgroup_path(cfs_rq->tg->css.cgroup, path, len);
285         else
286                 strlcpy(path, "(null)", len);
287 }
288
289 static inline bool list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
290 {
291         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
292         int cpu = cpu_of(rq);
293
294         if (cfs_rq->on_list)
295                 return rq->tmp_alone_branch == &rq->leaf_cfs_rq_list;
296
297         cfs_rq->on_list = 1;
298
299         /*
300          * Ensure we either appear before our parent (if already
301          * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
302          * enqueued. The fact that we always enqueue bottom-up
303          * reduces this to two cases and a special case for the root
304          * cfs_rq. Furthermore, it also means that we will always reset
305          * tmp_alone_branch either when the branch is connected
306          * to a tree or when we reach the top of the tree
307          */
308         if (cfs_rq->tg->parent &&
309             cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->on_list) {
310                 /*
311                  * If parent is already on the list, we add the child
312                  * just before. Thanks to circular linked property of
313                  * the list, this means to put the child at the tail
314                  * of the list that starts by parent.
315                  */
316                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
317                         &(cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->leaf_cfs_rq_list));
318                 /*
319                  * The branch is now connected to its tree so we can
320                  * reset tmp_alone_branch to the beginning of the
321                  * list.
322                  */
323                 rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
324                 return true;
325         }
326
327         if (!cfs_rq->tg->parent) {
328                 /*
329                  * cfs rq without parent should be put
330                  * at the tail of the list.
331                  */
332                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
333                         &rq->leaf_cfs_rq_list);
334                 /*
335                  * We have reach the top of a tree so we can reset
336                  * tmp_alone_branch to the beginning of the list.
337                  */
338                 rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
339                 return true;
340         }
341
342         /*
343          * The parent has not already been added so we want to
344          * make sure that it will be put after us.
345          * tmp_alone_branch points to the begin of the branch
346          * where we will add parent.
347          */
348         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list, rq->tmp_alone_branch);
349         /*
350          * update tmp_alone_branch to points to the new begin
351          * of the branch
352          */
353         rq->tmp_alone_branch = &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list;
354         return false;
355 }
356
357 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
358 {
359         if (cfs_rq->on_list) {
360                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
361
362                 /*
363                  * With cfs_rq being unthrottled/throttled during an enqueue,
364                  * it can happen the tmp_alone_branch points the a leaf that
365                  * we finally want to del. In this case, tmp_alone_branch moves
366                  * to the prev element but it will point to rq->leaf_cfs_rq_list
367                  * at the end of the enqueue.
368                  */
369                 if (rq->tmp_alone_branch == &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list)
370                         rq->tmp_alone_branch = cfs_rq->leaf_cfs_rq_list.prev;
371
372                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
373                 cfs_rq->on_list = 0;
374         }
375 }
376
377 static inline void assert_list_leaf_cfs_rq(struct rq *rq)
378 {
379         SCHED_WARN_ON(rq->tmp_alone_branch != &rq->leaf_cfs_rq_list);
380 }
381
382 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
383 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)                      \
384         list_for_each_entry_safe(cfs_rq, pos, &rq->leaf_cfs_rq_list,    \
385                                  leaf_cfs_rq_list)
386
387 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
388 static inline struct cfs_rq *
389 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
390 {
391         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
392                 return se->cfs_rq;
393
394         return NULL;
395 }
396
397 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
398 {
399         return se->parent;
400 }
401
402 static void
403 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
404 {
405         int se_depth, pse_depth;
406
407         /*
408          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
409          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
410          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
411          * parent.
412          */
413
414         /* First walk up until both entities are at same depth */
415         se_depth = (*se)->depth;
416         pse_depth = (*pse)->depth;
417
418         while (se_depth > pse_depth) {
419                 se_depth--;
420                 *se = parent_entity(*se);
421         }
422
423         while (pse_depth > se_depth) {
424                 pse_depth--;
425                 *pse = parent_entity(*pse);
426         }
427
428         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
429                 *se = parent_entity(*se);
430                 *pse = parent_entity(*pse);
431         }
432 }
433
434 static int tg_is_idle(struct task_group *tg)
435 {
436         return tg->idle > 0;
437 }
438
439 static int cfs_rq_is_idle(struct cfs_rq *cfs_rq)
440 {
441         return cfs_rq->idle > 0;
442 }
443
444 static int se_is_idle(struct sched_entity *se)
445 {
446         if (entity_is_task(se))
447                 return task_has_idle_policy(task_of(se));
448         return cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se));
449 }
450
451 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
452
453 #define for_each_sched_entity(se) \
454                 for (; se; se = NULL)
455
456 static inline void cfs_rq_tg_path(struct cfs_rq *cfs_rq, char *path, int len)
457 {
458         if (path)
459                 strlcpy(path, "(null)", len);
460 }
461
462 static inline bool list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
463 {
464         return true;
465 }
466
467 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
468 {
469 }
470
471 static inline void assert_list_leaf_cfs_rq(struct rq *rq)
472 {
473 }
474
475 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)      \
476                 for (cfs_rq = &rq->cfs, pos = NULL; cfs_rq; cfs_rq = pos)
477
478 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
479 {
480         return NULL;
481 }
482
483 static inline void
484 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
485 {
486 }
487
488 static inline int tg_is_idle(struct task_group *tg)
489 {
490         return 0;
491 }
492
493 static int cfs_rq_is_idle(struct cfs_rq *cfs_rq)
494 {
495         return 0;
496 }
497
498 static int se_is_idle(struct sched_entity *se)
499 {
500         return 0;
501 }
502
503 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
504
505 static __always_inline
506 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
507
508 /**************************************************************
509  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
510  */
511
512 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
513 {
514         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
515         if (delta > 0)
516                 max_vruntime = vruntime;
517
518         return max_vruntime;
519 }
520
521 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
522 {
523         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
524         if (delta < 0)
525                 min_vruntime = vruntime;
526
527         return min_vruntime;
528 }
529
530 static inline bool entity_before(struct sched_entity *a,
531                                 struct sched_entity *b)
532 {
533         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
534 }
535
536 #define __node_2_se(node) \
537         rb_entry((node), struct sched_entity, run_node)
538
539 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
540 {
541         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
542         struct rb_node *leftmost = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
543
544         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
545
546         if (curr) {
547                 if (curr->on_rq)
548                         vruntime = curr->vruntime;
549                 else
550                         curr = NULL;
551         }
552
553         if (leftmost) { /* non-empty tree */
554                 struct sched_entity *se = __node_2_se(leftmost);
555
556                 if (!curr)
557                         vruntime = se->vruntime;
558                 else
559                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
560         }
561
562         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
563         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
564 #ifndef CONFIG_64BIT
565         smp_wmb();
566         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
567 #endif
568 }
569
570 static inline bool __entity_less(struct rb_node *a, const struct rb_node *b)
571 {
572         return entity_before(__node_2_se(a), __node_2_se(b));
573 }
574
575 /*
576  * Enqueue an entity into the rb-tree:
577  */
578 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
579 {
580         rb_add_cached(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline, __entity_less);
581 }
582
583 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
584 {
585         rb_erase_cached(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
586 }
587
588 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
589 {
590         struct rb_node *left = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
591
592         if (!left)
593                 return NULL;
594
595         return __node_2_se(left);
596 }
597
598 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
599 {
600         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
601
602         if (!next)
603                 return NULL;
604
605         return __node_2_se(next);
606 }
607
608 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
609 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
610 {
611         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline.rb_root);
612
613         if (!last)
614                 return NULL;
615
616         return __node_2_se(last);
617 }
618
619 /**************************************************************
620  * Scheduling class statistics methods:
621  */
622
623 int sched_update_scaling(void)
624 {
625         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
626
627         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
628                                         sysctl_sched_min_granularity);
629
630 #define WRT_SYSCTL(name) \
631         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
632         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
633         WRT_SYSCTL(sched_latency);
634         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
635 #undef WRT_SYSCTL
636
637         return 0;
638 }
639 #endif
640
641 /*
642  * delta /= w
643  */
644 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
645 {
646         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
647                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
648
649         return delta;
650 }
651
652 /*
653  * The idea is to set a period in which each task runs once.
654  *
655  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
656  * this period because otherwise the slices get too small.
657  *
658  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
659  */
660 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
661 {
662         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
663                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
664         else
665                 return sysctl_sched_latency;
666 }
667
668 /*
669  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
670  * proportional to the weight.
671  *
672  * s = p*P[w/rw]
673  */
674 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
675 {
676         unsigned int nr_running = cfs_rq->nr_running;
677         u64 slice;
678
679         if (sched_feat(ALT_PERIOD))
680                 nr_running = rq_of(cfs_rq)->cfs.h_nr_running;
681
682         slice = __sched_period(nr_running + !se->on_rq);
683
684         for_each_sched_entity(se) {
685                 struct load_weight *load;
686                 struct load_weight lw;
687
688                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
689                 load = &cfs_rq->load;
690
691                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
692                         lw = cfs_rq->load;
693
694                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
695                         load = &lw;
696                 }
697                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
698         }
699
700         if (sched_feat(BASE_SLICE))
701                 slice = max(slice, (u64)sysctl_sched_min_granularity);
702
703         return slice;
704 }
705
706 /*
707  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
708  *
709  * vs = s/w
710  */
711 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
712 {
713         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
714 }
715
716 #include "pelt.h"
717 #ifdef CONFIG_SMP
718
719 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev_cpu, int cpu);
720 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
721 static unsigned long capacity_of(int cpu);
722
723 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
724 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
725 {
726         struct sched_avg *sa = &se->avg;
727
728         memset(sa, 0, sizeof(*sa));
729
730         /*
731          * Tasks are initialized with full load to be seen as heavy tasks until
732          * they get a chance to stabilize to their real load level.
733          * Group entities are initialized with zero load to reflect the fact that
734          * nothing has been attached to the task group yet.
735          */
736         if (entity_is_task(se))
737                 sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
738
739         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
740 }
741
742 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
743
744 /*
745  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
746  * based on the cfs_rq's current util_avg:
747  *
748  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
749  *
750  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
751  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
752  * as when the series is a harmonic series.
753  *
754  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
755  * only 1/2 of the left utilization budget:
756  *
757  *   util_avg_cap = (cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
758  *
759  * where n denotes the nth task and cpu_scale the CPU capacity.
760  *
761  * For example, for a CPU with 1024 of capacity, a simplest series from
762  * the beginning would be like:
763  *
764  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
765  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
766  *
767  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
768  * if util_avg > util_avg_cap.
769  */
770 void post_init_entity_util_avg(struct task_struct *p)
771 {
772         struct sched_entity *se = &p->se;
773         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
774         struct sched_avg *sa = &se->avg;
775         long cpu_scale = arch_scale_cpu_capacity(cpu_of(rq_of(cfs_rq)));
776         long cap = (long)(cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
777
778         if (cap > 0) {
779                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
780                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
781                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
782
783                         if (sa->util_avg > cap)
784                                 sa->util_avg = cap;
785                 } else {
786                         sa->util_avg = cap;
787                 }
788         }
789
790         sa->runnable_avg = sa->util_avg;
791
792         if (p->sched_class != &fair_sched_class) {
793                 /*
794                  * For !fair tasks do:
795                  *
796                 update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
797                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
798                 switched_from_fair(rq, p);
799                  *
800                  * such that the next switched_to_fair() has the
801                  * expected state.
802                  */
803                 se->avg.last_update_time = cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
804                 return;
805         }
806
807         attach_entity_cfs_rq(se);
808 }
809
810 #else /* !CONFIG_SMP */
811 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
812 {
813 }
814 void post_init_entity_util_avg(struct task_struct *p)
815 {
816 }
817 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
818 {
819 }
820 #endif /* CONFIG_SMP */
821
822 /*
823  * Update the current task's runtime statistics.
824  */
825 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
826 {
827         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
828         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
829         u64 delta_exec;
830
831         if (unlikely(!curr))
832                 return;
833
834         delta_exec = now - curr->exec_start;
835         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
836                 return;
837
838         curr->exec_start = now;
839
840         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
841                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
842
843         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
844         schedstat_add(cfs_rq->exec_clock, delta_exec);
845
846         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
847         update_min_vruntime(cfs_rq);
848
849         if (entity_is_task(curr)) {
850                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
851
852                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
853                 cgroup_account_cputime(curtask, delta_exec);
854                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
855         }
856
857         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
858 }
859
860 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
861 {
862         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
863 }
864
865 static inline void
866 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
867 {
868         u64 wait_start, prev_wait_start;
869
870         if (!schedstat_enabled())
871                 return;
872
873         wait_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
874         prev_wait_start = schedstat_val(se->statistics.wait_start);
875
876         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)) &&
877             likely(wait_start > prev_wait_start))
878                 wait_start -= prev_wait_start;
879
880         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, wait_start);
881 }
882
883 static inline void
884 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
885 {
886         struct task_struct *p;
887         u64 delta;
888
889         if (!schedstat_enabled())
890                 return;
891
892         /*
893          * When the sched_schedstat changes from 0 to 1, some sched se
894          * maybe already in the runqueue, the se->statistics.wait_start
895          * will be 0.So it will let the delta wrong. We need to avoid this
896          * scenario.
897          */
898         if (unlikely(!schedstat_val(se->statistics.wait_start)))
899                 return;
900
901         delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - schedstat_val(se->statistics.wait_start);
902
903         if (entity_is_task(se)) {
904                 p = task_of(se);
905                 if (task_on_rq_migrating(p)) {
906                         /*
907                          * Preserve migrating task's wait time so wait_start
908                          * time stamp can be adjusted to accumulate wait time
909                          * prior to migration.
910                          */
911                         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, delta);
912                         return;
913                 }
914                 trace_sched_stat_wait(p, delta);
915         }
916
917         __schedstat_set(se->statistics.wait_max,
918                       max(schedstat_val(se->statistics.wait_max), delta));
919         __schedstat_inc(se->statistics.wait_count);
920         __schedstat_add(se->statistics.wait_sum, delta);
921         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
922 }
923
924 static inline void
925 update_stats_enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
926 {
927         struct task_struct *tsk = NULL;
928         u64 sleep_start, block_start;
929
930         if (!schedstat_enabled())
931                 return;
932
933         sleep_start = schedstat_val(se->statistics.sleep_start);
934         block_start = schedstat_val(se->statistics.block_start);
935
936         if (entity_is_task(se))
937                 tsk = task_of(se);
938
939         if (sleep_start) {
940                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - sleep_start;
941
942                 if ((s64)delta < 0)
943                         delta = 0;
944
945                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.sleep_max)))
946                         __schedstat_set(se->statistics.sleep_max, delta);
947
948                 __schedstat_set(se->statistics.sleep_start, 0);
949                 __schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
950
951                 if (tsk) {
952                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
953                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
954                 }
955         }
956         if (block_start) {
957                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - block_start;
958
959                 if ((s64)delta < 0)
960                         delta = 0;
961
962                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.block_max)))
963                         __schedstat_set(se->statistics.block_max, delta);
964
965                 __schedstat_set(se->statistics.block_start, 0);
966                 __schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
967
968                 if (tsk) {
969                         if (tsk->in_iowait) {
970                                 __schedstat_add(se->statistics.iowait_sum, delta);
971                                 __schedstat_inc(se->statistics.iowait_count);
972                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
973                         }
974
975                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
976
977                         /*
978                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
979                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
980                          * amount of time that the task spent sleeping:
981                          */
982                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
983                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
984                                                 (void *)get_wchan(tsk),
985                                                 delta >> 20);
986                         }
987                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
988                 }
989         }
990 }
991
992 /*
993  * Task is being enqueued - update stats:
994  */
995 static inline void
996 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
997 {
998         if (!schedstat_enabled())
999                 return;
1000
1001         /*
1002          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
1003          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
1004          */
1005         if (se != cfs_rq->curr)
1006                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
1007
1008         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
1009                 update_stats_enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
1010 }
1011
1012 static inline void
1013 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
1014 {
1015
1016         if (!schedstat_enabled())
1017                 return;
1018
1019         /*
1020          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
1021          * waiting task:
1022          */
1023         if (se != cfs_rq->curr)
1024                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
1025
1026         if ((flags & DEQUEUE_SLEEP) && entity_is_task(se)) {
1027                 struct task_struct *tsk = task_of(se);
1028                 unsigned int state;
1029
1030                 /* XXX racy against TTWU */
1031                 state = READ_ONCE(tsk->__state);
1032                 if (state & TASK_INTERRUPTIBLE)
1033                         __schedstat_set(se->statistics.sleep_start,
1034                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1035                 if (state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
1036                         __schedstat_set(se->statistics.block_start,
1037                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1038         }
1039 }
1040
1041 /*
1042  * We are picking a new current task - update its stats:
1043  */
1044 static inline void
1045 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1046 {
1047         /*
1048          * We are starting a new run period:
1049          */
1050         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
1051 }
1052
1053 /**************************************************
1054  * Scheduling class queueing methods:
1055  */
1056
1057 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1058 /*
1059  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
1060  * calculated based on the tasks virtual memory size and
1061  * numa_balancing_scan_size.
1062  */
1063 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
1064 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
1065
1066 /* Portion of address space to scan in MB */
1067 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
1068
1069 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
1070 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
1071
1072 struct numa_group {
1073         refcount_t refcount;
1074
1075         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
1076         int nr_tasks;
1077         pid_t gid;
1078         int active_nodes;
1079
1080         struct rcu_head rcu;
1081         unsigned long total_faults;
1082         unsigned long max_faults_cpu;
1083         /*
1084          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
1085          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
1086          * more by CPU use than by memory faults.
1087          */
1088         unsigned long *faults_cpu;
1089         unsigned long faults[];
1090 };
1091
1092 /*
1093  * For functions that can be called in multiple contexts that permit reading
1094  * ->numa_group (see struct task_struct for locking rules).
1095  */
1096 static struct numa_group *deref_task_numa_group(struct task_struct *p)
1097 {
1098         return rcu_dereference_check(p->numa_group, p == current ||
1099                 (lockdep_is_held(__rq_lockp(task_rq(p))) && !READ_ONCE(p->on_cpu)));
1100 }
1101
1102 static struct numa_group *deref_curr_numa_group(struct task_struct *p)
1103 {
1104         return rcu_dereference_protected(p->numa_group, p == current);
1105 }
1106
1107 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng);
1108 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng);
1109
1110 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
1111 {
1112         unsigned long rss = 0;
1113         unsigned long nr_scan_pages;
1114
1115         /*
1116          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
1117          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
1118          * on resident pages
1119          */
1120         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
1121         rss = get_mm_rss(p->mm);
1122         if (!rss)
1123                 rss = nr_scan_pages;
1124
1125         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
1126         return rss / nr_scan_pages;
1127 }
1128
1129 /* For sanity's sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
1130 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
1131
1132 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
1133 {
1134         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
1135         unsigned int scan, floor;
1136         unsigned int windows = 1;
1137
1138         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
1139                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
1140         floor = 1000 / windows;
1141
1142         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
1143         return max_t(unsigned int, floor, scan);
1144 }
1145
1146 static unsigned int task_scan_start(struct task_struct *p)
1147 {
1148         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1149         unsigned long period = smin;
1150         struct numa_group *ng;
1151
1152         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1153         rcu_read_lock();
1154         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
1155         if (ng) {
1156                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1157                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1158
1159                 period *= refcount_read(&ng->refcount);
1160                 period *= shared + 1;
1161                 period /= private + shared + 1;
1162         }
1163         rcu_read_unlock();
1164
1165         return max(smin, period);
1166 }
1167
1168 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
1169 {
1170         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1171         unsigned long smax;
1172         struct numa_group *ng;
1173
1174         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
1175         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
1176
1177         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1178         ng = deref_curr_numa_group(p);
1179         if (ng) {
1180                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1181                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1182                 unsigned long period = smax;
1183
1184                 period *= refcount_read(&ng->refcount);
1185                 period *= shared + 1;
1186                 period /= private + shared + 1;
1187
1188                 smax = max(smax, period);
1189         }
1190
1191         return max(smin, smax);
1192 }
1193
1194 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1195 {
1196         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE);
1197         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1198 }
1199
1200 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1201 {
1202         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE);
1203         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1204 }
1205
1206 /* Shared or private faults. */
1207 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1208
1209 /* Memory and CPU locality */
1210 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1211
1212 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1213 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1214
1215 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1216 {
1217         struct numa_group *ng;
1218         pid_t gid = 0;
1219
1220         rcu_read_lock();
1221         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
1222         if (ng)
1223                 gid = ng->gid;
1224         rcu_read_unlock();
1225
1226         return gid;
1227 }
1228
1229 /*
1230  * The averaged statistics, shared & private, memory & CPU,
1231  * occupy the first half of the array. The second half of the
1232  * array is for current counters, which are averaged into the
1233  * first set by task_numa_placement.
1234  */
1235 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1236 {
1237         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1238 }
1239
1240 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1241 {
1242         if (!p->numa_faults)
1243                 return 0;
1244
1245         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1246                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1247 }
1248
1249 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1250 {
1251         struct numa_group *ng = deref_task_numa_group(p);
1252
1253         if (!ng)
1254                 return 0;
1255
1256         return ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1257                 ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1258 }
1259
1260 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1261 {
1262         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1263                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1264 }
1265
1266 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng)
1267 {
1268         unsigned long faults = 0;
1269         int node;
1270
1271         for_each_online_node(node) {
1272                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
1273         }
1274
1275         return faults;
1276 }
1277
1278 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng)
1279 {
1280         unsigned long faults = 0;
1281         int node;
1282
1283         for_each_online_node(node) {
1284                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
1285         }
1286
1287         return faults;
1288 }
1289
1290 /*
1291  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1292  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1293  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1294  */
1295 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1296
1297 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1298 {
1299         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1300 }
1301
1302 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1303 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1304                                         int maxdist, bool task)
1305 {
1306         unsigned long score = 0;
1307         int node;
1308
1309         /*
1310          * All nodes are directly connected, and the same distance
1311          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1312          */
1313         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1314                 return 0;
1315
1316         /*
1317          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1318          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1319          */
1320         for_each_online_node(node) {
1321                 unsigned long faults;
1322                 int dist = node_distance(nid, node);
1323
1324                 /*
1325                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1326                  * for placement; nid was already counted.
1327                  */
1328                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
1329                         continue;
1330
1331                 /*
1332                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1333                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1334                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1335                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1336                  * of each group. Skip other nodes.
1337                  */
1338                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1339                                         dist >= maxdist)
1340                         continue;
1341
1342                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1343                 if (task)
1344                         faults = task_faults(p, node);
1345                 else
1346                         faults = group_faults(p, node);
1347
1348                 /*
1349                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1350                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1351                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1352                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1353                  * The further away a node is, the less the faults count.
1354                  * This seems to result in good task placement.
1355                  */
1356                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1357                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1358                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1359                 }
1360
1361                 score += faults;
1362         }
1363
1364         return score;
1365 }
1366
1367 /*
1368  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1369  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1370  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1371  * evenly spread out between numa nodes.
1372  */
1373 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1374                                         int dist)
1375 {
1376         unsigned long faults, total_faults;
1377
1378         if (!p->numa_faults)
1379                 return 0;
1380
1381         total_faults = p->total_numa_faults;
1382
1383         if (!total_faults)
1384                 return 0;
1385
1386         faults = task_faults(p, nid);
1387         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1388
1389         return 1000 * faults / total_faults;
1390 }
1391
1392 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1393                                          int dist)
1394 {
1395         struct numa_group *ng = deref_task_numa_group(p);
1396         unsigned long faults, total_faults;
1397
1398         if (!ng)
1399                 return 0;
1400
1401         total_faults = ng->total_faults;
1402
1403         if (!total_faults)
1404                 return 0;
1405
1406         faults = group_faults(p, nid);
1407         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1408
1409         return 1000 * faults / total_faults;
1410 }
1411
1412 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1413                                 int src_nid, int dst_cpu)
1414 {
1415         struct numa_group *ng = deref_curr_numa_group(p);
1416         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1417         int last_cpupid, this_cpupid;
1418
1419         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1420         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1421
1422         /*
1423          * Allow first faults or private faults to migrate immediately early in
1424          * the lifetime of a task. The magic number 4 is based on waiting for
1425          * two full passes of the "multi-stage node selection" test that is
1426          * executed below.
1427          */
1428         if ((p->numa_preferred_nid == NUMA_NO_NODE || p->numa_scan_seq <= 4) &&
1429             (cpupid_pid_unset(last_cpupid) || cpupid_match_pid(p, last_cpupid)))
1430                 return true;
1431
1432         /*
1433          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1434          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1435          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1436          *
1437          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1438          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1439          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1440          *
1441          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1442          * same result twice in a row, given these samples are fully
1443          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1444          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1445          *
1446          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1447          * act on an unlikely task<->page relation.
1448          */
1449         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1450                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1451                 return false;
1452
1453         /* Always allow migrate on private faults */
1454         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1455                 return true;
1456
1457         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1458         if (!ng)
1459                 return true;
1460
1461         /*
1462          * Destination node is much more heavily used than the source
1463          * node? Allow migration.
1464          */
1465         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1466                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1467                 return true;
1468
1469         /*
1470          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1471          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1472          *
1473          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1474          * --------------- * - > ---------------
1475          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1476          */
1477         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1478                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1479 }
1480
1481 /*
1482  * 'numa_type' describes the node at the moment of load balancing.
1483  */
1484 enum numa_type {
1485         /* The node has spare capacity that can be used to run more tasks.  */
1486         node_has_spare = 0,
1487         /*
1488          * The node is fully used and the tasks don't compete for more CPU
1489          * cycles. Nevertheless, some tasks might wait before running.
1490          */
1491         node_fully_busy,
1492         /*
1493          * The node is overloaded and can't provide expected CPU cycles to all
1494          * tasks.
1495          */
1496         node_overloaded
1497 };
1498
1499 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1500 struct numa_stats {
1501         unsigned long load;
1502         unsigned long runnable;
1503         unsigned long util;
1504         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1505         unsigned long compute_capacity;
1506         unsigned int nr_running;
1507         unsigned int weight;
1508         enum numa_type node_type;
1509         int idle_cpu;
1510 };
1511
1512 static inline bool is_core_idle(int cpu)
1513 {
1514 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
1515         int sibling;
1516
1517         for_each_cpu(sibling, cpu_smt_mask(cpu)) {
1518                 if (cpu == sibling)
1519                         continue;
1520
1521                 if (!idle_cpu(sibling))
1522                         return false;
1523         }
1524 #endif
1525
1526         return true;
1527 }
1528
1529 struct task_numa_env {
1530         struct task_struct *p;
1531
1532         int src_cpu, src_nid;
1533         int dst_cpu, dst_nid;
1534
1535         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1536
1537         int imbalance_pct;
1538         int dist;
1539
1540         struct task_struct *best_task;
1541         long best_imp;
1542         int best_cpu;
1543 };
1544
1545 static unsigned long cpu_load(struct rq *rq);
1546 static unsigned long cpu_runnable(struct rq *rq);
1547 static unsigned long cpu_util(int cpu);
1548 static inline long adjust_numa_imbalance(int imbalance,
1549                                         int dst_running, int dst_weight);
1550
1551 static inline enum
1552 numa_type numa_classify(unsigned int imbalance_pct,
1553                          struct numa_stats *ns)
1554 {
1555         if ((ns->nr_running > ns->weight) &&
1556             (((ns->compute_capacity * 100) < (ns->util * imbalance_pct)) ||
1557              ((ns->compute_capacity * imbalance_pct) < (ns->runnable * 100))))
1558                 return node_overloaded;
1559
1560         if ((ns->nr_running < ns->weight) ||
1561             (((ns->compute_capacity * 100) > (ns->util * imbalance_pct)) &&
1562              ((ns->compute_capacity * imbalance_pct) > (ns->runnable * 100))))
1563                 return node_has_spare;
1564
1565         return node_fully_busy;
1566 }
1567
1568 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
1569 /* Forward declarations of select_idle_sibling helpers */
1570 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def);
1571 static inline int numa_idle_core(int idle_core, int cpu)
1572 {
1573         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present) ||
1574             idle_core >= 0 || !test_idle_cores(cpu, false))
1575                 return idle_core;
1576
1577         /*
1578          * Prefer cores instead of packing HT siblings
1579          * and triggering future load balancing.
1580          */
1581         if (is_core_idle(cpu))
1582                 idle_core = cpu;
1583
1584         return idle_core;
1585 }
1586 #else
1587 static inline int numa_idle_core(int idle_core, int cpu)
1588 {
1589         return idle_core;
1590 }
1591 #endif
1592
1593 /*
1594  * Gather all necessary information to make NUMA balancing placement
1595  * decisions that are compatible with standard load balancer. This
1596  * borrows code and logic from update_sg_lb_stats but sharing a
1597  * common implementation is impractical.
1598  */
1599 static void update_numa_stats(struct task_numa_env *env,
1600                               struct numa_stats *ns, int nid,
1601                               bool find_idle)
1602 {
1603         int cpu, idle_core = -1;
1604
1605         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1606         ns->idle_cpu = -1;
1607
1608         rcu_read_lock();
1609         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1610                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1611
1612                 ns->load += cpu_load(rq);
1613                 ns->runnable += cpu_runnable(rq);
1614                 ns->util += cpu_util(cpu);
1615                 ns->nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
1616                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1617
1618                 if (find_idle && !rq->nr_running && idle_cpu(cpu)) {
1619                         if (READ_ONCE(rq->numa_migrate_on) ||
1620                             !cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr))
1621                                 continue;
1622
1623                         if (ns->idle_cpu == -1)
1624                                 ns->idle_cpu = cpu;
1625
1626                         idle_core = numa_idle_core(idle_core, cpu);
1627                 }
1628         }
1629         rcu_read_unlock();
1630
1631         ns->weight = cpumask_weight(cpumask_of_node(nid));
1632
1633         ns->node_type = numa_classify(env->imbalance_pct, ns);
1634
1635         if (idle_core >= 0)
1636                 ns->idle_cpu = idle_core;
1637 }
1638
1639 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1640                              struct task_struct *p, long imp)
1641 {
1642         struct rq *rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1643
1644         /* Check if run-queue part of active NUMA balance. */
1645         if (env->best_cpu != env->dst_cpu && xchg(&rq->numa_migrate_on, 1)) {
1646                 int cpu;
1647                 int start = env->dst_cpu;
1648
1649                 /* Find alternative idle CPU. */
1650                 for_each_cpu_wrap(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid), start) {
1651                         if (cpu == env->best_cpu || !idle_cpu(cpu) ||
1652                             !cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr)) {
1653                                 continue;
1654                         }
1655
1656                         env->dst_cpu = cpu;
1657                         rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1658                         if (!xchg(&rq->numa_migrate_on, 1))
1659                                 goto assign;
1660                 }
1661
1662                 /* Failed to find an alternative idle CPU */
1663                 return;
1664         }
1665
1666 assign:
1667         /*
1668          * Clear previous best_cpu/rq numa-migrate flag, since task now
1669          * found a better CPU to move/swap.
1670          */
1671         if (env->best_cpu != -1 && env->best_cpu != env->dst_cpu) {
1672                 rq = cpu_rq(env->best_cpu);
1673                 WRITE_ONCE(rq->numa_migrate_on, 0);
1674         }
1675
1676         if (env->best_task)
1677                 put_task_struct(env->best_task);
1678         if (p)
1679                 get_task_struct(p);
1680
1681         env->best_task = p;
1682         env->best_imp = imp;
1683         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1684 }
1685
1686 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1687                                 struct task_numa_env *env)
1688 {
1689         long imb, old_imb;
1690         long orig_src_load, orig_dst_load;
1691         long src_capacity, dst_capacity;
1692
1693         /*
1694          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1695          *
1696          * src_load        dst_load
1697          * ------------ vs ---------
1698          * src_capacity    dst_capacity
1699          */
1700         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1701         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1702
1703         imb = abs(dst_load * src_capacity - src_load * dst_capacity);
1704
1705         orig_src_load = env->src_stats.load;
1706         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1707
1708         old_imb = abs(orig_dst_load * src_capacity - orig_src_load * dst_capacity);
1709
1710         /* Would this change make things worse? */
1711         return (imb > old_imb);
1712 }
1713
1714 /*
1715  * Maximum NUMA importance can be 1998 (2*999);
1716  * SMALLIMP @ 30 would be close to 1998/64.
1717  * Used to deter task migration.
1718  */
1719 #define SMALLIMP        30
1720
1721 /*
1722  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1723  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1724  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1725  * be exchanged with the source task
1726  */
1727 static bool task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1728                               long taskimp, long groupimp, bool maymove)
1729 {
1730         struct numa_group *cur_ng, *p_ng = deref_curr_numa_group(env->p);
1731         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1732         long imp = p_ng ? groupimp : taskimp;
1733         struct task_struct *cur;
1734         long src_load, dst_load;
1735         int dist = env->dist;
1736         long moveimp = imp;
1737         long load;
1738         bool stopsearch = false;
1739
1740         if (READ_ONCE(dst_rq->numa_migrate_on))
1741                 return false;
1742
1743         rcu_read_lock();
1744         cur = rcu_dereference(dst_rq->curr);
1745         if (cur && ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur)))
1746                 cur = NULL;
1747
1748         /*
1749          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1750          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1751          */
1752         if (cur == env->p) {
1753                 stopsearch = true;
1754                 goto unlock;
1755         }
1756
1757         if (!cur) {
1758                 if (maymove && moveimp >= env->best_imp)
1759                         goto assign;
1760                 else
1761                         goto unlock;
1762         }
1763
1764         /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu. */
1765         if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, cur->cpus_ptr))
1766                 goto unlock;
1767
1768         /*
1769          * Skip this swap candidate if it is not moving to its preferred
1770          * node and the best task is.
1771          */
1772         if (env->best_task &&
1773             env->best_task->numa_preferred_nid == env->src_nid &&
1774             cur->numa_preferred_nid != env->src_nid) {
1775                 goto unlock;
1776         }
1777
1778         /*
1779          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1780          * source and destination node. Calculate the total differential for
1781          * the source task and potential destination task. The more negative
1782          * the value is, the more remote accesses that would be expected to
1783          * be incurred if the tasks were swapped.
1784          *
1785          * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1786          * in any group then look only at task weights.
1787          */
1788         cur_ng = rcu_dereference(cur->numa_group);
1789         if (cur_ng == p_ng) {
1790                 imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1791                       task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1792                 /*
1793                  * Add some hysteresis to prevent swapping the
1794                  * tasks within a group over tiny differences.
1795                  */
1796                 if (cur_ng)
1797                         imp -= imp / 16;
1798         } else {
1799                 /*
1800                  * Compare the group weights. If a task is all by itself
1801                  * (not part of a group), use the task weight instead.
1802                  */
1803                 if (cur_ng && p_ng)
1804                         imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1805                                group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1806                 else
1807                         imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1808                                task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1809         }
1810
1811         /* Discourage picking a task already on its preferred node */
1812         if (cur->numa_preferred_nid == env->dst_nid)
1813                 imp -= imp / 16;
1814
1815         /*
1816          * Encourage picking a task that moves to its preferred node.
1817          * This potentially makes imp larger than it's maximum of
1818          * 1998 (see SMALLIMP and task_weight for why) but in this
1819          * case, it does not matter.
1820          */
1821         if (cur->numa_preferred_nid == env->src_nid)
1822                 imp += imp / 8;
1823
1824         if (maymove && moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1825                 imp = moveimp;
1826                 cur = NULL;
1827                 goto assign;
1828         }
1829
1830         /*
1831          * Prefer swapping with a task moving to its preferred node over a
1832          * task that is not.
1833          */
1834         if (env->best_task && cur->numa_preferred_nid == env->src_nid &&
1835             env->best_task->numa_preferred_nid != env->src_nid) {
1836                 goto assign;
1837         }
1838
1839         /*
1840          * If the NUMA importance is less than SMALLIMP,
1841          * task migration might only result in ping pong
1842          * of tasks and also hurt performance due to cache
1843          * misses.
1844          */
1845         if (imp < SMALLIMP || imp <= env->best_imp + SMALLIMP / 2)
1846                 goto unlock;
1847
1848         /*
1849          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1850          */
1851         load = task_h_load(env->p) - task_h_load(cur);
1852         if (!load)
1853                 goto assign;
1854
1855         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1856         src_load = env->src_stats.load - load;
1857
1858         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1859                 goto unlock;
1860
1861 assign:
1862         /* Evaluate an idle CPU for a task numa move. */
1863         if (!cur) {
1864                 int cpu = env->dst_stats.idle_cpu;
1865
1866                 /* Nothing cached so current CPU went idle since the search. */
1867                 if (cpu < 0)
1868                         cpu = env->dst_cpu;
1869
1870                 /*
1871                  * If the CPU is no longer truly idle and the previous best CPU
1872                  * is, keep using it.
1873                  */
1874                 if (!idle_cpu(cpu) && env->best_cpu >= 0 &&
1875                     idle_cpu(env->best_cpu)) {
1876                         cpu = env->best_cpu;
1877                 }
1878
1879                 env->dst_cpu = cpu;
1880         }
1881
1882         task_numa_assign(env, cur, imp);
1883
1884         /*
1885          * If a move to idle is allowed because there is capacity or load
1886          * balance improves then stop the search. While a better swap
1887          * candidate may exist, a search is not free.
1888          */
1889         if (maymove && !cur && env->best_cpu >= 0 && idle_cpu(env->best_cpu))
1890                 stopsearch = true;
1891
1892         /*
1893          * If a swap candidate must be identified and the current best task
1894          * moves its preferred node then stop the search.
1895          */
1896         if (!maymove && env->best_task &&
1897             env->best_task->numa_preferred_nid == env->src_nid) {
1898                 stopsearch = true;
1899         }
1900 unlock:
1901         rcu_read_unlock();
1902
1903         return stopsearch;
1904 }
1905
1906 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1907                                 long taskimp, long groupimp)
1908 {
1909         bool maymove = false;
1910         int cpu;
1911
1912         /*
1913          * If dst node has spare capacity, then check if there is an
1914          * imbalance that would be overruled by the load balancer.
1915          */
1916         if (env->dst_stats.node_type == node_has_spare) {
1917                 unsigned int imbalance;
1918                 int src_running, dst_running;
1919
1920                 /*
1921                  * Would movement cause an imbalance? Note that if src has
1922                  * more running tasks that the imbalance is ignored as the
1923                  * move improves the imbalance from the perspective of the
1924                  * CPU load balancer.
1925                  * */
1926                 src_running = env->src_stats.nr_running - 1;
1927                 dst_running = env->dst_stats.nr_running + 1;
1928                 imbalance = max(0, dst_running - src_running);
1929                 imbalance = adjust_numa_imbalance(imbalance, dst_running,
1930                                                         env->dst_stats.weight);
1931
1932                 /* Use idle CPU if there is no imbalance */
1933                 if (!imbalance) {
1934                         maymove = true;
1935                         if (env->dst_stats.idle_cpu >= 0) {
1936                                 env->dst_cpu = env->dst_stats.idle_cpu;
1937                                 task_numa_assign(env, NULL, 0);
1938                                 return;
1939                         }
1940                 }
1941         } else {
1942                 long src_load, dst_load, load;
1943                 /*
1944                  * If the improvement from just moving env->p direction is better
1945                  * than swapping tasks around, check if a move is possible.
1946                  */
1947                 load = task_h_load(env->p);
1948                 dst_load = env->dst_stats.load + load;
1949                 src_load = env->src_stats.load - load;
1950                 maymove = !load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env);
1951         }
1952
1953         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1954                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1955                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr))
1956                         continue;
1957
1958                 env->dst_cpu = cpu;
1959                 if (task_numa_compare(env, taskimp, groupimp, maymove))
1960                         break;
1961         }
1962 }
1963
1964 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1965 {
1966         struct task_numa_env env = {
1967                 .p = p,
1968
1969                 .src_cpu = task_cpu(p),
1970                 .src_nid = task_node(p),
1971
1972                 .imbalance_pct = 112,
1973
1974                 .best_task = NULL,
1975                 .best_imp = 0,
1976                 .best_cpu = -1,
1977         };
1978         unsigned long taskweight, groupweight;
1979         struct sched_domain *sd;
1980         long taskimp, groupimp;
1981         struct numa_group *ng;
1982         struct rq *best_rq;
1983         int nid, ret, dist;
1984
1985         /*
1986          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1987          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1988          *
1989          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1990          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1991          * to satisfy here.
1992          */
1993         rcu_read_lock();
1994         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1995         if (sd)
1996                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1997         rcu_read_unlock();
1998
1999         /*
2000          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
2001          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
2002          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
2003          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
2004          */
2005         if (unlikely(!sd)) {
2006                 sched_setnuma(p, task_node(p));
2007                 return -EINVAL;
2008         }
2009
2010         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
2011         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
2012         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
2013         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
2014         update_numa_stats(&env, &env.src_stats, env.src_nid, false);
2015         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
2016         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
2017         update_numa_stats(&env, &env.dst_stats, env.dst_nid, true);
2018
2019         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
2020         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
2021
2022         /*
2023          * Look at other nodes in these cases:
2024          * - there is no space available on the preferred_nid
2025          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
2026          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
2027          *   we need to check other locations.
2028          */
2029         ng = deref_curr_numa_group(p);
2030         if (env.best_cpu == -1 || (ng && ng->active_nodes > 1)) {
2031                 for_each_online_node(nid) {
2032                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
2033                                 continue;
2034
2035                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
2036                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
2037                                                 dist != env.dist) {
2038                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
2039                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
2040                         }
2041
2042                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
2043                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
2044                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
2045                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
2046                                 continue;
2047
2048                         env.dist = dist;
2049                         env.dst_nid = nid;
2050                         update_numa_stats(&env, &env.dst_stats, env.dst_nid, true);
2051                         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
2052                 }
2053         }
2054
2055         /*
2056          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
2057          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
2058          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
2059          * settle down.
2060          * A task that migrated to a second choice node will be better off
2061          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
2062          */
2063         if (ng) {
2064                 if (env.best_cpu == -1)
2065                         nid = env.src_nid;
2066                 else
2067                         nid = cpu_to_node(env.best_cpu);
2068
2069                 if (nid != p->numa_preferred_nid)
2070                         sched_setnuma(p, nid);
2071         }
2072
2073         /* No better CPU than the current one was found. */
2074         if (env.best_cpu == -1) {
2075                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, NULL, -1);
2076                 return -EAGAIN;
2077         }
2078
2079         best_rq = cpu_rq(env.best_cpu);
2080         if (env.best_task == NULL) {
2081                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
2082                 WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
2083                 if (ret != 0)
2084                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, NULL, env.best_cpu);
2085                 return ret;
2086         }
2087
2088         ret = migrate_swap(p, env.best_task, env.best_cpu, env.src_cpu);
2089         WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
2090
2091         if (ret != 0)
2092                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_task, env.best_cpu);
2093         put_task_struct(env.best_task);
2094         return ret;
2095 }
2096
2097 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
2098 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
2099 {
2100         unsigned long interval = HZ;
2101
2102         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
2103         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == NUMA_NO_NODE || !p->numa_faults))
2104                 return;
2105
2106         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
2107         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
2108         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
2109
2110         /* Success if task is already running on preferred CPU */
2111         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
2112                 return;
2113
2114         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
2115         task_numa_migrate(p);
2116 }
2117
2118 /*
2119  * Find out how many nodes on the workload is actively running on. Do this by
2120  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
2121  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
2122  * located.
2123  */
2124 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
2125 {
2126         unsigned long faults, max_faults = 0;
2127         int nid, active_nodes = 0;
2128
2129         for_each_online_node(nid) {
2130                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
2131                 if (faults > max_faults)
2132                         max_faults = faults;
2133         }
2134
2135         for_each_online_node(nid) {
2136                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
2137                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
2138                         active_nodes++;
2139         }
2140
2141         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
2142         numa_group->active_nodes = active_nodes;
2143 }
2144
2145 /*
2146  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
2147  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
2148  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
2149  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
2150  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
2151  */
2152 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
2153 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
2154
2155 /*
2156  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
2157  * our memory is already on our local node, or if the majority of
2158  * the page accesses are shared with other processes.
2159  * Otherwise, decrease the scan period.
2160  */
2161 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
2162                         unsigned long shared, unsigned long private)
2163 {
2164         unsigned int period_slot;
2165         int lr_ratio, ps_ratio;
2166         int diff;
2167
2168         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
2169         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
2170
2171         /*
2172          * If there were no record hinting faults then either the task is
2173          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
2174          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
2175          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
2176          * node is overloaded. In either case, scan slower
2177          */
2178         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
2179                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
2180                         p->numa_scan_period << 1);
2181
2182                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
2183                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2184
2185                 return;
2186         }
2187
2188         /*
2189          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
2190          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
2191          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
2192          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
2193          */
2194         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
2195         lr_ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
2196         ps_ratio = (private * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (private + shared);
2197
2198         if (ps_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
2199                 /*
2200                  * Most memory accesses are local. There is no need to
2201                  * do fast NUMA scanning, since memory is already local.
2202                  */
2203                 int slot = ps_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
2204                 if (!slot)
2205                         slot = 1;
2206                 diff = slot * period_slot;
2207         } else if (lr_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
2208                 /*
2209                  * Most memory accesses are shared with other tasks.
2210                  * There is no point in continuing fast NUMA scanning,
2211                  * since other tasks may just move the memory elsewhere.
2212                  */
2213                 int slot = lr_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
2214                 if (!slot)
2215                         slot = 1;
2216                 diff = slot * period_slot;
2217         } else {
2218                 /*
2219                  * Private memory faults exceed (SLOTS-THRESHOLD)/SLOTS,
2220                  * yet they are not on the local NUMA node. Speed up
2221                  * NUMA scanning to get the memory moved over.
2222                  */
2223                 int ratio = max(lr_ratio, ps_ratio);
2224                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
2225         }
2226
2227         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
2228                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
2229         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2230 }
2231
2232 /*
2233  * Get the fraction of time the task has been running since the last
2234  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
2235  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
2236  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
2237  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
2238  */
2239 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
2240 {
2241         u64 runtime, delta, now;
2242         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
2243         now = p->se.exec_start;
2244         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2245
2246         if (p->last_task_numa_placement) {
2247                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
2248                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
2249
2250                 /* Avoid time going backwards, prevent potential divide error: */
2251                 if (unlikely((s64)*period < 0))
2252                         *period = 0;
2253         } else {
2254                 delta = p->se.avg.load_sum;
2255                 *period = LOAD_AVG_MAX;
2256         }
2257
2258         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
2259         p->last_task_numa_placement = now;
2260
2261         return delta;
2262 }
2263
2264 /*
2265  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
2266  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
2267  * otherwise workloads might not converge.
2268  */
2269 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
2270 {
2271         nodemask_t nodes;
2272         int dist;
2273
2274         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
2275         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
2276                 return nid;
2277
2278         /*
2279          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
2280          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
2281          * both the node itself, and on nearby nodes.
2282          */
2283         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
2284                 unsigned long score, max_score = 0;
2285                 int node, max_node = nid;
2286
2287                 dist = sched_max_numa_distance;
2288
2289                 for_each_online_node(node) {
2290                         score = group_weight(p, node, dist);
2291                         if (score > max_score) {
2292                                 max_score = score;
2293                                 max_node = node;
2294                         }
2295                 }
2296                 return max_node;
2297         }
2298
2299         /*
2300          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
2301          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
2302          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
2303          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
2304          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
2305          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
2306          * keep the complexity of the search down.
2307          */
2308         nodes = node_online_map;
2309         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
2310                 unsigned long max_faults = 0;
2311                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
2312                 int a, b;
2313
2314                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
2315                 if (!find_numa_distance(dist))
2316                         continue;
2317
2318                 for_each_node_mask(a, nodes) {
2319                         unsigned long faults = 0;
2320                         nodemask_t this_group;
2321                         nodes_clear(this_group);
2322
2323                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
2324                         for_each_node_mask(b, nodes) {
2325                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
2326                                         faults += group_faults(p, b);
2327                                         node_set(b, this_group);
2328                                         node_clear(b, nodes);
2329                                 }
2330                         }
2331
2332                         /* Remember the top group. */
2333                         if (faults > max_faults) {
2334                                 max_faults = faults;
2335                                 max_group = this_group;
2336                                 /*
2337                                  * subtle: at the smallest distance there is
2338                                  * just one node left in each "group", the
2339                                  * winner is the preferred nid.
2340                                  */
2341                                 nid = a;
2342                         }
2343                 }
2344                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
2345                 if (!max_faults)
2346                         break;
2347                 nodes = max_group;
2348         }
2349         return nid;
2350 }
2351
2352 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
2353 {
2354         int seq, nid, max_nid = NUMA_NO_NODE;
2355         unsigned long max_faults = 0;
2356         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
2357         unsigned long total_faults;
2358         u64 runtime, period;
2359         spinlock_t *group_lock = NULL;
2360         struct numa_group *ng;
2361
2362         /*
2363          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
2364          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
2365          * that the field is read in a single access:
2366          */
2367         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
2368         if (p->numa_scan_seq == seq)
2369                 return;
2370         p->numa_scan_seq = seq;
2371         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2372
2373         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
2374                        p->numa_faults_locality[1];
2375         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
2376
2377         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
2378         ng = deref_curr_numa_group(p);
2379         if (ng) {
2380                 group_lock = &ng->lock;
2381                 spin_lock_irq(group_lock);
2382         }
2383
2384         /* Find the node with the highest number of faults */
2385         for_each_online_node(nid) {
2386                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
2387                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
2388                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
2389                 int priv;
2390
2391                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
2392                         long diff, f_diff, f_weight;
2393
2394                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
2395                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
2396                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
2397                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
2398
2399                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
2400                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
2401                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
2402                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
2403
2404                         /*
2405                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
2406                          * count according to CPU use, instead of by the raw
2407                          * number of faults. Tasks with little runtime have
2408                          * little over-all impact on throughput, and thus their
2409                          * faults are less important.
2410                          */
2411                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
2412                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
2413                                    (total_faults + 1);
2414                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
2415                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
2416
2417                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
2418                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
2419                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
2420                         p->total_numa_faults += diff;
2421                         if (ng) {
2422                                 /*
2423                                  * safe because we can only change our own group
2424                                  *
2425                                  * mem_idx represents the offset for a given
2426                                  * nid and priv in a specific region because it
2427                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2428                                  */
2429                                 ng->faults[mem_idx] += diff;
2430                                 ng->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
2431                                 ng->total_faults += diff;
2432                                 group_faults += ng->faults[mem_idx];
2433                         }
2434                 }
2435
2436                 if (!ng) {
2437                         if (faults > max_faults) {
2438                                 max_faults = faults;
2439                                 max_nid = nid;
2440                         }
2441                 } else if (group_faults > max_faults) {
2442                         max_faults = group_faults;
2443                         max_nid = nid;
2444                 }
2445         }
2446
2447         if (ng) {
2448                 numa_group_count_active_nodes(ng);
2449                 spin_unlock_irq(group_lock);
2450                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_nid);
2451         }
2452
2453         if (max_faults) {
2454                 /* Set the new preferred node */
2455                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2456                         sched_setnuma(p, max_nid);
2457         }
2458
2459         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2460 }
2461
2462 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2463 {
2464         return refcount_inc_not_zero(&grp->refcount);
2465 }
2466
2467 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2468 {
2469         if (refcount_dec_and_test(&grp->refcount))
2470                 kfree_rcu(grp, rcu);
2471 }
2472
2473 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2474                         int *priv)
2475 {
2476         struct numa_group *grp, *my_grp;
2477         struct task_struct *tsk;
2478         bool join = false;
2479         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2480         int i;
2481
2482         if (unlikely(!deref_curr_numa_group(p))) {
2483                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2484                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
2485
2486                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2487                 if (!grp)
2488                         return;
2489
2490                 refcount_set(&grp->refcount, 1);
2491                 grp->active_nodes = 1;
2492                 grp->max_faults_cpu = 0;
2493                 spin_lock_init(&grp->lock);
2494                 grp->gid = p->pid;
2495                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
2496                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
2497                                                 nr_node_ids;
2498
2499                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2500                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2501
2502                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2503
2504                 grp->nr_tasks++;
2505                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2506         }
2507
2508         rcu_read_lock();
2509         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2510
2511         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2512                 goto no_join;
2513
2514         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2515         if (!grp)
2516                 goto no_join;
2517
2518         my_grp = deref_curr_numa_group(p);
2519         if (grp == my_grp)
2520                 goto no_join;
2521
2522         /*
2523          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2524          * the other task will join us.
2525          */
2526         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2527                 goto no_join;
2528
2529         /*
2530          * Tie-break on the grp address.
2531          */
2532         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2533                 goto no_join;
2534
2535         /* Always join threads in the same process. */
2536         if (tsk->mm == current->mm)
2537                 join = true;
2538
2539         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2540         if (flags & TNF_SHARED)
2541                 join = true;
2542
2543         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2544         *priv = !join;
2545
2546         if (join && !get_numa_group(grp))
2547                 goto no_join;
2548
2549         rcu_read_unlock();
2550
2551         if (!join)
2552                 return;
2553
2554         BUG_ON(irqs_disabled());
2555         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2556
2557         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2558                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2559                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2560         }
2561         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2562         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2563
2564         my_grp->nr_tasks--;
2565         grp->nr_tasks++;
2566
2567         spin_unlock(&my_grp->lock);
2568         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2569
2570         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2571
2572         put_numa_group(my_grp);
2573         return;
2574
2575 no_join:
2576         rcu_read_unlock();
2577         return;
2578 }
2579
2580 /*
2581  * Get rid of NUMA statistics associated with a task (either current or dead).
2582  * If @final is set, the task is dead and has reached refcount zero, so we can
2583  * safely free all relevant data structures. Otherwise, there might be
2584  * concurrent reads from places like load balancing and procfs, and we should
2585  * reset the data back to default state without freeing ->numa_faults.
2586  */
2587 void task_numa_free(struct task_struct *p, bool final)
2588 {
2589         /* safe: p either is current or is being freed by current */
2590         struct numa_group *grp = rcu_dereference_raw(p->numa_group);
2591         unsigned long *numa_faults = p->numa_faults;
2592         unsigned long flags;
2593         int i;
2594
2595         if (!numa_faults)
2596                 return;
2597
2598         if (grp) {
2599                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2600                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2601                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2602                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2603
2604                 grp->nr_tasks--;
2605                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2606                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2607                 put_numa_group(grp);
2608         }
2609
2610         if (final) {
2611                 p->numa_faults = NULL;
2612                 kfree(numa_faults);
2613         } else {
2614                 p->total_numa_faults = 0;
2615                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2616                         numa_faults[i] = 0;
2617         }
2618 }
2619
2620 /*
2621  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2622  */
2623 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2624 {
2625         struct task_struct *p = current;
2626         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2627         int cpu_node = task_node(current);
2628         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2629         struct numa_group *ng;
2630         int priv;
2631
2632         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2633                 return;
2634
2635         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2636         if (!p->mm)
2637                 return;
2638
2639         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2640         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2641                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2642                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2643
2644                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2645                 if (!p->numa_faults)
2646                         return;
2647
2648                 p->total_numa_faults = 0;
2649                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2650         }
2651
2652         /*
2653          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2654          * to be private if the accessing pid has not changed
2655          */
2656         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2657                 priv = 1;
2658         } else {
2659                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2660                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2661                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2662         }
2663
2664         /*
2665          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2666          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2667          * actively using should be counted as local. This allows the
2668          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2669          */
2670         ng = deref_curr_numa_group(p);
2671         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
2672                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
2673                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
2674                 local = 1;
2675
2676         /*
2677          * Retry to migrate task to preferred node periodically, in case it
2678          * previously failed, or the scheduler moved us.
2679          */
2680         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry)) {
2681                 task_numa_placement(p);
2682                 numa_migrate_preferred(p);
2683         }
2684
2685         if (migrated)
2686                 p->numa_pages_migrated += pages;
2687         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2688                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2689
2690         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2691         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2692         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2693 }
2694
2695 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2696 {
2697         /*
2698          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2699          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2700          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2701          * much of an issue though, since this is just used for
2702          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2703          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2704          */
2705         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2706         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2707 }
2708
2709 /*
2710  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2711  * Triggered from task_tick_numa().
2712  */
2713 static void task_numa_work(struct callback_head *work)
2714 {
2715         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2716         struct task_struct *p = current;
2717         struct mm_struct *mm = p->mm;
2718         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2719         struct vm_area_struct *vma;
2720         unsigned long start, end;
2721         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2722         long pages, virtpages;
2723
2724         SCHED_WARN_ON(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2725
2726         work->next = work;
2727         /*
2728          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2729          *
2730          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2731          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2732          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2733          * work.
2734          */
2735         if (p->flags & PF_EXITING)
2736                 return;
2737
2738         if (!mm->numa_next_scan) {
2739                 mm->numa_next_scan = now +
2740                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2741         }
2742
2743         /*
2744          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2745          */
2746         migrate = mm->numa_next_scan;
2747         if (time_before(now, migrate))
2748                 return;
2749
2750         if (p->numa_scan_period == 0) {
2751                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2752                 p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
2753         }
2754
2755         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2756         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2757                 return;
2758
2759         /*
2760          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2761          * the next time around.
2762          */
2763         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2764
2765         start = mm->numa_scan_offset;
2766         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2767         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2768         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2769         if (!pages)
2770                 return;
2771
2772
2773         if (!mmap_read_trylock(mm))
2774                 return;
2775         vma = find_vma(mm, start);
2776         if (!vma) {
2777                 reset_ptenuma_scan(p);
2778                 start = 0;
2779                 vma = mm->mmap;
2780         }
2781         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2782                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2783                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2784                         continue;
2785                 }
2786
2787                 /*
2788                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2789                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2790                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2791                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2792                  */
2793                 if (!vma->vm_mm ||
2794                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2795                         continue;
2796
2797                 /*
2798                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2799                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2800                  */
2801                 if (!vma_is_accessible(vma))
2802                         continue;
2803
2804                 do {
2805                         start = max(start, vma->vm_start);
2806                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2807                         end = min(end, vma->vm_end);
2808                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2809
2810                         /*
2811                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2812                          * hpages that have at least one present PTE that
2813                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2814                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2815                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2816                          * areas faster.
2817                          */
2818                         if (nr_pte_updates)
2819                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2820                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2821
2822                         start = end;
2823                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2824                                 goto out;
2825
2826                         cond_resched();
2827                 } while (end != vma->vm_end);
2828         }
2829
2830 out:
2831         /*
2832          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2833          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2834          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2835          * scanner to the start so check it now.
2836          */
2837         if (vma)
2838                 mm->numa_scan_offset = start;
2839         else
2840                 reset_ptenuma_scan(p);
2841         mmap_read_unlock(mm);
2842
2843         /*
2844          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
2845          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
2846          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
2847          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
2848          */
2849         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
2850                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
2851                 p->node_stamp += 32 * diff;
2852         }
2853 }
2854
2855 void init_numa_balancing(unsigned long clone_flags, struct task_struct *p)
2856 {
2857         int mm_users = 0;
2858         struct mm_struct *mm = p->mm;
2859
2860         if (mm) {
2861                 mm_users = atomic_read(&mm->mm_users);
2862                 if (mm_users == 1) {
2863                         mm->numa_next_scan = jiffies + msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2864                         mm->numa_scan_seq = 0;
2865                 }
2866         }
2867         p->node_stamp                   = 0;
2868         p->numa_scan_seq                = mm ? mm->numa_scan_seq : 0;
2869         p->numa_scan_period             = sysctl_numa_balancing_scan_delay;
2870         /* Protect against double add, see task_tick_numa and task_numa_work */
2871         p->numa_work.next               = &p->numa_work;
2872         p->numa_faults                  = NULL;
2873         RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2874         p->last_task_numa_placement     = 0;
2875         p->last_sum_exec_runtime        = 0;
2876
2877         init_task_work(&p->numa_work, task_numa_work);
2878
2879         /* New address space, reset the preferred nid */
2880         if (!(clone_flags & CLONE_VM)) {
2881                 p->numa_preferred_nid = NUMA_NO_NODE;
2882                 return;
2883         }
2884
2885         /*
2886          * New thread, keep existing numa_preferred_nid which should be copied
2887          * already by arch_dup_task_struct but stagger when scans start.
2888          */
2889         if (mm) {
2890                 unsigned int delay;
2891
2892                 delay = min_t(unsigned int, task_scan_max(current),
2893                         current->numa_scan_period * mm_users * NSEC_PER_MSEC);
2894                 delay += 2 * TICK_NSEC;
2895                 p->node_stamp = delay;
2896         }
2897 }
2898
2899 /*
2900  * Drive the periodic memory faults..
2901  */
2902 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2903 {
2904         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2905         u64 period, now;
2906
2907         /*
2908          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2909          */
2910         if ((curr->flags & (PF_EXITING | PF_KTHREAD)) || work->next != work)
2911                 return;
2912
2913         /*
2914          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2915          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2916          * task needs to have done some actual work before we bother with
2917          * NUMA placement.
2918          */
2919         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2920         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2921
2922         if (now > curr->node_stamp + period) {
2923                 if (!curr->node_stamp)
2924                         curr->numa_scan_period = task_scan_start(curr);
2925                 curr->node_stamp += period;
2926
2927                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan))
2928                         task_work_add(curr, work, TWA_RESUME);
2929         }
2930 }
2931
2932 static void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
2933 {
2934         int src_nid = cpu_to_node(task_cpu(p));
2935         int dst_nid = cpu_to_node(new_cpu);
2936
2937         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2938                 return;
2939
2940         if (!p->mm || !p->numa_faults || (p->flags & PF_EXITING))
2941                 return;
2942
2943         if (src_nid == dst_nid)
2944                 return;
2945
2946         /*
2947          * Allow resets if faults have been trapped before one scan
2948          * has completed. This is most likely due to a new task that
2949          * is pulled cross-node due to wakeups or load balancing.
2950          */
2951         if (p->numa_scan_seq) {
2952                 /*
2953                  * Avoid scan adjustments if moving to the preferred
2954                  * node or if the task was not previously running on
2955                  * the preferred node.
2956                  */
2957                 if (dst_nid == p->numa_preferred_nid ||
2958                     (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE &&
2959                         src_nid != p->numa_preferred_nid))
2960                         return;
2961         }
2962
2963         p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
2964 }
2965
2966 #else
2967 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2968 {
2969 }
2970
2971 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2972 {
2973 }
2974
2975 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2976 {
2977 }
2978
2979 static inline void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
2980 {
2981 }
2982
2983 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2984
2985 static void
2986 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2987 {
2988         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2989 #ifdef CONFIG_SMP
2990         if (entity_is_task(se)) {
2991                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2992
2993                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2994                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2995         }
2996 #endif
2997         cfs_rq->nr_running++;
2998 }
2999
3000 static void
3001 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3002 {
3003         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3004 #ifdef CONFIG_SMP
3005         if (entity_is_task(se)) {
3006                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
3007                 list_del_init(&se->group_node);
3008         }
3009 #endif
3010         cfs_rq->nr_running--;
3011 }
3012
3013 /*
3014  * Signed add and clamp on underflow.
3015  *
3016  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
3017  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
3018  * values.
3019  */
3020 #define add_positive(_ptr, _val) do {                           \
3021         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3022         typeof(_val) val = (_val);                              \
3023         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
3024                                                                 \
3025         res = var + val;                                        \
3026                                                                 \
3027         if (val < 0 && res > var)                               \
3028                 res = 0;                                        \
3029                                                                 \
3030         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
3031 } while (0)
3032
3033 /*
3034  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
3035  *
3036  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
3037  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
3038  * values.
3039  */
3040 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
3041         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3042         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
3043         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
3044         res = var - val;                                        \
3045         if (res > var)                                          \
3046                 res = 0;                                        \
3047         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
3048 } while (0)
3049
3050 /*
3051  * Remove and clamp on negative, from a local variable.
3052  *
3053  * A variant of sub_positive(), which does not use explicit load-store
3054  * and is thus optimized for local variable updates.
3055  */
3056 #define lsub_positive(_ptr, _val) do {                          \
3057         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3058         *ptr -= min_t(typeof(*ptr), *ptr, _val);                \
3059 } while (0)
3060
3061 #ifdef CONFIG_SMP
3062 static inline void
3063 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3064 {
3065         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
3066         cfs_rq->avg.load_sum += se_weight(se) * se->avg.load_sum;
3067 }
3068
3069 static inline void
3070 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3071 {
3072         u32 divider = get_pelt_divider(&se->avg);
3073         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
3074         cfs_rq->avg.load_sum = cfs_rq->avg.load_avg * divider;
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                 update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
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 = get_pelt_divider(&se->avg);
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                 update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
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  * Because list_add_leaf_cfs_rq always places a child cfs_rq on the list
3293  * immediately before a parent cfs_rq, and cfs_rqs are removed from the list
3294  * bottom-up, we only have to test whether the cfs_rq before us on the list
3295  * is our child.
3296  * If cfs_rq is not on the list, test whether a child needs its to be added to
3297  * connect a branch to the tree  * (see list_add_leaf_cfs_rq() for details).
3298  */
3299 static inline bool child_cfs_rq_on_list(struct cfs_rq *cfs_rq)
3300 {
3301         struct cfs_rq *prev_cfs_rq;
3302         struct list_head *prev;
3303
3304         if (cfs_rq->on_list) {
3305                 prev = cfs_rq->leaf_cfs_rq_list.prev;
3306         } else {
3307                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3308
3309                 prev = rq->tmp_alone_branch;
3310         }
3311
3312         prev_cfs_rq = container_of(prev, struct cfs_rq, leaf_cfs_rq_list);
3313
3314         return (prev_cfs_rq->tg->parent == cfs_rq->tg);
3315 }
3316
3317 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
3318 {
3319         if (cfs_rq->load.weight)
3320                 return false;
3321
3322         if (cfs_rq->avg.load_sum)
3323                 return false;
3324
3325         if (cfs_rq->avg.util_sum)
3326                 return false;
3327
3328         if (cfs_rq->avg.runnable_sum)
3329                 return false;
3330
3331         if (child_cfs_rq_on_list(cfs_rq))
3332                 return false;
3333
3334         /*
3335          * _avg must be null when _sum are null because _avg = _sum / divider
3336          * Make sure that rounding and/or propagation of PELT values never
3337          * break this.
3338          */
3339         SCHED_WARN_ON(cfs_rq->avg.load_avg ||
3340                       cfs_rq->avg.util_avg ||
3341                       cfs_rq->avg.runnable_avg);
3342
3343         return true;
3344 }
3345
3346 /**
3347  * update_tg_load_avg - update the tg's load avg
3348  * @cfs_rq: the cfs_rq whose avg changed
3349  *
3350  * This function 'ensures': tg->load_avg := \Sum tg->cfs_rq[]->avg.load.
3351  * However, because tg->load_avg is a global value there are performance
3352  * considerations.
3353  *
3354  * In order to avoid having to look at the other cfs_rq's, we use a
3355  * differential update where we store the last value we propagated. This in
3356  * turn allows skipping updates if the differential is 'small'.
3357  *
3358  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share().
3359  */
3360 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3361 {
3362         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3363
3364         /*
3365          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
3366          */
3367         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
3368                 return;
3369
3370         if (abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
3371                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
3372                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
3373         }
3374 }
3375
3376 /*
3377  * Called within set_task_rq() right before setting a task's CPU. The
3378  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
3379  * including the state of rq->lock, should be made.
3380  */
3381 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
3382                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
3383 {
3384         u64 p_last_update_time;
3385         u64 n_last_update_time;
3386
3387         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
3388                 return;
3389
3390         /*
3391          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
3392          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
3393          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
3394          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
3395          * the wakee more load sounds not bad.
3396          */
3397         if (!(se->avg.last_update_time && prev))
3398                 return;
3399
3400 #ifndef CONFIG_64BIT
3401         {
3402                 u64 p_last_update_time_copy;
3403                 u64 n_last_update_time_copy;
3404
3405                 do {
3406                         p_last_update_time_copy = prev->load_last_update_time_copy;
3407                         n_last_update_time_copy = next->load_last_update_time_copy;
3408
3409                         smp_rmb();
3410
3411                         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3412                         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3413
3414                 } while (p_last_update_time != p_last_update_time_copy ||
3415                          n_last_update_time != n_last_update_time_copy);
3416         }
3417 #else
3418         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3419         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3420 #endif
3421         __update_load_avg_blocked_se(p_last_update_time, se);
3422         se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
3423 }
3424
3425
3426 /*
3427  * When on migration a sched_entity joins/leaves the PELT hierarchy, we need to
3428  * propagate its contribution. The key to this propagation is the invariant
3429  * that for each group:
3430  *
3431  *   ge->avg == grq->avg                                                (1)
3432  *
3433  * _IFF_ we look at the pure running and runnable sums. Because they
3434  * represent the very same entity, just at different points in the hierarchy.
3435  *
3436  * Per the above update_tg_cfs_util() and update_tg_cfs_runnable() are trivial
3437  * and simply copies the running/runnable sum over (but still wrong, because
3438  * the group entity and group rq do not have their PELT windows aligned).
3439  *
3440  * However, update_tg_cfs_load() is more complex. So we have:
3441  *
3442  *   ge->avg.load_avg = ge->load.weight * ge->avg.runnable_avg          (2)
3443  *
3444  * And since, like util, the runnable part should be directly transferable,
3445  * the following would _appear_ to be the straight forward approach:
3446  *
3447  *   grq->avg.load_avg = grq->load.weight * grq->avg.runnable_avg       (3)
3448  *
3449  * And per (1) we have:
3450  *
3451  *   ge->avg.runnable_avg == grq->avg.runnable_avg
3452  *
3453  * Which gives:
3454  *
3455  *                      ge->load.weight * grq->avg.load_avg
3456  *   ge->avg.load_avg = -----------------------------------             (4)
3457  *                               grq->load.weight
3458  *
3459  * Except that is wrong!
3460  *
3461  * Because while for entities historical weight is not important and we
3462  * really only care about our future and therefore can consider a pure
3463  * runnable sum, runqueues can NOT do this.
3464  *
3465  * We specifically want runqueues to have a load_avg that includes
3466  * historical weights. Those represent the blocked load, the load we expect
3467  * to (shortly) return to us. This only works by keeping the weights as
3468  * integral part of the sum. We therefore cannot decompose as per (3).
3469  *
3470  * Another reason this doesn't work is that runnable isn't a 0-sum entity.
3471  * Imagine a rq with 2 tasks that each are runnable 2/3 of the time. Then the
3472  * rq itself is runnable anywhere between 2/3 and 1 depending on how the
3473  * runnable section of these tasks overlap (or not). If they were to perfectly
3474  * align the rq as a whole would be runnable 2/3 of the time. If however we
3475  * always have at least 1 runnable task, the rq as a whole is always runnable.
3476  *
3477  * So we'll have to approximate.. :/
3478  *
3479  * Given the constraint:
3480  *
3481  *   ge->avg.running_sum <= ge->avg.runnable_sum <= LOAD_AVG_MAX
3482  *
3483  * We can construct a rule that adds runnable to a rq by assuming minimal
3484  * overlap.
3485  *
3486  * On removal, we'll assume each task is equally runnable; which yields:
3487  *
3488  *   grq->avg.runnable_sum = grq->avg.load_sum / grq->load.weight
3489  *
3490  * XXX: only do this for the part of runnable > running ?
3491  *
3492  */
3493
3494 static inline void
3495 update_tg_cfs_util(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3496 {
3497         long delta = gcfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg;
3498         u32 divider;
3499
3500         /* Nothing to update */
3501         if (!delta)
3502                 return;
3503
3504         /*
3505          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3506          * See ___update_load_avg() for details.
3507          */
3508         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3509
3510         /* Set new sched_entity's utilization */
3511         se->avg.util_avg = gcfs_rq->avg.util_avg;
3512         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * divider;
3513
3514         /* Update parent cfs_rq utilization */
3515         add_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, delta);
3516         cfs_rq->avg.util_sum = cfs_rq->avg.util_avg * divider;
3517 }
3518
3519 static inline void
3520 update_tg_cfs_runnable(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3521 {
3522         long delta = gcfs_rq->avg.runnable_avg - se->avg.runnable_avg;
3523         u32 divider;
3524
3525         /* Nothing to update */
3526         if (!delta)
3527                 return;
3528
3529         /*
3530          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3531          * See ___update_load_avg() for details.
3532          */
3533         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3534
3535         /* Set new sched_entity's runnable */
3536         se->avg.runnable_avg = gcfs_rq->avg.runnable_avg;
3537         se->avg.runnable_sum = se->avg.runnable_avg * divider;
3538
3539         /* Update parent cfs_rq runnable */
3540         add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_avg, delta);
3541         cfs_rq->avg.runnable_sum = cfs_rq->avg.runnable_avg * divider;
3542 }
3543
3544 static inline void
3545 update_tg_cfs_load(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3546 {
3547         long delta, running_sum, runnable_sum = gcfs_rq->prop_runnable_sum;
3548         unsigned long load_avg;
3549         u64 load_sum = 0;
3550         u32 divider;
3551
3552         if (!runnable_sum)
3553                 return;
3554
3555         gcfs_rq->prop_runnable_sum = 0;
3556
3557         /*
3558          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3559          * See ___update_load_avg() for details.
3560          */
3561         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3562
3563         if (runnable_sum >= 0) {
3564                 /*
3565                  * Add runnable; clip at LOAD_AVG_MAX. Reflects that until
3566                  * the CPU is saturated running == runnable.
3567                  */
3568                 runnable_sum += se->avg.load_sum;
3569                 runnable_sum = min_t(long, runnable_sum, divider);
3570         } else {
3571                 /*
3572                  * Estimate the new unweighted runnable_sum of the gcfs_rq by
3573                  * assuming all tasks are equally runnable.
3574                  */
3575                 if (scale_load_down(gcfs_rq->load.weight)) {
3576                         load_sum = div_s64(gcfs_rq->avg.load_sum,
3577                                 scale_load_down(gcfs_rq->load.weight));
3578                 }
3579
3580                 /* But make sure to not inflate se's runnable */
3581                 runnable_sum = min(se->avg.load_sum, load_sum);
3582         }
3583
3584         /*
3585          * runnable_sum can't be lower than running_sum
3586          * Rescale running sum to be in the same range as runnable sum
3587          * running_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX <<  SCHED_CAPACITY_SHIFT]
3588          * runnable_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX]
3589          */
3590         running_sum = se->avg.util_sum >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
3591         runnable_sum = max(runnable_sum, running_sum);
3592
3593         load_sum = (s64)se_weight(se) * runnable_sum;
3594         load_avg = div_s64(load_sum, divider);
3595
3596         se->avg.load_sum = runnable_sum;
3597
3598         delta = load_avg - se->avg.load_avg;
3599         if (!delta)
3600                 return;
3601
3602         se->avg.load_avg = load_avg;
3603
3604         add_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, delta);
3605         cfs_rq->avg.load_sum = cfs_rq->avg.load_avg * divider;
3606 }
3607
3608 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum)
3609 {
3610         cfs_rq->propagate = 1;
3611         cfs_rq->prop_runnable_sum += runnable_sum;
3612 }
3613
3614 /* Update task and its cfs_rq load average */
3615 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3616 {
3617         struct cfs_rq *cfs_rq, *gcfs_rq;
3618
3619         if (entity_is_task(se))
3620                 return 0;
3621
3622         gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3623         if (!gcfs_rq->propagate)
3624                 return 0;
3625
3626         gcfs_rq->propagate = 0;
3627
3628         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3629
3630         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, gcfs_rq->prop_runnable_sum);
3631
3632         update_tg_cfs_util(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3633         update_tg_cfs_runnable(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3634         update_tg_cfs_load(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3635
3636         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
3637         trace_pelt_se_tp(se);
3638
3639         return 1;
3640 }
3641
3642 /*
3643  * Check if we need to update the load and the utilization of a blocked
3644  * group_entity:
3645  */
3646 static inline bool skip_blocked_update(struct sched_entity *se)
3647 {
3648         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3649
3650         /*
3651          * If sched_entity still have not zero load or utilization, we have to
3652          * decay it:
3653          */
3654         if (se->avg.load_avg || se->avg.util_avg)
3655                 return false;
3656
3657         /*
3658          * If there is a pending propagation, we have to update the load and
3659          * the utilization of the sched_entity:
3660          */
3661         if (gcfs_rq->propagate)
3662                 return false;
3663
3664         /*
3665          * Otherwise, the load and the utilization of the sched_entity is
3666          * already zero and there is no pending propagation, so it will be a
3667          * waste of time to try to decay it:
3668          */
3669         return true;
3670 }
3671
3672 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3673
3674 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3675
3676 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3677 {
3678         return 0;
3679 }
3680
3681 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum) {}
3682
3683 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3684
3685 /**
3686  * update_cfs_rq_load_avg - update the cfs_rq's load/util averages
3687  * @now: current time, as per cfs_rq_clock_pelt()
3688  * @cfs_rq: cfs_rq to update
3689  *
3690  * The cfs_rq avg is the direct sum of all its entities (blocked and runnable)
3691  * avg. The immediate corollary is that all (fair) tasks must be attached, see
3692  * post_init_entity_util_avg().
3693  *
3694  * cfs_rq->avg is used for task_h_load() and update_cfs_share() for example.
3695  *
3696  * Returns true if the load decayed or we removed load.
3697  *
3698  * Since both these conditions indicate a changed cfs_rq->avg.load we should
3699  * call update_tg_load_avg() when this function returns true.
3700  */
3701 static inline int
3702 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
3703 {
3704         unsigned long removed_load = 0, removed_util = 0, removed_runnable = 0;
3705         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
3706         int decayed = 0;
3707
3708         if (cfs_rq->removed.nr) {
3709                 unsigned long r;
3710                 u32 divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3711
3712                 raw_spin_lock(&cfs_rq->removed.lock);
3713                 swap(cfs_rq->removed.util_avg, removed_util);
3714                 swap(cfs_rq->removed.load_avg, removed_load);
3715                 swap(cfs_rq->removed.runnable_avg, removed_runnable);
3716                 cfs_rq->removed.nr = 0;
3717                 raw_spin_unlock(&cfs_rq->removed.lock);
3718
3719                 r = removed_load;
3720                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
3721                 sa->load_sum = sa->load_avg * divider;
3722
3723                 r = removed_util;
3724                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
3725                 sa->util_sum = sa->util_avg * divider;
3726
3727                 r = removed_runnable;
3728                 sub_positive(&sa->runnable_avg, r);
3729                 sa->runnable_sum = sa->runnable_avg * divider;
3730
3731                 /*
3732                  * removed_runnable is the unweighted version of removed_load so we
3733                  * can use it to estimate removed_load_sum.
3734                  */
3735                 add_tg_cfs_propagate(cfs_rq,
3736                         -(long)(removed_runnable * divider) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT);
3737
3738                 decayed = 1;
3739         }
3740
3741         decayed |= __update_load_avg_cfs_rq(now, cfs_rq);
3742
3743 #ifndef CONFIG_64BIT
3744         smp_wmb();
3745         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
3746 #endif
3747
3748         return decayed;
3749 }
3750
3751 /**
3752  * attach_entity_load_avg - attach this entity to its cfs_rq load avg
3753  * @cfs_rq: cfs_rq to attach to
3754  * @se: sched_entity to attach
3755  *
3756  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3757  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3758  */
3759 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3760 {
3761         /*
3762          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3763          * See ___update_load_avg() for details.
3764          */
3765         u32 divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3766
3767         /*
3768          * When we attach the @se to the @cfs_rq, we must align the decay
3769          * window because without that, really weird and wonderful things can
3770          * happen.
3771          *
3772          * XXX illustrate
3773          */
3774         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3775         se->avg.period_contrib = cfs_rq->avg.period_contrib;
3776
3777         /*
3778          * Hell(o) Nasty stuff.. we need to recompute _sum based on the new
3779          * period_contrib. This isn't strictly correct, but since we're
3780          * entirely outside of the PELT hierarchy, nobody cares if we truncate
3781          * _sum a little.
3782          */
3783         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * divider;
3784
3785         se->avg.runnable_sum = se->avg.runnable_avg * divider;
3786
3787         se->avg.load_sum = divider;
3788         if (se_weight(se)) {
3789                 se->avg.load_sum =
3790                         div_u64(se->avg.load_avg * se->avg.load_sum, se_weight(se));
3791         }
3792
3793         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
3794         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
3795         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
3796         cfs_rq->avg.runnable_avg += se->avg.runnable_avg;
3797         cfs_rq->avg.runnable_sum += se->avg.runnable_sum;
3798
3799         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, se->avg.load_sum);
3800
3801         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3802
3803         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
3804 }
3805
3806 /**
3807  * detach_entity_load_avg - detach this entity from its cfs_rq load avg
3808  * @cfs_rq: cfs_rq to detach from
3809  * @se: sched_entity to detach
3810  *
3811  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3812  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3813  */
3814 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3815 {
3816         /*
3817          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3818          * See ___update_load_avg() for details.
3819          */
3820         u32 divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3821
3822         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
3823         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
3824         cfs_rq->avg.util_sum = cfs_rq->avg.util_avg * divider;
3825         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_avg, se->avg.runnable_avg);
3826         cfs_rq->avg.runnable_sum = cfs_rq->avg.runnable_avg * divider;
3827
3828         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, -se->avg.load_sum);
3829
3830         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3831
3832         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
3833 }
3834
3835 /*
3836  * Optional action to be done while updating the load average
3837  */
3838 #define UPDATE_TG       0x1
3839 #define SKIP_AGE_LOAD   0x2
3840 #define DO_ATTACH       0x4
3841
3842 /* Update task and its cfs_rq load average */
3843 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3844 {
3845         u64 now = cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
3846         int decayed;
3847
3848         /*
3849          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
3850          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
3851          */
3852         if (se->avg.last_update_time && !(flags & SKIP_AGE_LOAD))
3853                 __update_load_avg_se(now, cfs_rq, se);
3854
3855         decayed  = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
3856         decayed |= propagate_entity_load_avg(se);
3857
3858         if (!se->avg.last_update_time && (flags & DO_ATTACH)) {
3859
3860                 /*
3861                  * DO_ATTACH means we're here from enqueue_entity().
3862                  * !last_update_time means we've passed through
3863                  * migrate_task_rq_fair() indicating we migrated.
3864                  *
3865                  * IOW we're enqueueing a task on a new CPU.
3866                  */
3867                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3868                 update_tg_load_avg(cfs_rq);
3869
3870         } else if (decayed) {
3871                 cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3872
3873                 if (flags & UPDATE_TG)
3874                         update_tg_load_avg(cfs_rq);
3875         }
3876 }
3877
3878 #ifndef CONFIG_64BIT
3879 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3880 {
3881         u64 last_update_time_copy;
3882         u64 last_update_time;
3883
3884         do {
3885                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
3886                 smp_rmb();
3887                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3888         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
3889
3890         return last_update_time;
3891 }
3892 #else
3893 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3894 {
3895         return cfs_rq->avg.last_update_time;
3896 }
3897 #endif
3898
3899 /*
3900  * Synchronize entity load avg of dequeued entity without locking
3901  * the previous rq.
3902  */
3903 static void sync_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3904 {
3905         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3906         u64 last_update_time;
3907
3908         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3909         __update_load_avg_blocked_se(last_update_time, se);
3910 }
3911
3912 /*
3913  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
3914  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
3915  */
3916 static void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3917 {
3918         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3919         unsigned long flags;
3920
3921         /*
3922          * tasks cannot exit without having gone through wake_up_new_task() ->
3923          * post_init_entity_util_avg() which will have added things to the
3924          * cfs_rq, so we can remove unconditionally.
3925          */
3926
3927         sync_entity_load_avg(se);
3928
3929         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3930         ++cfs_rq->removed.nr;
3931         cfs_rq->removed.util_avg        += se->avg.util_avg;
3932         cfs_rq->removed.load_avg        += se->avg.load_avg;
3933         cfs_rq->removed.runnable_avg    += se->avg.runnable_avg;
3934         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3935 }
3936
3937 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3938 {
3939         return cfs_rq->avg.runnable_avg;
3940 }
3941
3942 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3943 {
3944         return cfs_rq->avg.load_avg;
3945 }
3946
3947 static int newidle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf);
3948
3949 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
3950 {
3951         return READ_ONCE(p->se.avg.util_avg);
3952 }
3953
3954 static inline unsigned long _task_util_est(struct task_struct *p)
3955 {
3956         struct util_est ue = READ_ONCE(p->se.avg.util_est);
3957
3958         return max(ue.ewma, (ue.enqueued & ~UTIL_AVG_UNCHANGED));
3959 }
3960
3961 static inline unsigned long task_util_est(struct task_struct *p)
3962 {
3963         return max(task_util(p), _task_util_est(p));
3964 }
3965
3966 #ifdef CONFIG_UCLAMP_TASK
3967 static inline unsigned long uclamp_task_util(struct task_struct *p)
3968 {
3969         return clamp(task_util_est(p),
3970                      uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MIN),
3971                      uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MAX));
3972 }
3973 #else
3974 static inline unsigned long uclamp_task_util(struct task_struct *p)
3975 {
3976         return task_util_est(p);
3977 }
3978 #endif
3979
3980 static inline void util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq,
3981                                     struct task_struct *p)
3982 {
3983         unsigned int enqueued;
3984
3985         if (!sched_feat(UTIL_EST))
3986                 return;
3987
3988         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
3989         enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
3990         enqueued += _task_util_est(p);
3991         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, enqueued);
3992
3993         trace_sched_util_est_cfs_tp(cfs_rq);
3994 }
3995
3996 static inline void util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq,
3997                                     struct task_struct *p)
3998 {
3999         unsigned int enqueued;
4000
4001         if (!sched_feat(UTIL_EST))
4002                 return;
4003
4004         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
4005         enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
4006         enqueued -= min_t(unsigned int, enqueued, _task_util_est(p));
4007         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, enqueued);
4008
4009         trace_sched_util_est_cfs_tp(cfs_rq);
4010 }
4011
4012 #define UTIL_EST_MARGIN (SCHED_CAPACITY_SCALE / 100)
4013
4014 /*
4015  * Check if a (signed) value is within a specified (unsigned) margin,
4016  * based on the observation that:
4017  *
4018  *     abs(x) < y := (unsigned)(x + y - 1) < (2 * y - 1)
4019  *
4020  * NOTE: this only works when value + margin < INT_MAX.
4021  */
4022 static inline bool within_margin(int value, int margin)
4023 {
4024         return ((unsigned int)(value + margin - 1) < (2 * margin - 1));
4025 }
4026
4027 static inline void util_est_update(struct cfs_rq *cfs_rq,
4028                                    struct task_struct *p,
4029                                    bool task_sleep)
4030 {
4031         long last_ewma_diff, last_enqueued_diff;
4032         struct util_est ue;
4033
4034         if (!sched_feat(UTIL_EST))
4035                 return;
4036
4037         /*
4038          * Skip update of task's estimated utilization when the task has not
4039          * yet completed an activation, e.g. being migrated.
4040          */
4041         if (!task_sleep)
4042                 return;
4043
4044         /*
4045          * If the PELT values haven't changed since enqueue time,
4046          * skip the util_est update.
4047          */
4048         ue = p->se.avg.util_est;
4049         if (ue.enqueued & UTIL_AVG_UNCHANGED)
4050                 return;
4051
4052         last_enqueued_diff = ue.enqueued;
4053
4054         /*
4055          * Reset EWMA on utilization increases, the moving average is used only
4056          * to smooth utilization decreases.
4057          */
4058         ue.enqueued = task_util(p);
4059         if (sched_feat(UTIL_EST_FASTUP)) {
4060                 if (ue.ewma < ue.enqueued) {
4061                         ue.ewma = ue.enqueued;
4062                         goto done;
4063                 }
4064         }
4065
4066         /*
4067          * Skip update of task's estimated utilization when its members are
4068          * already ~1% close to its last activation value.
4069          */
4070         last_ewma_diff = ue.enqueued - ue.ewma;
4071         last_enqueued_diff -= ue.enqueued;
4072         if (within_margin(last_ewma_diff, UTIL_EST_MARGIN)) {
4073                 if (!within_margin(last_enqueued_diff, UTIL_EST_MARGIN))
4074                         goto done;
4075
4076                 return;
4077         }
4078
4079         /*
4080          * To avoid overestimation of actual task utilization, skip updates if
4081          * we cannot grant there is idle time in this CPU.
4082          */
4083         if (task_util(p) > capacity_orig_of(cpu_of(rq_of(cfs_rq))))
4084                 return;
4085
4086         /*
4087          * Update Task's estimated utilization
4088          *
4089          * When *p completes an activation we can consolidate another sample
4090          * of the task size. This is done by storing the current PELT value
4091          * as ue.enqueued and by using this value to update the Exponential
4092          * Weighted Moving Average (EWMA):
4093          *
4094          *  ewma(t) = w *  task_util(p) + (1-w) * ewma(t-1)
4095          *          = w *  task_util(p) +         ewma(t-1)  - w * ewma(t-1)
4096          *          = w * (task_util(p) -         ewma(t-1)) +     ewma(t-1)
4097          *          = w * (      last_ewma_diff            ) +     ewma(t-1)
4098          *          = w * (last_ewma_diff  +  ewma(t-1) / w)
4099          *
4100          * Where 'w' is the weight of new samples, which is configured to be
4101          * 0.25, thus making w=1/4 ( >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT)
4102          */
4103         ue.ewma <<= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
4104         ue.ewma  += last_ewma_diff;
4105         ue.ewma >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
4106 done:
4107         ue.enqueued |= UTIL_AVG_UNCHANGED;
4108         WRITE_ONCE(p->se.avg.util_est, ue);
4109
4110         trace_sched_util_est_se_tp(&p->se);
4111 }
4112
4113 static inline int task_fits_capacity(struct task_struct *p, long capacity)
4114 {
4115         return fits_capacity(uclamp_task_util(p), capacity);
4116 }
4117
4118 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq)
4119 {
4120         if (!static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity))
4121                 return;
4122
4123         if (!p || p->nr_cpus_allowed == 1) {
4124                 rq->misfit_task_load = 0;
4125                 return;
4126         }
4127
4128         if (task_fits_capacity(p, capacity_of(cpu_of(rq)))) {
4129                 rq->misfit_task_load = 0;
4130                 return;
4131         }
4132
4133         /*
4134          * Make sure that misfit_task_load will not be null even if
4135          * task_h_load() returns 0.
4136          */
4137         rq->misfit_task_load = max_t(unsigned long, task_h_load(p), 1);
4138 }
4139
4140 #else /* CONFIG_SMP */
4141
4142 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
4143 {
4144         return true;
4145 }
4146
4147 #define UPDATE_TG       0x0
4148 #define SKIP_AGE_LOAD   0x0
4149 #define DO_ATTACH       0x0
4150
4151 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int not_used1)
4152 {
4153         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
4154 }
4155
4156 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
4157
4158 static inline void
4159 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
4160 static inline void
4161 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
4162
4163 static inline int newidle_balance(struct rq *rq, struct rq_flags *rf)
4164 {
4165         return 0;
4166 }
4167
4168 static inline void
4169 util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
4170
4171 static inline void
4172 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
4173
4174 static inline void
4175 util_est_update(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p,
4176                 bool task_sleep) {}
4177 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq) {}
4178
4179 #endif /* CONFIG_SMP */
4180
4181 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4182 {
4183 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
4184         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
4185
4186         if (d < 0)
4187                 d = -d;
4188
4189         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
4190                 schedstat_inc(cfs_rq->nr_spread_over);
4191 #endif
4192 }
4193
4194 static void
4195 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
4196 {
4197         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4198
4199         /*
4200          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
4201          * however the extra weight of the new task will slow them down a
4202          * little, place the new task so that it fits in the slot that
4203          * stays open at the end.
4204          */
4205         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
4206                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
4207
4208         /* sleeps up to a single latency don't count. */
4209         if (!initial) {
4210                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
4211
4212                 /*
4213                  * Halve their sleep time's effect, to allow
4214                  * for a gentler effect of sleepers:
4215                  */
4216                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
4217                         thresh >>= 1;
4218
4219                 vruntime -= thresh;
4220         }
4221
4222         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
4223         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
4224 }
4225
4226 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
4227
4228 static inline void check_schedstat_required(void)
4229 {
4230 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
4231         if (schedstat_enabled())
4232                 return;
4233
4234         /* Force schedstat enabled if a dependent tracepoint is active */
4235         if (trace_sched_stat_wait_enabled()    ||
4236                         trace_sched_stat_sleep_enabled()   ||
4237                         trace_sched_stat_iowait_enabled()  ||
4238                         trace_sched_stat_blocked_enabled() ||
4239                         trace_sched_stat_runtime_enabled())  {
4240                 printk_deferred_once("Scheduler tracepoints stat_sleep, stat_iowait, "
4241                              "stat_blocked and stat_runtime require the "
4242                              "kernel parameter schedstats=enable or "
4243                              "kernel.sched_schedstats=1\n");
4244         }
4245 #endif
4246 }
4247
4248 static inline bool cfs_bandwidth_used(void);
4249
4250 /*
4251  * MIGRATION
4252  *
4253  *      dequeue
4254  *        update_curr()
4255  *          update_min_vruntime()
4256  *        vruntime -= min_vruntime
4257  *
4258  *      enqueue
4259  *        update_curr()
4260  *          update_min_vruntime()
4261  *        vruntime += min_vruntime
4262  *
4263  * this way the vruntime transition between RQs is done when both
4264  * min_vruntime are up-to-date.
4265  *
4266  * WAKEUP (remote)
4267  *
4268  *      ->migrate_task_rq_fair() (p->state == TASK_WAKING)
4269  *        vruntime -= min_vruntime
4270  *
4271  *      enqueue
4272  *        update_curr()
4273  *          update_min_vruntime()
4274  *        vruntime += min_vruntime
4275  *
4276  * this way we don't have the most up-to-date min_vruntime on the originating
4277  * CPU and an up-to-date min_vruntime on the destination CPU.
4278  */
4279
4280 static void
4281 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4282 {
4283         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_MIGRATED);
4284         bool curr = cfs_rq->curr == se;
4285
4286         /*
4287          * If we're the current task, we must renormalise before calling
4288          * update_curr().
4289          */
4290         if (renorm && curr)
4291                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
4292
4293         update_curr(cfs_rq);
4294
4295         /*
4296          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
4297          * moment in time, instead of some random moment in the past. Being
4298          * placed in the past could significantly boost this task to the
4299          * fairness detriment of existing tasks.
4300          */
4301         if (renorm && !curr)
4302                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
4303
4304         /*
4305          * When enqueuing a sched_entity, we must:
4306          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
4307          *   - Add its load to cfs_rq->runnable_avg
4308          *   - For group_entity, update its weight to reflect the new share of
4309          *     its group cfs_rq
4310          *   - Add its new weight to cfs_rq->load.weight
4311          */
4312         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG | DO_ATTACH);
4313         se_update_runnable(se);
4314         update_cfs_group(se);
4315         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
4316
4317         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
4318                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
4319
4320         check_schedstat_required();
4321         update_stats_enqueue(cfs_rq, se, flags);
4322         check_spread(cfs_rq, se);
4323         if (!curr)
4324                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
4325         se->on_rq = 1;
4326
4327         /*
4328          * When bandwidth control is enabled, cfs might have been removed
4329          * because of a parent been throttled but cfs->nr_running > 1. Try to
4330          * add it unconditionally.
4331          */
4332         if (cfs_rq->nr_running == 1 || cfs_bandwidth_used())
4333                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4334
4335         if (cfs_rq->nr_running == 1)
4336                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
4337 }
4338
4339 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
4340 {
4341         for_each_sched_entity(se) {
4342                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4343                 if (cfs_rq->last != se)
4344                         break;
4345
4346                 cfs_rq->last = NULL;
4347         }
4348 }
4349
4350 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
4351 {
4352         for_each_sched_entity(se) {
4353                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4354                 if (cfs_rq->next != se)
4355                         break;
4356
4357                 cfs_rq->next = NULL;
4358         }
4359 }
4360
4361 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
4362 {
4363         for_each_sched_entity(se) {
4364                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4365                 if (cfs_rq->skip != se)
4366                         break;
4367
4368                 cfs_rq->skip = NULL;
4369         }
4370 }
4371
4372 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4373 {
4374         if (cfs_rq->last == se)
4375                 __clear_buddies_last(se);
4376
4377         if (cfs_rq->next == se)
4378                 __clear_buddies_next(se);
4379
4380         if (cfs_rq->skip == se)
4381                 __clear_buddies_skip(se);
4382 }
4383
4384 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4385
4386 static void
4387 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4388 {
4389         /*
4390          * Update run-time statistics of the 'current'.
4391          */
4392         update_curr(cfs_rq);
4393
4394         /*
4395          * When dequeuing a sched_entity, we must:
4396          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
4397          *   - Subtract its load from the cfs_rq->runnable_avg.
4398          *   - Subtract its previous weight from cfs_rq->load.weight.
4399          *   - For group entity, update its weight to reflect the new share
4400          *     of its group cfs_rq.
4401          */
4402         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4403         se_update_runnable(se);
4404
4405         update_stats_dequeue(cfs_rq, se, flags);
4406
4407         clear_buddies(cfs_rq, se);
4408
4409         if (se != cfs_rq->curr)
4410                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4411         se->on_rq = 0;
4412         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
4413
4414         /*
4415          * Normalize after update_curr(); which will also have moved
4416          * min_vruntime if @se is the one holding it back. But before doing
4417          * update_min_vruntime() again, which will discount @se's position and
4418          * can move min_vruntime forward still more.
4419          */
4420         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
4421                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
4422
4423         /* return excess runtime on last dequeue */
4424         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4425
4426         update_cfs_group(se);
4427
4428         /*
4429          * Now advance min_vruntime if @se was the entity holding it back,
4430          * except when: DEQUEUE_SAVE && !DEQUEUE_MOVE, in this case we'll be
4431          * put back on, and if we advance min_vruntime, we'll be placed back
4432          * further than we started -- ie. we'll be penalized.
4433          */
4434         if ((flags & (DEQUEUE_SAVE | DEQUEUE_MOVE)) != DEQUEUE_SAVE)
4435                 update_min_vruntime(cfs_rq);
4436 }
4437
4438 /*
4439  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
4440  */
4441 static void
4442 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4443 {
4444         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
4445         struct sched_entity *se;
4446         s64 delta;
4447
4448         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
4449         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
4450         if (delta_exec > ideal_runtime) {
4451                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4452                 /*
4453                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
4454                  * re-elected due to buddy favours.
4455                  */
4456                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
4457                 return;
4458         }
4459
4460         /*
4461          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
4462          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
4463          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
4464          */
4465         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
4466                 return;
4467
4468         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
4469         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
4470
4471         if (delta < 0)
4472                 return;
4473
4474         if (delta > ideal_runtime)
4475                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4476 }
4477
4478 static void
4479 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4480 {
4481         clear_buddies(cfs_rq, se);
4482
4483         /* 'current' is not kept within the tree. */
4484         if (se->on_rq) {
4485                 /*
4486                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
4487                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
4488                  * runqueue.
4489                  */
4490                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
4491                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4492                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4493         }
4494
4495         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
4496         cfs_rq->curr = se;
4497
4498         /*
4499          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
4500          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
4501          * when there are only lesser-weight tasks around):
4502          */
4503         if (schedstat_enabled() &&
4504             rq_of(cfs_rq)->cfs.load.weight >= 2*se->load.weight) {
4505                 schedstat_set(se->statistics.slice_max,
4506                         max((u64)schedstat_val(se->statistics.slice_max),
4507                             se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime));
4508         }
4509
4510         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
4511 }
4512
4513 static int
4514 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
4515
4516 /*
4517  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
4518  * 1) keep things fair between processes/task groups
4519  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
4520  * 3) pick the "last" process, for cache locality
4521  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
4522  */
4523 static struct sched_entity *
4524 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4525 {
4526         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
4527         struct sched_entity *se;
4528
4529         /*
4530          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
4531          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
4532          */
4533         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
4534                 left = curr;
4535
4536         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
4537
4538         /*
4539          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
4540          * be done without getting too unfair.
4541          */
4542         if (cfs_rq->skip && cfs_rq->skip == se) {
4543                 struct sched_entity *second;
4544
4545                 if (se == curr) {
4546                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
4547                 } else {
4548                         second = __pick_next_entity(se);
4549                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
4550                                 second = curr;
4551                 }
4552
4553                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
4554                         se = second;
4555         }
4556
4557         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1) {
4558                 /*
4559                  * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
4560                  */
4561                 se = cfs_rq->next;
4562         } else if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1) {
4563                 /*
4564                  * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
4565                  */
4566                 se = cfs_rq->last;
4567         }
4568
4569         return se;
4570 }
4571
4572 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4573
4574 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
4575 {
4576         /*
4577          * If still on the runqueue then deactivate_task()
4578          * was not called and update_curr() has to be done:
4579          */
4580         if (prev->on_rq)
4581                 update_curr(cfs_rq);
4582
4583         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
4584         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4585
4586         check_spread(cfs_rq, prev);
4587
4588         if (prev->on_rq) {
4589                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
4590                 /* Put 'current' back into the tree. */
4591                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
4592                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
4593                 update_load_avg(cfs_rq, prev, 0);
4594         }
4595         cfs_rq->curr = NULL;
4596 }
4597
4598 static void
4599 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
4600 {
4601         /*
4602          * Update run-time statistics of the 'current'.
4603          */
4604         update_curr(cfs_rq);
4605
4606         /*
4607          * Ensure that runnable average is periodically updated.
4608          */
4609         update_load_avg(cfs_rq, curr, UPDATE_TG);
4610         update_cfs_group(curr);
4611
4612 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4613         /*
4614          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
4615          * validating it and just reschedule.
4616          */
4617         if (queued) {
4618                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4619                 return;
4620         }
4621         /*
4622          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
4623          */
4624         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
4625                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
4626                 return;
4627 #endif
4628
4629         if (cfs_rq->nr_running > 1)
4630                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
4631 }
4632
4633
4634 /**************************************************
4635  * CFS bandwidth control machinery
4636  */
4637
4638 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
4639
4640 #ifdef CONFIG_JUMP_LABEL
4641 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
4642
4643 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
4644 {
4645         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
4646 }
4647
4648 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
4649 {
4650         static_key_slow_inc_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4651 }
4652
4653 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
4654 {
4655         static_key_slow_dec_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4656 }
4657 #else /* CONFIG_JUMP_LABEL */
4658 static bool cfs_bandwidth_used(void)
4659 {
4660         return true;
4661 }
4662
4663 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
4664 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
4665 #endif /* CONFIG_JUMP_LABEL */
4666
4667 /*
4668  * default period for cfs group bandwidth.
4669  * default: 0.1s, units: nanoseconds
4670  */
4671 static inline u64 default_cfs_period(void)
4672 {
4673         return 100000000ULL;
4674 }
4675
4676 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
4677 {
4678         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
4679 }
4680
4681 /*
4682  * Replenish runtime according to assigned quota. We use sched_clock_cpu
4683  * directly instead of rq->clock to avoid adding additional synchronization
4684  * around rq->lock.
4685  *
4686  * requires cfs_b->lock
4687  */
4688 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4689 {
4690         if (unlikely(cfs_b->quota == RUNTIME_INF))
4691                 return;
4692
4693         cfs_b->runtime += cfs_b->quota;
4694         cfs_b->runtime = min(cfs_b->runtime, cfs_b->quota + cfs_b->burst);
4695 }
4696
4697 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4698 {
4699         return &tg->cfs_bandwidth;
4700 }
4701
4702 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
4703 static int __assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
4704                                    struct cfs_rq *cfs_rq, u64 target_runtime)
4705 {
4706         u64 min_amount, amount = 0;
4707
4708         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4709
4710         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
4711         min_amount = target_runtime - cfs_rq->runtime_remaining;
4712
4713         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4714                 amount = min_amount;
4715         else {
4716                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4717
4718                 if (cfs_b->runtime > 0) {
4719                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
4720                         cfs_b->runtime -= amount;
4721                         cfs_b->idle = 0;
4722                 }
4723         }
4724
4725         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
4726
4727         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
4728 }
4729
4730 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
4731 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4732 {
4733         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4734         int ret;
4735
4736         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4737         ret = __assign_cfs_rq_runtime(cfs_b, cfs_rq, sched_cfs_bandwidth_slice());
4738         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4739
4740         return ret;
4741 }
4742
4743 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4744 {
4745         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
4746         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
4747
4748         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4749                 return;
4750
4751         if (cfs_rq->throttled)
4752                 return;
4753         /*
4754          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
4755          * hierarchy can be throttled
4756          */
4757         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
4758                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4759 }
4760
4761 static __always_inline
4762 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4763 {
4764         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
4765                 return;
4766
4767         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
4768 }
4769
4770 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4771 {
4772         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
4773 }
4774
4775 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
4776 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4777 {
4778         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
4779 }
4780
4781 /*
4782  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
4783  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
4784  * load-balance operations.
4785  */
4786 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4787                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4788 {
4789         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
4790
4791         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
4792         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
4793
4794         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
4795                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
4796 }
4797
4798 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
4799 {
4800         struct rq *rq = data;
4801         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4802
4803         cfs_rq->throttle_count--;
4804         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4805                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
4806                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
4807
4808                 /* Add cfs_rq with load or one or more already running entities to the list */
4809                 if (!cfs_rq_is_decayed(cfs_rq) || cfs_rq->nr_running)
4810                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4811         }
4812
4813         return 0;
4814 }
4815
4816 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
4817 {
4818         struct rq *rq = data;
4819         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4820
4821         /* group is entering throttled state, stop time */
4822         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4823                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
4824                 list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4825         }
4826         cfs_rq->throttle_count++;
4827
4828         return 0;
4829 }
4830
4831 static bool throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4832 {
4833         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4834         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4835         struct sched_entity *se;
4836         long task_delta, idle_task_delta, dequeue = 1;
4837
4838         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4839         /* This will start the period timer if necessary */
4840         if (__assign_cfs_rq_runtime(cfs_b, cfs_rq, 1)) {
4841                 /*
4842                  * We have raced with bandwidth becoming available, and if we
4843                  * actually throttled the timer might not unthrottle us for an
4844                  * entire period. We additionally needed to make sure that any
4845                  * subsequent check_cfs_rq_runtime calls agree not to throttle
4846                  * us, as we may commit to do cfs put_prev+pick_next, so we ask
4847                  * for 1ns of runtime rather than just check cfs_b.
4848                  */
4849                 dequeue = 0;
4850         } else {
4851                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->throttled_list,
4852                                   &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4853         }
4854         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4855
4856         if (!dequeue)
4857                 return false;  /* Throttle no longer required. */
4858
4859         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
4860
4861         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
4862         rcu_read_lock();
4863         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
4864         rcu_read_unlock();
4865
4866         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4867         idle_task_delta = cfs_rq->idle_h_nr_running;
4868         for_each_sched_entity(se) {
4869                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4870                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
4871                 if (!se->on_rq)
4872                         goto done;
4873
4874                 dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
4875
4876                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
4877                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4878
4879                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
4880                 qcfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_task_delta;
4881
4882                 if (qcfs_rq->load.weight) {
4883                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
4884                         se = parent_entity(se);
4885                         break;
4886                 }
4887         }
4888
4889         for_each_sched_entity(se) {
4890                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4891                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
4892                 if (!se->on_rq)
4893                         goto done;
4894
4895                 update_load_avg(qcfs_rq, se, 0);
4896                 se_update_runnable(se);
4897
4898                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
4899                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4900
4901                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
4902                 qcfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_task_delta;
4903         }
4904
4905         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
4906         sub_nr_running(rq, task_delta);
4907
4908 done:
4909         /*
4910          * Note: distribution will already see us throttled via the
4911          * throttled-list.  rq->lock protects completion.
4912          */
4913         cfs_rq->throttled = 1;
4914         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
4915         return true;
4916 }
4917
4918 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4919 {
4920         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4921         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4922         struct sched_entity *se;
4923         long task_delta, idle_task_delta;
4924
4925         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
4926
4927         cfs_rq->throttled = 0;
4928
4929         update_rq_clock(rq);
4930
4931         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4932         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
4933         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
4934         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4935
4936         /* update hierarchical throttle state */
4937         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
4938
4939         /* Nothing to run but something to decay (on_list)? Complete the branch */
4940         if (!cfs_rq->load.weight) {
4941                 if (cfs_rq->on_list)
4942                         goto unthrottle_throttle;
4943                 return;
4944         }
4945
4946         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4947         idle_task_delta = cfs_rq->idle_h_nr_running;
4948         for_each_sched_entity(se) {
4949                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4950
4951                 if (se->on_rq)
4952                         break;
4953                 enqueue_entity(qcfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
4954
4955                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
4956                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4957
4958                 qcfs_rq->h_nr_running += task_delta;
4959                 qcfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
4960
4961                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
4962                 if (cfs_rq_throttled(qcfs_rq))
4963                         goto unthrottle_throttle;
4964         }
4965
4966         for_each_sched_entity(se) {
4967                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4968
4969                 update_load_avg(qcfs_rq, se, UPDATE_TG);
4970                 se_update_runnable(se);
4971
4972                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
4973                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4974
4975                 qcfs_rq->h_nr_running += task_delta;
4976                 qcfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
4977
4978                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
4979                 if (cfs_rq_throttled(qcfs_rq))
4980                         goto unthrottle_throttle;
4981
4982                 /*
4983                  * One parent has been throttled and cfs_rq removed from the
4984                  * list. Add it back to not break the leaf list.
4985                  */
4986                 if (throttled_hierarchy(qcfs_rq))
4987                         list_add_leaf_cfs_rq(qcfs_rq);
4988         }
4989
4990         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
4991         add_nr_running(rq, task_delta);
4992
4993 unthrottle_throttle:
4994         /*
4995          * The cfs_rq_throttled() breaks in the above iteration can result in
4996          * incomplete leaf list maintenance, resulting in triggering the
4997          * assertion below.
4998          */
4999         for_each_sched_entity(se) {
5000                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
5001
5002                 if (list_add_leaf_cfs_rq(qcfs_rq))
5003                         break;
5004         }
5005
5006         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
5007
5008         /* Determine whether we need to wake up potentially idle CPU: */
5009         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
5010                 resched_curr(rq);
5011 }
5012
5013 static void distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5014 {
5015         struct cfs_rq *cfs_rq;
5016         u64 runtime, remaining = 1;
5017
5018         rcu_read_lock();
5019         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
5020                                 throttled_list) {
5021                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5022                 struct rq_flags rf;
5023
5024                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
5025                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5026                         goto next;
5027
5028                 /* By the above check, this should never be true */
5029                 SCHED_WARN_ON(cfs_rq->runtime_remaining > 0);
5030
5031                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5032                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
5033                 if (runtime > cfs_b->runtime)
5034                         runtime = cfs_b->runtime;
5035                 cfs_b->runtime -= runtime;
5036                 remaining = cfs_b->runtime;
5037                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5038
5039                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
5040
5041                 /* we check whether we're throttled above */
5042                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
5043                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
5044
5045 next:
5046                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
5047
5048                 if (!remaining)
5049                         break;
5050         }
5051         rcu_read_unlock();
5052 }
5053
5054 /*
5055  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
5056  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
5057  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
5058  * used to track this state.
5059  */
5060 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun, unsigned long flags)
5061 {
5062         int throttled;
5063
5064         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
5065         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
5066                 goto out_deactivate;
5067
5068         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
5069         cfs_b->nr_periods += overrun;
5070
5071         /* Refill extra burst quota even if cfs_b->idle */
5072         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
5073
5074         /*
5075          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
5076          * we're going inactive then everything else can be deferred
5077          */
5078         if (cfs_b->idle && !throttled)
5079                 goto out_deactivate;
5080
5081         if (!throttled) {
5082                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
5083                 cfs_b->idle = 1;
5084                 return 0;
5085         }
5086
5087         /* account preceding periods in which throttling occurred */
5088         cfs_b->nr_throttled += overrun;
5089
5090         /*
5091          * This check is repeated as we release cfs_b->lock while we unthrottle.
5092          */
5093         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
5094                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5095                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
5096                 distribute_cfs_runtime(cfs_b);
5097                 raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
5098
5099                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
5100         }
5101
5102         /*
5103          * While we are ensured activity in the period following an
5104          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
5105          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
5106          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
5107          */
5108         cfs_b->idle = 0;
5109
5110         return 0;
5111
5112 out_deactivate:
5113         return 1;
5114 }
5115
5116 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
5117 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
5118 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
5119 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
5120 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
5121 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
5122
5123 /*
5124  * Are we near the end of the current quota period?
5125  *
5126  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
5127  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
5128  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
5129  */
5130 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
5131 {
5132         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
5133         s64 remaining;
5134
5135         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
5136         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
5137                 return 1;
5138
5139         /* is a quota refresh about to occur? */
5140         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
5141         if (remaining < (s64)min_expire)
5142                 return 1;
5143
5144         return 0;
5145 }
5146
5147 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5148 {
5149         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
5150
5151         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
5152         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
5153                 return;
5154
5155         /* don't push forwards an existing deferred unthrottle */
5156         if (cfs_b->slack_started)
5157                 return;
5158         cfs_b->slack_started = true;
5159
5160         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
5161                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
5162                         HRTIMER_MODE_REL);
5163 }
5164
5165 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
5166 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5167 {
5168         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
5169         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
5170
5171         if (slack_runtime <= 0)
5172                 return;
5173
5174         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5175         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF) {
5176                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
5177
5178                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
5179                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
5180                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
5181                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
5182         }
5183         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5184
5185         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
5186         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
5187 }
5188
5189 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5190 {
5191         if (!cfs_bandwidth_used())
5192                 return;
5193
5194         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
5195                 return;
5196
5197         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
5198 }
5199
5200 /*
5201  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
5202  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
5203  */
5204 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5205 {
5206         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
5207         unsigned long flags;
5208
5209         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
5210         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
5211         cfs_b->slack_started = false;
5212
5213         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
5214                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5215                 return;
5216         }
5217
5218         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
5219                 runtime = cfs_b->runtime;
5220
5221         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5222
5223         if (!runtime)
5224                 return;
5225
5226         distribute_cfs_runtime(cfs_b);
5227 }
5228
5229 /*
5230  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
5231  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
5232  * runtime as update_curr() throttling can not trigger until it's on-rq.
5233  */
5234 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
5235 {
5236         if (!cfs_bandwidth_used())
5237                 return;
5238
5239         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
5240         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
5241                 return;
5242
5243         /* ensure the group is not already throttled */
5244         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5245                 return;
5246
5247         /* update runtime allocation */
5248         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
5249         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
5250                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
5251 }
5252
5253 static void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu)
5254 {
5255         struct cfs_rq *pcfs_rq, *cfs_rq;
5256
5257         if (!cfs_bandwidth_used())
5258                 return;
5259
5260         if (!tg->parent)
5261                 return;
5262
5263         cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
5264         pcfs_rq = tg->parent->cfs_rq[cpu];
5265
5266         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
5267         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(cpu_rq(cpu));
5268 }
5269
5270 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
5271 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5272 {
5273         if (!cfs_bandwidth_used())
5274                 return false;
5275
5276         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
5277                 return false;
5278
5279         /*
5280          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
5281          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
5282          */
5283         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5284                 return true;
5285
5286         return throttle_cfs_rq(cfs_rq);
5287 }
5288
5289 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
5290 {
5291         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
5292                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
5293
5294         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
5295
5296         return HRTIMER_NORESTART;
5297 }
5298
5299 extern const u64 max_cfs_quota_period;
5300
5301 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
5302 {
5303         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
5304                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
5305         unsigned long flags;
5306         int overrun;
5307         int idle = 0;
5308         int count = 0;
5309
5310         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
5311         for (;;) {
5312                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
5313                 if (!overrun)
5314                         break;
5315
5316                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun, flags);
5317
5318                 if (++count > 3) {
5319                         u64 new, old = ktime_to_ns(cfs_b->period);
5320
5321                         /*
5322                          * Grow period by a factor of 2 to avoid losing precision.
5323                          * Precision loss in the quota/period ratio can cause __cfs_schedulable
5324                          * to fail.
5325                          */
5326                         new = old * 2;
5327                         if (new < max_cfs_quota_period) {
5328                                 cfs_b->period = ns_to_ktime(new);
5329                                 cfs_b->quota *= 2;
5330                                 cfs_b->burst *= 2;
5331
5332                                 pr_warn_ratelimited(
5333         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, scaling up (new cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
5334                                         smp_processor_id(),
5335                                         div_u64(new, NSEC_PER_USEC),
5336                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
5337                         } else {
5338                                 pr_warn_ratelimited(
5339         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, but cannot scale up without losing precision (cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
5340                                         smp_processor_id(),
5341                                         div_u64(old, NSEC_PER_USEC),
5342                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
5343                         }
5344
5345                         /* reset count so we don't come right back in here */
5346                         count = 0;
5347                 }
5348         }
5349         if (idle)
5350                 cfs_b->period_active = 0;
5351         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5352
5353         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
5354 }
5355
5356 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5357 {
5358         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
5359         cfs_b->runtime = 0;
5360         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
5361         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
5362         cfs_b->burst = 0;
5363
5364         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
5365         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
5366         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
5367         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
5368         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
5369         cfs_b->slack_started = false;
5370 }
5371
5372 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5373 {
5374         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
5375         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
5376 }
5377
5378 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5379 {
5380         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
5381
5382         if (cfs_b->period_active)
5383                 return;
5384
5385         cfs_b->period_active = 1;
5386         hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
5387         hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
5388 }
5389
5390 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5391 {
5392         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
5393         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
5394                 return;
5395
5396         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
5397         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
5398 }
5399
5400 /*
5401  * Both these CPU hotplug callbacks race against unregister_fair_sched_group()
5402  *
5403  * The race is harmless, since modifying bandwidth settings of unhooked group
5404  * bits doesn't do much.
5405  */
5406
5407 /* cpu online callback */
5408 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
5409 {
5410         struct task_group *tg;
5411
5412         lockdep_assert_rq_held(rq);
5413
5414         rcu_read_lock();
5415         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5416                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &tg->cfs_bandwidth;
5417                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5418
5419                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5420                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
5421                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5422         }
5423         rcu_read_unlock();
5424 }
5425
5426 /* cpu offline callback */
5427 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
5428 {
5429         struct task_group *tg;
5430
5431         lockdep_assert_rq_held(rq);
5432
5433         rcu_read_lock();
5434         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5435                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5436
5437                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
5438                         continue;
5439
5440                 /*
5441                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
5442                  * there's some valid quota amount
5443                  */
5444                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
5445                 /*
5446                  * Offline rq is schedulable till CPU is completely disabled
5447                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
5448                  */
5449                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
5450
5451                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5452                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
5453         }
5454         rcu_read_unlock();
5455 }
5456
5457 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5458
5459 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
5460 {
5461         return false;
5462 }
5463
5464 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
5465 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
5466 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5467 static inline void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu) {}
5468 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5469
5470 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
5471 {
5472         return 0;
5473 }
5474
5475 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
5476 {
5477         return 0;
5478 }
5479
5480 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
5481                                     int src_cpu, int dest_cpu)
5482 {
5483         return 0;
5484 }
5485
5486 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5487
5488 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5489 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5490 #endif
5491
5492 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
5493 {
5494         return NULL;
5495 }
5496 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5497 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
5498 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
5499
5500 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5501
5502 /**************************************************
5503  * CFS operations on tasks:
5504  */
5505
5506 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
5507 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5508 {
5509         struct sched_entity *se = &p->se;
5510         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5511
5512         SCHED_WARN_ON(task_rq(p) != rq);
5513
5514         if (rq->cfs.h_nr_running > 1) {
5515                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
5516                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
5517                 s64 delta = slice - ran;
5518
5519                 if (delta < 0) {
5520                         if (task_current(rq, p))
5521                                 resched_curr(rq);
5522                         return;
5523                 }
5524                 hrtick_start(rq, delta);
5525         }
5526 }
5527
5528 /*
5529  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
5530  * current task is from our class and nr_running is low enough
5531  * to matter.
5532  */
5533 static void hrtick_update(struct rq *rq)
5534 {
5535         struct task_struct *curr = rq->curr;
5536
5537         if (!hrtick_enabled_fair(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
5538                 return;
5539
5540         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
5541                 hrtick_start_fair(rq, curr);
5542 }
5543 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
5544 static inline void
5545 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5546 {
5547 }
5548
5549 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
5550 {
5551 }
5552 #endif
5553
5554 #ifdef CONFIG_SMP
5555 static inline unsigned long cpu_util(int cpu);
5556
5557 static inline bool cpu_overutilized(int cpu)
5558 {
5559         return !fits_capacity(cpu_util(cpu), capacity_of(cpu));
5560 }
5561
5562 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq)
5563 {
5564         if (!READ_ONCE(rq->rd->overutilized) && cpu_overutilized(rq->cpu)) {
5565                 WRITE_ONCE(rq->rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
5566                 trace_sched_overutilized_tp(rq->rd, SG_OVERUTILIZED);
5567         }
5568 }
5569 #else
5570 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq) { }
5571 #endif
5572
5573 /* Runqueue only has SCHED_IDLE tasks enqueued */
5574 static int sched_idle_rq(struct rq *rq)
5575 {
5576         return unlikely(rq->nr_running == rq->cfs.idle_h_nr_running &&
5577                         rq->nr_running);
5578 }
5579
5580 #ifdef CONFIG_SMP
5581 static int sched_idle_cpu(int cpu)
5582 {
5583         return sched_idle_rq(cpu_rq(cpu));
5584 }
5585 #endif
5586
5587 /*
5588  * The enqueue_task method is called before nr_running is
5589  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
5590  * then put the task into the rbtree:
5591  */
5592 static void
5593 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5594 {
5595         struct cfs_rq *cfs_rq;
5596         struct sched_entity *se = &p->se;
5597         int idle_h_nr_running = task_has_idle_policy(p);
5598         int task_new = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP);
5599
5600         /*
5601          * The code below (indirectly) updates schedutil which looks at
5602          * the cfs_rq utilization to select a frequency.
5603          * Let's add the task's estimated utilization to the cfs_rq's
5604          * estimated utilization, before we update schedutil.
5605          */
5606         util_est_enqueue(&rq->cfs, p);
5607
5608         /*
5609          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
5610          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
5611          * passed.
5612          */
5613         if (p->in_iowait)
5614                 cpufreq_update_util(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
5615
5616         for_each_sched_entity(se) {
5617                 if (se->on_rq)
5618                         break;
5619                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5620                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
5621
5622                 cfs_rq->h_nr_running++;
5623                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_h_nr_running;
5624
5625                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
5626                         idle_h_nr_running = 1;
5627
5628                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5629                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5630                         goto enqueue_throttle;
5631
5632                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
5633         }
5634
5635         for_each_sched_entity(se) {
5636                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5637
5638                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5639                 se_update_runnable(se);
5640                 update_cfs_group(se);
5641
5642                 cfs_rq->h_nr_running++;
5643                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_h_nr_running;
5644
5645                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
5646                         idle_h_nr_running = 1;
5647
5648                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5649                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5650                         goto enqueue_throttle;
5651
5652                /*
5653                 * One parent has been throttled and cfs_rq removed from the
5654                 * list. Add it back to not break the leaf list.
5655                 */
5656                if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
5657                        list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
5658         }
5659
5660         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
5661         add_nr_running(rq, 1);
5662
5663         /*
5664          * Since new tasks are assigned an initial util_avg equal to
5665          * half of the spare capacity of their CPU, tiny tasks have the
5666          * ability to cross the overutilized threshold, which will
5667          * result in the load balancer ruining all the task placement
5668          * done by EAS. As a way to mitigate that effect, do not account
5669          * for the first enqueue operation of new tasks during the
5670          * overutilized flag detection.
5671          *
5672          * A better way of solving this problem would be to wait for
5673          * the PELT signals of tasks to converge before taking them
5674          * into account, but that is not straightforward to implement,
5675          * and the following generally works well enough in practice.
5676          */
5677         if (!task_new)
5678                 update_overutilized_status(rq);
5679
5680 enqueue_throttle:
5681         if (cfs_bandwidth_used()) {
5682                 /*
5683                  * When bandwidth control is enabled; the cfs_rq_throttled()
5684                  * breaks in the above iteration can result in incomplete
5685                  * leaf list maintenance, resulting in triggering the assertion
5686                  * below.
5687                  */
5688                 for_each_sched_entity(se) {
5689                         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5690
5691                         if (list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq))
5692                                 break;
5693                 }
5694         }
5695
5696         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
5697
5698         hrtick_update(rq);
5699 }
5700
5701 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
5702
5703 /*
5704  * The dequeue_task method is called before nr_running is
5705  * decreased. We remove the task from the rbtree and
5706  * update the fair scheduling stats:
5707  */
5708 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5709 {
5710         struct cfs_rq *cfs_rq;
5711         struct sched_entity *se = &p->se;
5712         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
5713         int idle_h_nr_running = task_has_idle_policy(p);
5714         bool was_sched_idle = sched_idle_rq(rq);
5715
5716         util_est_dequeue(&rq->cfs, p);
5717
5718         for_each_sched_entity(se) {
5719                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5720                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
5721
5722                 cfs_rq->h_nr_running--;
5723                 cfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_h_nr_running;
5724
5725                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
5726                         idle_h_nr_running = 1;
5727
5728                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5729                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5730                         goto dequeue_throttle;
5731
5732                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
5733                 if (cfs_rq->load.weight) {
5734                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
5735                         se = parent_entity(se);
5736                         /*
5737                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
5738                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
5739                          */
5740                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
5741                                 set_next_buddy(se);
5742                         break;
5743                 }
5744                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
5745         }
5746
5747         for_each_sched_entity(se) {
5748                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5749
5750                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5751                 se_update_runnable(se);
5752                 update_cfs_group(se);
5753
5754                 cfs_rq->h_nr_running--;
5755                 cfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_h_nr_running;
5756
5757                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
5758                         idle_h_nr_running = 1;
5759
5760                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5761                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5762                         goto dequeue_throttle;
5763
5764         }
5765
5766         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
5767         sub_nr_running(rq, 1);
5768
5769         /* balance early to pull high priority tasks */
5770         if (unlikely(!was_sched_idle && sched_idle_rq(rq)))
5771                 rq->next_balance = jiffies;
5772
5773 dequeue_throttle:
5774         util_est_update(&rq->cfs, p, task_sleep);
5775         hrtick_update(rq);
5776 }
5777
5778 #ifdef CONFIG_SMP
5779
5780 /* Working cpumask for: load_balance, load_balance_newidle. */
5781 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
5782 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, select_idle_mask);
5783
5784 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5785
5786 static struct {
5787         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
5788         atomic_t nr_cpus;
5789         int has_blocked;                /* Idle CPUS has blocked load */
5790         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
5791         unsigned long next_blocked;     /* Next update of blocked load in jiffies */
5792 } nohz ____cacheline_aligned;
5793
5794 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5795
5796 static unsigned long cpu_load(struct rq *rq)
5797 {
5798         return cfs_rq_load_avg(&rq->cfs);
5799 }
5800
5801 /*
5802  * cpu_load_without - compute CPU load without any contributions from *p
5803  * @cpu: the CPU which load is requested
5804  * @p: the task which load should be discounted
5805  *
5806  * The load of a CPU is defined by the load of tasks currently enqueued on that
5807  * CPU as well as tasks which are currently sleeping after an execution on that
5808  * CPU.
5809  *
5810  * This method returns the load of the specified CPU by discounting the load of
5811  * the specified task, whenever the task is currently contributing to the CPU
5812  * load.
5813  */
5814 static unsigned long cpu_load_without(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5815 {
5816         struct cfs_rq *cfs_rq;
5817         unsigned int load;
5818
5819         /* Task has no contribution or is new */
5820         if (cpu_of(rq) != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
5821                 return cpu_load(rq);
5822
5823         cfs_rq = &rq->cfs;
5824         load = READ_ONCE(cfs_rq->avg.load_avg);
5825
5826         /* Discount task's util from CPU's util */
5827         lsub_positive(&load, task_h_load(p));
5828
5829         return load;
5830 }
5831
5832 static unsigned long cpu_runnable(struct rq *rq)
5833 {
5834         return cfs_rq_runnable_avg(&rq->cfs);
5835 }
5836
5837 static unsigned long cpu_runnable_without(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5838 {
5839         struct cfs_rq *cfs_rq;
5840         unsigned int runnable;
5841
5842         /* Task has no contribution or is new */
5843         if (cpu_of(rq) != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
5844                 return cpu_runnable(rq);
5845
5846         cfs_rq = &rq->cfs;
5847         runnable = READ_ONCE(cfs_rq->avg.runnable_avg);
5848
5849         /* Discount task's runnable from CPU's runnable */
5850         lsub_positive(&runnable, p->se.avg.runnable_avg);
5851
5852         return runnable;
5853 }
5854
5855 static unsigned long capacity_of(int cpu)
5856 {
5857         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
5858 }
5859
5860 static void record_wakee(struct task_struct *p)
5861 {
5862         /*
5863          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
5864          * jiffy will not have built up many flips.
5865          */
5866         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
5867                 current->wakee_flips >>= 1;
5868                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
5869         }
5870
5871         if (current->last_wakee != p) {
5872                 current->last_wakee = p;
5873                 current->wakee_flips++;
5874         }
5875 }
5876
5877 /*
5878  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5879  *
5880  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5881  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
5882  *
5883  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
5884  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5885  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
5886  *
5887  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5888  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
5889  *
5890  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
5891  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
5892  * socket size.
5893  */
5894 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5895 {
5896         unsigned int master = current->wakee_flips;
5897         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5898         int factor = __this_cpu_read(sd_llc_size);
5899
5900         if (master < slave)
5901                 swap(master, slave);
5902         if (slave < factor || master < slave * factor)
5903                 return 0;
5904         return 1;
5905 }
5906
5907 /*
5908  * The purpose of wake_affine() is to quickly determine on which CPU we can run
5909  * soonest. For the purpose of speed we only consider the waking and previous
5910  * CPU.
5911  *
5912  * wake_affine_idle() - only considers 'now', it check if the waking CPU is
5913  *                      cache-affine and is (or will be) idle.
5914  *
5915  * wake_affine_weight() - considers the weight to reflect the average
5916  *                        scheduling latency of the CPUs. This seems to work
5917  *                        for the overloaded case.
5918  */
5919 static int
5920 wake_affine_idle(int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5921 {
5922         /*
5923          * If this_cpu is idle, it implies the wakeup is from interrupt
5924          * context. Only allow the move if cache is shared. Otherwise an
5925          * interrupt intensive workload could force all tasks onto one
5926          * node depending on the IO topology or IRQ affinity settings.
5927          *
5928          * If the prev_cpu is idle and cache affine then avoid a migration.
5929          * There is no guarantee that the cache hot data from an interrupt
5930          * is more important than cache hot data on the prev_cpu and from
5931          * a cpufreq perspective, it's better to have higher utilisation
5932          * on one CPU.
5933          */
5934         if (available_idle_cpu(this_cpu) && cpus_share_cache(this_cpu, prev_cpu))
5935                 return available_idle_cpu(prev_cpu) ? prev_cpu : this_cpu;
5936
5937         if (sync && cpu_rq(this_cpu)->nr_running == 1)
5938                 return this_cpu;
5939
5940         if (available_idle_cpu(prev_cpu))
5941                 return prev_cpu;
5942
5943         return nr_cpumask_bits;
5944 }
5945
5946 static int
5947 wake_affine_weight(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5948                    int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5949 {
5950         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5951         unsigned long task_load;
5952
5953         this_eff_load = cpu_load(cpu_rq(this_cpu));
5954
5955         if (sync) {
5956                 unsigned long current_load = task_h_load(current);
5957
5958                 if (current_load > this_eff_load)
5959                         return this_cpu;
5960
5961                 this_eff_load -= current_load;
5962         }
5963
5964         task_load = task_h_load(p);
5965
5966         this_eff_load += task_load;
5967         if (sched_feat(WA_BIAS))
5968                 this_eff_load *= 100;
5969         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5970
5971         prev_eff_load = cpu_load(cpu_rq(prev_cpu));
5972         prev_eff_load -= task_load;
5973         if (sched_feat(WA_BIAS))
5974                 prev_eff_load *= 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5975         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5976
5977         /*
5978          * If sync, adjust the weight of prev_eff_load such that if
5979          * prev_eff == this_eff that select_idle_sibling() will consider
5980          * stacking the wakee on top of the waker if no other CPU is
5981          * idle.
5982          */
5983         if (sync)
5984                 prev_eff_load += 1;
5985
5986         return this_eff_load < prev_eff_load ? this_cpu : nr_cpumask_bits;
5987 }
5988
5989 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5990                        int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5991 {
5992         int target = nr_cpumask_bits;
5993
5994         if (sched_feat(WA_IDLE))
5995                 target = wake_affine_idle(this_cpu, prev_cpu, sync);
5996
5997         if (sched_feat(WA_WEIGHT) && target == nr_cpumask_bits)
5998                 target = wake_affine_weight(sd, p, this_cpu, prev_cpu, sync);
5999
6000         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
6001         if (target == nr_cpumask_bits)
6002                 return prev_cpu;
6003
6004         schedstat_inc(sd->ttwu_move_affine);
6005         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine);
6006         return target;
6007 }
6008
6009 static struct sched_group *
6010 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int this_cpu);
6011
6012 /*
6013  * find_idlest_group_cpu - find the idlest CPU among the CPUs in the group.
6014  */
6015 static int
6016 find_idlest_group_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
6017 {
6018         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
6019         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
6020         u64 latest_idle_timestamp = 0;
6021         int least_loaded_cpu = this_cpu;
6022         int shallowest_idle_cpu = -1;
6023         int i;
6024
6025         /* Check if we have any choice: */
6026         if (group->group_weight == 1)
6027                 return cpumask_first(sched_group_span(group));
6028
6029         /* Traverse only the allowed CPUs */
6030         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), p->cpus_ptr) {
6031                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
6032
6033                 if (!sched_core_cookie_match(rq, p))
6034                         continue;
6035
6036                 if (sched_idle_cpu(i))
6037                         return i;
6038
6039                 if (available_idle_cpu(i)) {
6040                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
6041                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
6042                                 /*
6043                                  * We give priority to a CPU whose idle state
6044                                  * has the smallest exit latency irrespective
6045                                  * of any idle timestamp.
6046                                  */
6047                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
6048                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
6049                                 shallowest_idle_cpu = i;
6050                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
6051                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
6052                                 /*
6053                                  * If equal or no active idle state, then
6054                                  * the most recently idled CPU might have
6055                                  * a warmer cache.
6056                                  */
6057                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
6058                                 shallowest_idle_cpu = i;
6059                         }
6060                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
6061                         load = cpu_load(cpu_rq(i));
6062                         if (load < min_load) {
6063                                 min_load = load;
6064                                 least_loaded_cpu = i;
6065                         }
6066                 }
6067         }
6068
6069         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
6070 }
6071
6072 static inline int find_idlest_cpu(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
6073                                   int cpu, int prev_cpu, int sd_flag)
6074 {
6075         int new_cpu = cpu;
6076
6077         if (!cpumask_intersects(sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr))
6078                 return prev_cpu;
6079
6080         /*
6081          * We need task's util for cpu_util_without, sync it up to
6082          * prev_cpu's last_update_time.
6083          */
6084         if (!(sd_flag & SD_BALANCE_FORK))
6085                 sync_entity_load_avg(&p->se);
6086
6087         while (sd) {
6088                 struct sched_group *group;
6089                 struct sched_domain *tmp;
6090                 int weight;
6091
6092                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
6093                         sd = sd->child;
6094                         continue;
6095                 }
6096
6097                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu);
6098                 if (!group) {
6099                         sd = sd->child;
6100                         continue;
6101                 }
6102
6103                 new_cpu = find_idlest_group_cpu(group, p, cpu);
6104                 if (new_cpu == cpu) {
6105                         /* Now try balancing at a lower domain level of 'cpu': */
6106                         sd = sd->child;
6107                         continue;
6108                 }
6109
6110                 /* Now try balancing at a lower domain level of 'new_cpu': */
6111                 cpu = new_cpu;
6112                 weight = sd->span_weight;
6113                 sd = NULL;
6114                 for_each_domain(cpu, tmp) {
6115                         if (weight <= tmp->span_weight)
6116                                 break;
6117                         if (tmp->flags & sd_flag)
6118                                 sd = tmp;
6119                 }
6120         }
6121
6122         return new_cpu;
6123 }
6124
6125 static inline int __select_idle_cpu(int cpu, struct task_struct *p)
6126 {
6127         if ((available_idle_cpu(cpu) || sched_idle_cpu(cpu)) &&
6128             sched_cpu_cookie_match(cpu_rq(cpu), p))
6129                 return cpu;
6130
6131         return -1;
6132 }
6133
6134 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
6135 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(sched_smt_present);
6136 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_smt_present);
6137
6138 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
6139 {
6140         struct sched_domain_shared *sds;
6141
6142         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
6143         if (sds)
6144                 WRITE_ONCE(sds->has_idle_cores, val);
6145 }
6146
6147 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def)
6148 {
6149         struct sched_domain_shared *sds;
6150
6151         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
6152         if (sds)
6153                 return READ_ONCE(sds->has_idle_cores);
6154
6155         return def;
6156 }
6157
6158 /*
6159  * Scans the local SMT mask to see if the entire core is idle, and records this
6160  * information in sd_llc_shared->has_idle_cores.
6161  *
6162  * Since SMT siblings share all cache levels, inspecting this limited remote
6163  * state should be fairly cheap.
6164  */
6165 void __update_idle_core(struct rq *rq)
6166 {
6167         int core = cpu_of(rq);
6168         int cpu;
6169
6170         rcu_read_lock();
6171         if (test_idle_cores(core, true))
6172                 goto unlock;
6173
6174         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
6175                 if (cpu == core)
6176                         continue;
6177
6178                 if (!available_idle_cpu(cpu))
6179                         goto unlock;
6180         }
6181
6182         set_idle_cores(core, 1);
6183 unlock:
6184         rcu_read_unlock();
6185 }
6186
6187 /*
6188  * Scan the entire LLC domain for idle cores; this dynamically switches off if
6189  * there are no idle cores left in the system; tracked through
6190  * sd_llc->shared->has_idle_cores and enabled through update_idle_core() above.
6191  */
6192 static int select_idle_core(struct task_struct *p, int core, struct cpumask *cpus, int *idle_cpu)
6193 {
6194         bool idle = true;
6195         int cpu;
6196
6197         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
6198                 return __select_idle_cpu(core, p);
6199
6200         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
6201                 if (!available_idle_cpu(cpu)) {
6202                         idle = false;
6203                         if (*idle_cpu == -1) {
6204                                 if (sched_idle_cpu(cpu) && cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr)) {
6205                                         *idle_cpu = cpu;
6206                                         break;
6207                                 }
6208                                 continue;
6209                         }
6210                         break;
6211                 }
6212                 if (*idle_cpu == -1 && cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
6213                         *idle_cpu = cpu;
6214         }
6215
6216         if (idle)
6217                 return core;
6218
6219         cpumask_andnot(cpus, cpus, cpu_smt_mask(core));
6220         return -1;
6221 }
6222
6223 /*
6224  * Scan the local SMT mask for idle CPUs.
6225  */
6226 static int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6227 {
6228         int cpu;
6229
6230         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(target)) {
6231                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr) ||
6232                     !cpumask_test_cpu(cpu, sched_domain_span(sd)))
6233                         continue;
6234                 if (available_idle_cpu(cpu) || sched_idle_cpu(cpu))
6235                         return cpu;
6236         }
6237
6238         return -1;
6239 }
6240
6241 #else /* CONFIG_SCHED_SMT */
6242
6243 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
6244 {
6245 }
6246
6247 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def)
6248 {
6249         return def;
6250 }
6251
6252 static inline int select_idle_core(struct task_struct *p, int core, struct cpumask *cpus, int *idle_cpu)
6253 {
6254         return __select_idle_cpu(core, p);
6255 }
6256
6257 static inline int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6258 {
6259         return -1;
6260 }
6261
6262 #endif /* CONFIG_SCHED_SMT */
6263
6264 /*
6265  * Scan the LLC domain for idle CPUs; this is dynamically regulated by
6266  * comparing the average scan cost (tracked in sd->avg_scan_cost) against the
6267  * average idle time for this rq (as found in rq->avg_idle).
6268  */
6269 static int select_idle_cpu(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, bool has_idle_core, int target)
6270 {
6271         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
6272         int i, cpu, idle_cpu = -1, nr = INT_MAX;
6273         struct rq *this_rq = this_rq();
6274         int this = smp_processor_id();
6275         struct sched_domain *this_sd;
6276         u64 time = 0;
6277
6278         this_sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_llc));
6279         if (!this_sd)
6280                 return -1;
6281
6282         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr);
6283
6284         if (sched_feat(SIS_PROP) && !has_idle_core) {
6285                 u64 avg_cost, avg_idle, span_avg;
6286                 unsigned long now = jiffies;
6287
6288                 /*
6289                  * If we're busy, the assumption that the last idle period
6290                  * predicts the future is flawed; age away the remaining
6291                  * predicted idle time.
6292                  */
6293                 if (unlikely(this_rq->wake_stamp < now)) {
6294                         while (this_rq->wake_stamp < now && this_rq->wake_avg_idle) {
6295                                 this_rq->wake_stamp++;
6296                                 this_rq->wake_avg_idle >>= 1;
6297                         }
6298                 }
6299
6300                 avg_idle = this_rq->wake_avg_idle;
6301                 avg_cost = this_sd->avg_scan_cost + 1;
6302
6303                 span_avg = sd->span_weight * avg_idle;
6304                 if (span_avg > 4*avg_cost)
6305                         nr = div_u64(span_avg, avg_cost);
6306                 else
6307                         nr = 4;
6308
6309                 time = cpu_clock(this);
6310         }
6311
6312         for_each_cpu_wrap(cpu, cpus, target + 1) {
6313                 if (has_idle_core) {
6314                         i = select_idle_core(p, cpu, cpus, &idle_cpu);
6315                         if ((unsigned int)i < nr_cpumask_bits)
6316                                 return i;
6317
6318                 } else {
6319                         if (!--nr)
6320                                 return -1;
6321                         idle_cpu = __select_idle_cpu(cpu, p);
6322                         if ((unsigned int)idle_cpu < nr_cpumask_bits)
6323                                 break;
6324                 }
6325         }
6326
6327         if (has_idle_core)
6328                 set_idle_cores(target, false);
6329
6330         if (sched_feat(SIS_PROP) && !has_idle_core) {
6331                 time = cpu_clock(this) - time;
6332
6333                 /*
6334                  * Account for the scan cost of wakeups against the average
6335                  * idle time.
6336                  */
6337                 this_rq->wake_avg_idle -= min(this_rq->wake_avg_idle, time);
6338
6339                 update_avg(&this_sd->avg_scan_cost, time);
6340         }
6341
6342         return idle_cpu;
6343 }
6344
6345 /*
6346  * Scan the asym_capacity domain for idle CPUs; pick the first idle one on which
6347  * the task fits. If no CPU is big enough, but there are idle ones, try to
6348  * maximize capacity.
6349  */
6350 static int
6351 select_idle_capacity(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6352 {
6353         unsigned long task_util, best_cap = 0;
6354         int cpu, best_cpu = -1;
6355         struct cpumask *cpus;
6356
6357         cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
6358         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr);
6359
6360         task_util = uclamp_task_util(p);
6361
6362         for_each_cpu_wrap(cpu, cpus, target) {
6363                 unsigned long cpu_cap = capacity_of(cpu);
6364
6365                 if (!available_idle_cpu(cpu) && !sched_idle_cpu(cpu))
6366                         continue;
6367                 if (fits_capacity(task_util, cpu_cap))
6368                         return cpu;
6369
6370                 if (cpu_cap > best_cap) {
6371                         best_cap = cpu_cap;
6372                         best_cpu = cpu;
6373                 }
6374         }
6375
6376         return best_cpu;
6377 }
6378
6379 static inline bool asym_fits_capacity(int task_util, int cpu)
6380 {
6381         if (static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity))
6382                 return fits_capacity(task_util, capacity_of(cpu));
6383
6384         return true;
6385 }
6386
6387 /*
6388  * Try and locate an idle core/thread in the LLC cache domain.
6389  */
6390 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
6391 {
6392         bool has_idle_core = false;
6393         struct sched_domain *sd;
6394         unsigned long task_util;
6395         int i, recent_used_cpu;
6396
6397         /*
6398          * On asymmetric system, update task utilization because we will check
6399          * that the task fits with cpu's capacity.
6400          */
6401         if (static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity)) {
6402                 sync_entity_load_avg(&p->se);
6403                 task_util = uclamp_task_util(p);
6404         }
6405
6406         /*
6407          * per-cpu select_idle_mask usage
6408          */
6409         lockdep_assert_irqs_disabled();
6410
6411         if ((available_idle_cpu(target) || sched_idle_cpu(target)) &&
6412             asym_fits_capacity(task_util, target))
6413                 return target;
6414
6415         /*
6416          * If the previous CPU is cache affine and idle, don't be stupid:
6417          */
6418         if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) &&
6419             (available_idle_cpu(prev) || sched_idle_cpu(prev)) &&
6420             asym_fits_capacity(task_util, prev))
6421                 return prev;
6422
6423         /*
6424          * Allow a per-cpu kthread to stack with the wakee if the
6425          * kworker thread and the tasks previous CPUs are the same.
6426          * The assumption is that the wakee queued work for the
6427          * per-cpu kthread that is now complete and the wakeup is
6428          * essentially a sync wakeup. An obvious example of this
6429          * pattern is IO completions.
6430          */
6431         if (is_per_cpu_kthread(current) &&
6432             prev == smp_processor_id() &&
6433             this_rq()->nr_running <= 1) {
6434                 return prev;
6435         }
6436
6437         /* Check a recently used CPU as a potential idle candidate: */
6438         recent_used_cpu = p->recent_used_cpu;
6439         p->recent_used_cpu = prev;
6440         if (recent_used_cpu != prev &&
6441             recent_used_cpu != target &&
6442             cpus_share_cache(recent_used_cpu, target) &&
6443             (available_idle_cpu(recent_used_cpu) || sched_idle_cpu(recent_used_cpu)) &&
6444             cpumask_test_cpu(p->recent_used_cpu, p->cpus_ptr) &&
6445             asym_fits_capacity(task_util, recent_used_cpu)) {
6446                 /*
6447                  * Replace recent_used_cpu with prev as it is a potential
6448                  * candidate for the next wake:
6449                  */
6450                 p->recent_used_cpu = prev;
6451                 return recent_used_cpu;
6452         }
6453
6454         /*
6455          * For asymmetric CPU capacity systems, our domain of interest is
6456          * sd_asym_cpucapacity rather than sd_llc.
6457          */
6458         if (static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity)) {
6459                 sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_cpucapacity, target));
6460                 /*
6461                  * On an asymmetric CPU capacity system where an exclusive
6462                  * cpuset defines a symmetric island (i.e. one unique
6463                  * capacity_orig value through the cpuset), the key will be set
6464                  * but the CPUs within that cpuset will not have a domain with
6465                  * SD_ASYM_CPUCAPACITY. These should follow the usual symmetric
6466                  * capacity path.
6467                  */
6468                 if (sd) {
6469                         i = select_idle_capacity(p, sd, target);
6470                         return ((unsigned)i < nr_cpumask_bits) ? i : target;
6471                 }
6472         }
6473
6474         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
6475         if (!sd)
6476                 return target;
6477
6478         if (sched_smt_active()) {
6479                 has_idle_core = test_idle_cores(target, false);
6480
6481                 if (!has_idle_core && cpus_share_cache(prev, target)) {
6482                         i = select_idle_smt(p, sd, prev);
6483                         if ((unsigned int)i < nr_cpumask_bits)
6484                                 return i;
6485                 }
6486         }
6487
6488         i = select_idle_cpu(p, sd, has_idle_core, target);
6489         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6490                 return i;
6491
6492         return target;
6493 }
6494
6495 /**
6496  * cpu_util - Estimates the amount of capacity of a CPU used by CFS tasks.
6497  * @cpu: the CPU to get the utilization of
6498  *
6499  * The unit of the return value must be the one of capacity so we can compare
6500  * the utilization with the capacity of the CPU that is available for CFS task
6501  * (ie cpu_capacity).
6502  *
6503  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
6504  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
6505  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
6506  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
6507  * (arch_scale_freq_capacity()).
6508  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
6509  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
6510  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
6511  *
6512  * The estimated utilization of a CPU is defined to be the maximum between its
6513  * cfs_rq.avg.util_avg and the sum of the estimated utilization of the tasks
6514  * currently RUNNABLE on that CPU.
6515  * This allows to properly represent the expected utilization of a CPU which
6516  * has just got a big task running since a long sleep period. At the same time
6517  * however it preserves the benefits of the "blocked utilization" in
6518  * describing the potential for other tasks waking up on the same CPU.
6519  *
6520  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
6521  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
6522  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
6523  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
6524  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
6525  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
6526  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
6527  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
6528  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
6529  * migrations (scheduler-driven DVFS).
6530  *
6531  * Return: the (estimated) utilization for the specified CPU
6532  */
6533 static inline unsigned long cpu_util(int cpu)
6534 {
6535         struct cfs_rq *cfs_rq;
6536         unsigned int util;
6537
6538         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6539         util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6540
6541         if (sched_feat(UTIL_EST))
6542                 util = max(util, READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued));
6543
6544         return min_t(unsigned long, util, capacity_orig_of(cpu));
6545 }
6546
6547 /*
6548  * cpu_util_without: compute cpu utilization without any contributions from *p
6549  * @cpu: the CPU which utilization is requested
6550  * @p: the task which utilization should be discounted
6551  *
6552  * The utilization of a CPU is defined by the utilization of tasks currently
6553  * enqueued on that CPU as well as tasks which are currently sleeping after an
6554  * execution on that CPU.
6555  *
6556  * This method returns the utilization of the specified CPU by discounting the
6557  * utilization of the specified task, whenever the task is currently
6558  * contributing to the CPU utilization.
6559  */
6560 static unsigned long cpu_util_without(int cpu, struct task_struct *p)
6561 {
6562         struct cfs_rq *cfs_rq;
6563         unsigned int util;
6564
6565         /* Task has no contribution or is new */
6566         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
6567                 return cpu_util(cpu);
6568
6569         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6570         util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6571
6572         /* Discount task's util from CPU's util */
6573         lsub_positive(&util, task_util(p));
6574
6575         /*
6576          * Covered cases:
6577          *
6578          * a) if *p is the only task sleeping on this CPU, then:
6579          *      cpu_util (== task_util) > util_est (== 0)
6580          *    and thus we return:
6581          *      cpu_util_without = (cpu_util - task_util) = 0
6582          *
6583          * b) if other tasks are SLEEPING on this CPU, which is now exiting
6584          *    IDLE, then:
6585          *      cpu_util >= task_util
6586          *      cpu_util > util_est (== 0)
6587          *    and thus we discount *p's blocked utilization to return:
6588          *      cpu_util_without = (cpu_util - task_util) >= 0
6589          *
6590          * c) if other tasks are RUNNABLE on that CPU and
6591          *      util_est > cpu_util
6592          *    then we use util_est since it returns a more restrictive
6593          *    estimation of the spare capacity on that CPU, by just
6594          *    considering the expected utilization of tasks already
6595          *    runnable on that CPU.
6596          *
6597          * Cases a) and b) are covered by the above code, while case c) is
6598          * covered by the following code when estimated utilization is
6599          * enabled.
6600          */
6601         if (sched_feat(UTIL_EST)) {
6602                 unsigned int estimated =
6603                         READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued);
6604
6605                 /*
6606                  * Despite the following checks we still have a small window
6607                  * for a possible race, when an execl's select_task_rq_fair()
6608                  * races with LB's detach_task():
6609                  *
6610                  *   detach_task()
6611                  *     p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6612                  *     ---------------------------------- A
6613                  *     deactivate_task()                   \
6614                  *       dequeue_task()                     + RaceTime
6615                  *         util_est_dequeue()              /
6616                  *     ---------------------------------- B
6617                  *
6618                  * The additional check on "current == p" it's required to
6619                  * properly fix the execl regression and it helps in further
6620                  * reducing the chances for the above race.
6621                  */
6622                 if (unlikely(task_on_rq_queued(p) || current == p))
6623                         lsub_positive(&estimated, _task_util_est(p));
6624
6625                 util = max(util, estimated);
6626         }
6627
6628         /*
6629          * Utilization (estimated) can exceed the CPU capacity, thus let's
6630          * clamp to the maximum CPU capacity to ensure consistency with
6631          * the cpu_util call.
6632          */
6633         return min_t(unsigned long, util, capacity_orig_of(cpu));
6634 }
6635
6636 /*
6637  * Predicts what cpu_util(@cpu) would return if @p was migrated (and enqueued)
6638  * to @dst_cpu.
6639  */
6640 static unsigned long cpu_util_next(int cpu, struct task_struct *p, int dst_cpu)
6641 {
6642         struct cfs_rq *cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6643         unsigned long util_est, util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6644
6645         /*
6646          * If @p migrates from @cpu to another, remove its contribution. Or,
6647          * if @p migrates from another CPU to @cpu, add its contribution. In
6648          * the other cases, @cpu is not impacted by the migration, so the
6649          * util_avg should already be correct.
6650          */
6651         if (task_cpu(p) == cpu && dst_cpu != cpu)
6652                 lsub_positive(&util, task_util(p));
6653         else if (task_cpu(p) != cpu && dst_cpu == cpu)
6654                 util += task_util(p);
6655
6656         if (sched_feat(UTIL_EST)) {
6657                 util_est = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued);
6658
6659                 /*
6660                  * During wake-up, the task isn't enqueued yet and doesn't
6661                  * appear in the cfs_rq->avg.util_est.enqueued of any rq,
6662                  * so just add it (if needed) to "simulate" what will be
6663                  * cpu_util() after the task has been enqueued.
6664                  */
6665                 if (dst_cpu == cpu)
6666                         util_est += _task_util_est(p);
6667
6668                 util = max(util, util_est);
6669         }
6670
6671         return min(util, capacity_orig_of(cpu));
6672 }
6673
6674 /*
6675  * compute_energy(): Estimates the energy that @pd would consume if @p was
6676  * migrated to @dst_cpu. compute_energy() predicts what will be the utilization
6677  * landscape of @pd's CPUs after the task migration, and uses the Energy Model
6678  * to compute what would be the energy if we decided to actually migrate that
6679  * task.
6680  */
6681 static long
6682 compute_energy(struct task_struct *p, int dst_cpu, struct perf_domain *pd)
6683 {
6684         struct cpumask *pd_mask = perf_domain_span(pd);
6685         unsigned long cpu_cap = arch_scale_cpu_capacity(cpumask_first(pd_mask));
6686         unsigned long max_util = 0, sum_util = 0;
6687         unsigned long _cpu_cap = cpu_cap;
6688         int cpu;
6689
6690         _cpu_cap -= arch_scale_thermal_pressure(cpumask_first(pd_mask));
6691
6692         /*
6693          * The capacity state of CPUs of the current rd can be driven by CPUs
6694          * of another rd if they belong to the same pd. So, account for the
6695          * utilization of these CPUs too by masking pd with cpu_online_mask
6696          * instead of the rd span.
6697          *
6698          * If an entire pd is outside of the current rd, it will not appear in
6699          * its pd list and will not be accounted by compute_energy().
6700          */
6701         for_each_cpu_and(cpu, pd_mask, cpu_online_mask) {
6702                 unsigned long util_freq = cpu_util_next(cpu, p, dst_cpu);
6703                 unsigned long cpu_util, util_running = util_freq;
6704                 struct task_struct *tsk = NULL;
6705
6706                 /*
6707                  * When @p is placed on @cpu:
6708                  *
6709                  * util_running = max(cpu_util, cpu_util_est) +
6710                  *                max(task_util, _task_util_est)
6711                  *
6712                  * while cpu_util_next is: max(cpu_util + task_util,
6713                  *                             cpu_util_est + _task_util_est)
6714                  */
6715                 if (cpu == dst_cpu) {
6716                         tsk = p;
6717                         util_running =
6718                                 cpu_util_next(cpu, p, -1) + task_util_est(p);
6719                 }
6720
6721                 /*
6722                  * Busy time computation: utilization clamping is not
6723                  * required since the ratio (sum_util / cpu_capacity)
6724                  * is already enough to scale the EM reported power
6725                  * consumption at the (eventually clamped) cpu_capacity.
6726                  */
6727                 cpu_util = effective_cpu_util(cpu, util_running, cpu_cap,
6728                                               ENERGY_UTIL, NULL);
6729
6730                 sum_util += min(cpu_util, _cpu_cap);
6731
6732                 /*
6733                  * Performance domain frequency: utilization clamping
6734                  * must be considered since it affects the selection
6735                  * of the performance domain frequency.
6736                  * NOTE: in case RT tasks are running, by default the
6737                  * FREQUENCY_UTIL's utilization can be max OPP.
6738                  */
6739                 cpu_util = effective_cpu_util(cpu, util_freq, cpu_cap,
6740                                               FREQUENCY_UTIL, tsk);
6741                 max_util = max(max_util, min(cpu_util, _cpu_cap));
6742         }
6743
6744         return em_cpu_energy(pd->em_pd, max_util, sum_util, _cpu_cap);
6745 }
6746
6747 /*
6748  * find_energy_efficient_cpu(): Find most energy-efficient target CPU for the
6749  * waking task. find_energy_efficient_cpu() looks for the CPU with maximum
6750  * spare capacity in each performance domain and uses it as a potential
6751  * candidate to execute the task. Then, it uses the Energy Model to figure
6752  * out which of the CPU candidates is the most energy-efficient.
6753  *
6754  * The rationale for this heuristic is as follows. In a performance domain,
6755  * all the most energy efficient CPU candidates (according to the Energy
6756  * Model) are those for which we'll request a low frequency. When there are
6757  * several CPUs for which the frequency request will be the same, we don't
6758  * have enough data to break the tie between them, because the Energy Model
6759  * only includes active power costs. With this model, if we assume that
6760  * frequency requests follow utilization (e.g. using schedutil), the CPU with
6761  * the maximum spare capacity in a performance domain is guaranteed to be among
6762  * the best candidates of the performance domain.
6763  *
6764  * In practice, it could be preferable from an energy standpoint to pack
6765  * small tasks on a CPU in order to let other CPUs go in deeper idle states,
6766  * but that could also hurt our chances to go cluster idle, and we have no
6767  * ways to tell with the current Energy Model if this is actually a good
6768  * idea or not. So, find_energy_efficient_cpu() basically favors
6769  * cluster-packing, and spreading inside a cluster. That should at least be
6770  * a good thing for latency, and this is consistent with the idea that most
6771  * of the energy savings of EAS come from the asymmetry of the system, and
6772  * not so much from breaking the tie between identical CPUs. That's also the
6773  * reason why EAS is enabled in the topology code only for systems where
6774  * SD_ASYM_CPUCAPACITY is set.
6775  *
6776  * NOTE: Forkees are not accepted in the energy-aware wake-up path because
6777  * they don't have any useful utilization data yet and it's not possible to
6778  * forecast their impact on energy consumption. Consequently, they will be
6779  * placed by find_idlest_cpu() on the least loaded CPU, which might turn out
6780  * to be energy-inefficient in some use-cases. The alternative would be to
6781  * bias new tasks towards specific types of CPUs first, or to try to infer
6782  * their util_avg from the parent task, but those heuristics could hurt
6783  * other use-cases too. So, until someone finds a better way to solve this,
6784  * let's keep things simple by re-using the existing slow path.
6785  */
6786 static int find_energy_efficient_cpu(struct task_struct *p, int prev_cpu)
6787 {
6788         unsigned long prev_delta = ULONG_MAX, best_delta = ULONG_MAX;
6789         struct root_domain *rd = cpu_rq(smp_processor_id())->rd;
6790         int cpu, best_energy_cpu = prev_cpu, target = -1;
6791         unsigned long cpu_cap, util, base_energy = 0;
6792         struct sched_domain *sd;
6793         struct perf_domain *pd;
6794
6795         rcu_read_lock();
6796         pd = rcu_dereference(rd->pd);
6797         if (!pd || READ_ONCE(rd->overutilized))
6798                 goto unlock;
6799
6800         /*
6801          * Energy-aware wake-up happens on the lowest sched_domain starting
6802          * from sd_asym_cpucapacity spanning over this_cpu and prev_cpu.
6803          */
6804         sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_asym_cpucapacity));
6805         while (sd && !cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(sd)))
6806                 sd = sd->parent;
6807         if (!sd)
6808                 goto unlock;
6809
6810         target = prev_cpu;
6811
6812         sync_entity_load_avg(&p->se);
6813         if (!task_util_est(p))
6814                 goto unlock;
6815
6816         for (; pd; pd = pd->next) {
6817                 unsigned long cur_delta, spare_cap, max_spare_cap = 0;
6818                 bool compute_prev_delta = false;
6819                 unsigned long base_energy_pd;
6820                 int max_spare_cap_cpu = -1;
6821
6822                 for_each_cpu_and(cpu, perf_domain_span(pd), sched_domain_span(sd)) {
6823                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
6824                                 continue;
6825
6826                         util = cpu_util_next(cpu, p, cpu);
6827                         cpu_cap = capacity_of(cpu);
6828                         spare_cap = cpu_cap;
6829                         lsub_positive(&spare_cap, util);
6830
6831                         /*
6832                          * Skip CPUs that cannot satisfy the capacity request.
6833                          * IOW, placing the task there would make the CPU
6834                          * overutilized. Take uclamp into account to see how
6835                          * much capacity we can get out of the CPU; this is
6836                          * aligned with sched_cpu_util().
6837                          */
6838                         util = uclamp_rq_util_with(cpu_rq(cpu), util, p);
6839                         if (!fits_capacity(util, cpu_cap))
6840                                 continue;
6841
6842                         if (cpu == prev_cpu) {
6843                                 /* Always use prev_cpu as a candidate. */
6844                                 compute_prev_delta = true;
6845                         } else if (spare_cap > max_spare_cap) {
6846                                 /*
6847                                  * Find the CPU with the maximum spare capacity
6848                                  * in the performance domain.
6849                                  */
6850                                 max_spare_cap = spare_cap;
6851                                 max_spare_cap_cpu = cpu;
6852                         }
6853                 }
6854
6855                 if (max_spare_cap_cpu < 0 && !compute_prev_delta)
6856                         continue;
6857
6858                 /* Compute the 'base' energy of the pd, without @p */
6859                 base_energy_pd = compute_energy(p, -1, pd);
6860                 base_energy += base_energy_pd;
6861
6862                 /* Evaluate the energy impact of using prev_cpu. */
6863                 if (compute_prev_delta) {
6864                         prev_delta = compute_energy(p, prev_cpu, pd);
6865                         if (prev_delta < base_energy_pd)
6866                                 goto unlock;
6867                         prev_delta -= base_energy_pd;
6868                         best_delta = min(best_delta, prev_delta);
6869                 }
6870
6871                 /* Evaluate the energy impact of using max_spare_cap_cpu. */
6872                 if (max_spare_cap_cpu >= 0) {
6873                         cur_delta = compute_energy(p, max_spare_cap_cpu, pd);
6874                         if (cur_delta < base_energy_pd)
6875                                 goto unlock;
6876                         cur_delta -= base_energy_pd;
6877                         if (cur_delta < best_delta) {
6878                                 best_delta = cur_delta;
6879                                 best_energy_cpu = max_spare_cap_cpu;
6880                         }
6881                 }
6882         }
6883         rcu_read_unlock();
6884
6885         /*
6886          * Pick the best CPU if prev_cpu cannot be used, or if it saves at
6887          * least 6% of the energy used by prev_cpu.
6888          */
6889         if ((prev_delta == ULONG_MAX) ||
6890             (prev_delta - best_delta) > ((prev_delta + base_energy) >> 4))
6891                 target = best_energy_cpu;
6892
6893         return target;
6894
6895 unlock:
6896         rcu_read_unlock();
6897
6898         return target;
6899 }
6900
6901 /*
6902  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
6903  * that have the relevant SD flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
6904  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
6905  *
6906  * Balances load by selecting the idlest CPU in the idlest group, or under
6907  * certain conditions an idle sibling CPU if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
6908  *
6909  * Returns the target CPU number.
6910  */
6911 static int
6912 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int wake_flags)
6913 {
6914         int sync = (wake_flags & WF_SYNC) && !(current->flags & PF_EXITING);
6915         struct sched_domain *tmp, *sd = NULL;
6916         int cpu = smp_processor_id();
6917         int new_cpu = prev_cpu;
6918         int want_affine = 0;
6919         /* SD_flags and WF_flags share the first nibble */
6920         int sd_flag = wake_flags & 0xF;
6921
6922         /*
6923          * required for stable ->cpus_allowed
6924          */
6925         lockdep_assert_held(&p->pi_lock);
6926         if (wake_flags & WF_TTWU) {
6927                 record_wakee(p);
6928
6929                 if (sched_energy_enabled()) {
6930                         new_cpu = find_energy_efficient_cpu(p, prev_cpu);
6931                         if (new_cpu >= 0)
6932                                 return new_cpu;
6933                         new_cpu = prev_cpu;
6934                 }
6935
6936                 want_affine = !wake_wide(p) && cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr);
6937         }
6938
6939         rcu_read_lock();
6940         for_each_domain(cpu, tmp) {
6941                 /*
6942                  * If both 'cpu' and 'prev_cpu' are part of this domain,
6943                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
6944                  */
6945                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
6946                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
6947                         if (cpu != prev_cpu)
6948                                 new_cpu = wake_affine(tmp, p, cpu, prev_cpu, sync);
6949
6950                         sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
6951                         break;
6952                 }
6953
6954                 if (tmp->flags & sd_flag)
6955                         sd = tmp;
6956                 else if (!want_affine)
6957                         break;
6958         }
6959
6960         if (unlikely(sd)) {
6961                 /* Slow path */
6962                 new_cpu = find_idlest_cpu(sd, p, cpu, prev_cpu, sd_flag);
6963         } else if (wake_flags & WF_TTWU) { /* XXX always ? */
6964                 /* Fast path */
6965                 new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
6966         }
6967         rcu_read_unlock();
6968
6969         return new_cpu;
6970 }
6971
6972 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
6973
6974 /*
6975  * Called immediately before a task is migrated to a new CPU; task_cpu(p) and
6976  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
6977  * previous CPU. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
6978  */
6979 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p, int new_cpu)
6980 {
6981         /*
6982          * As blocked tasks retain absolute vruntime the migration needs to
6983          * deal with this by subtracting the old and adding the new
6984          * min_vruntime -- the latter is done by enqueue_entity() when placing
6985          * the task on the new runqueue.
6986          */
6987         if (READ_ONCE(p->__state) == TASK_WAKING) {
6988                 struct sched_entity *se = &p->se;
6989                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6990                 u64 min_vruntime;
6991
6992 #ifndef CONFIG_64BIT
6993                 u64 min_vruntime_copy;
6994
6995                 do {
6996                         min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
6997                         smp_rmb();
6998                         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6999                 } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
7000 #else
7001                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
7002 #endif
7003
7004                 se->vruntime -= min_vruntime;
7005         }
7006
7007         if (p->on_rq == TASK_ON_RQ_MIGRATING) {
7008                 /*
7009                  * In case of TASK_ON_RQ_MIGRATING we in fact hold the 'old'
7010                  * rq->lock and can modify state directly.
7011                  */
7012                 lockdep_assert_rq_held(task_rq(p));
7013                 detach_entity_cfs_rq(&p->se);
7014
7015         } else {
7016                 /*
7017                  * We are supposed to update the task to "current" time, then
7018                  * its up to date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we
7019                  * have difficulty in getting what current time is, so simply
7020                  * throw away the out-of-date time. This will result in the
7021                  * wakee task is less decayed, but giving the wakee more load
7022                  * sounds not bad.
7023                  */
7024                 remove_entity_load_avg(&p->se);
7025         }
7026
7027         /* Tell new CPU we are migrated */
7028         p->se.avg.last_update_time = 0;
7029
7030         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
7031         p->se.exec_start = 0;
7032
7033         update_scan_period(p, new_cpu);
7034 }
7035
7036 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
7037 {
7038         remove_entity_load_avg(&p->se);
7039 }
7040
7041 static int
7042 balance_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
7043 {
7044         if (rq->nr_running)
7045                 return 1;
7046
7047         return newidle_balance(rq, rf) != 0;
7048 }
7049 #endif /* CONFIG_SMP */
7050
7051 static unsigned long wakeup_gran(struct sched_entity *se)
7052 {
7053         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
7054
7055         /*
7056          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
7057          * to virtual-time in his units.
7058          *
7059          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
7060          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
7061          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
7062          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
7063          * be smaller, again penalizing the lighter task.
7064          *
7065          * This is especially important for buddies when the leftmost
7066          * task is higher priority than the buddy.
7067          */
7068         return calc_delta_fair(gran, se);
7069 }
7070
7071 /*
7072  * Should 'se' preempt 'curr'.
7073  *
7074  *             |s1
7075  *        |s2
7076  *   |s3
7077  *         g
7078  *      |<--->|c
7079  *
7080  *  w(c, s1) = -1
7081  *  w(c, s2) =  0
7082  *  w(c, s3) =  1
7083  *
7084  */
7085 static int
7086 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
7087 {
7088         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
7089
7090         if (vdiff <= 0)
7091                 return -1;
7092
7093         gran = wakeup_gran(se);
7094         if (vdiff > gran)
7095                 return 1;
7096
7097         return 0;
7098 }
7099
7100 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
7101 {
7102         for_each_sched_entity(se) {
7103                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
7104                         return;
7105                 if (se_is_idle(se))
7106                         return;
7107                 cfs_rq_of(se)->last = se;
7108         }
7109 }
7110
7111 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
7112 {
7113         for_each_sched_entity(se) {
7114                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
7115                         return;
7116                 if (se_is_idle(se))
7117                         return;
7118                 cfs_rq_of(se)->next = se;
7119         }
7120 }
7121
7122 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
7123 {
7124         for_each_sched_entity(se)
7125                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
7126 }
7127
7128 /*
7129  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
7130  */
7131 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
7132 {
7133         struct task_struct *curr = rq->curr;
7134         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
7135         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
7136         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
7137         int next_buddy_marked = 0;
7138         int cse_is_idle, pse_is_idle;
7139
7140         if (unlikely(se == pse))
7141                 return;
7142
7143         /*
7144          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
7145          * unconditionally check_preempt_curr() after an enqueue (which may have
7146          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
7147          * next-buddy nomination below.
7148          */
7149         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
7150                 return;
7151
7152         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
7153                 set_next_buddy(pse);
7154                 next_buddy_marked = 1;
7155         }
7156
7157         /*
7158          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
7159          * wake up path.
7160          *
7161          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
7162          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
7163          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
7164          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
7165          * below.
7166          */
7167         if (test_tsk_need_resched(curr))
7168                 return;
7169
7170         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
7171         if (unlikely(task_has_idle_policy(curr)) &&
7172             likely(!task_has_idle_policy(p)))
7173                 goto preempt;
7174
7175         /*
7176          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
7177          * is driven by the tick):
7178          */
7179         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
7180                 return;
7181
7182         find_matching_se(&se, &pse);
7183         BUG_ON(!pse);
7184
7185         cse_is_idle = se_is_idle(se);
7186         pse_is_idle = se_is_idle(pse);
7187
7188         /*
7189          * Preempt an idle group in favor of a non-idle group (and don't preempt
7190          * in the inverse case).
7191          */
7192         if (cse_is_idle && !pse_is_idle)
7193                 goto preempt;
7194         if (cse_is_idle != pse_is_idle)
7195                 return;
7196
7197         update_curr(cfs_rq_of(se));
7198         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
7199                 /*
7200                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
7201                  * triggering this preemption.
7202                  */
7203                 if (!next_buddy_marked)
7204                         set_next_buddy(pse);
7205                 goto preempt;
7206         }
7207
7208         return;
7209
7210 preempt:
7211         resched_curr(rq);
7212         /*
7213          * Only set the backward buddy when the current task is still
7214          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
7215          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
7216          * point, either of which can * drop the rq lock.
7217          *
7218          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
7219          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
7220          */
7221         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
7222                 return;
7223
7224         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
7225                 set_last_buddy(se);
7226 }
7227
7228 #ifdef CONFIG_SMP
7229 static struct task_struct *pick_task_fair(struct rq *rq)
7230 {
7231         struct sched_entity *se;
7232         struct cfs_rq *cfs_rq;
7233
7234 again:
7235         cfs_rq = &rq->cfs;
7236         if (!cfs_rq->nr_running)
7237                 return NULL;
7238
7239         do {
7240                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
7241
7242                 /* When we pick for a remote RQ, we'll not have done put_prev_entity() */
7243                 if (curr) {
7244                         if (curr->on_rq)
7245                                 update_curr(cfs_rq);
7246                         else
7247                                 curr = NULL;
7248
7249                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
7250                                 goto again;
7251                 }
7252
7253                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
7254                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7255         } while (cfs_rq);
7256
7257         return task_of(se);
7258 }
7259 #endif
7260
7261 struct task_struct *
7262 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
7263 {
7264         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
7265         struct sched_entity *se;
7266         struct task_struct *p;
7267         int new_tasks;
7268
7269 again:
7270         if (!sched_fair_runnable(rq))
7271                 goto idle;
7272
7273 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7274         if (!prev || prev->sched_class != &fair_sched_class)
7275                 goto simple;
7276
7277         /*
7278          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
7279          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
7280          *
7281          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
7282          * hierarchy, only change the part that actually changes.
7283          */
7284
7285         do {
7286                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
7287
7288                 /*
7289                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
7290                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
7291                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
7292                  * forget we've ever seen it.
7293                  */
7294                 if (curr) {
7295                         if (curr->on_rq)
7296                                 update_curr(cfs_rq);
7297                         else
7298                                 curr = NULL;
7299
7300                         /*
7301                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
7302                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
7303                          * Therefore the nr_running test will indeed
7304                          * be correct.
7305                          */
7306                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq))) {
7307                                 cfs_rq = &rq->cfs;
7308
7309                                 if (!cfs_rq->nr_running)
7310                                         goto idle;
7311
7312                                 goto simple;
7313                         }
7314                 }
7315
7316                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
7317                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7318         } while (cfs_rq);
7319
7320         p = task_of(se);
7321
7322         /*
7323          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
7324          * is a different task than we started out with, try and touch the
7325          * least amount of cfs_rqs.
7326          */
7327         if (prev != p) {
7328                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
7329
7330                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
7331                         int se_depth = se->depth;
7332                         int pse_depth = pse->depth;
7333
7334                         if (se_depth <= pse_depth) {
7335                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
7336                                 pse = parent_entity(pse);
7337                         }
7338                         if (se_depth >= pse_depth) {
7339                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
7340                                 se = parent_entity(se);
7341                         }
7342                 }
7343
7344                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
7345                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7346         }
7347
7348         goto done;
7349 simple:
7350 #endif
7351         if (prev)
7352                 put_prev_task(rq, prev);
7353
7354         do {
7355                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
7356                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7357                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7358         } while (cfs_rq);
7359
7360         p = task_of(se);
7361
7362 done: __maybe_unused;
7363 #ifdef CONFIG_SMP
7364         /*
7365          * Move the next running task to the front of
7366          * the list, so our cfs_tasks list becomes MRU
7367          * one.
7368          */
7369         list_move(&p->se.group_node, &rq->cfs_tasks);
7370 #endif
7371
7372         if (hrtick_enabled_fair(rq))
7373                 hrtick_start_fair(rq, p);
7374
7375         update_misfit_status(p, rq);
7376
7377         return p;
7378
7379 idle:
7380         if (!rf)
7381                 return NULL;
7382
7383         new_tasks = newidle_balance(rq, rf);
7384
7385         /*
7386          * Because newidle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
7387          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
7388          * must re-start the pick_next_entity() loop.
7389          */
7390         if (new_tasks < 0)
7391                 return RETRY_TASK;
7392
7393         if (new_tasks > 0)
7394                 goto again;
7395
7396         /*
7397          * rq is about to be idle, check if we need to update the
7398          * lost_idle_time of clock_pelt
7399          */
7400         update_idle_rq_clock_pelt(rq);
7401
7402         return NULL;
7403 }
7404
7405 static struct task_struct *__pick_next_task_fair(struct rq *rq)
7406 {
7407         return pick_next_task_fair(rq, NULL, NULL);
7408 }
7409
7410 /*
7411  * Account for a descheduled task:
7412  */
7413 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
7414 {
7415         struct sched_entity *se = &prev->se;
7416         struct cfs_rq *cfs_rq;
7417
7418         for_each_sched_entity(se) {
7419                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7420                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
7421         }
7422 }
7423
7424 /*
7425  * sched_yield() is very simple
7426  *
7427  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
7428  */
7429 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
7430 {
7431         struct task_struct *curr = rq->curr;
7432         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
7433         struct sched_entity *se = &curr->se;
7434
7435         /*
7436          * Are we the only task in the tree?
7437          */
7438         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
7439                 return;
7440
7441         clear_buddies(cfs_rq, se);
7442
7443         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
7444                 update_rq_clock(rq);
7445                 /*
7446                  * Update run-time statistics of the 'current'.
7447                  */
7448                 update_curr(cfs_rq);
7449                 /*
7450                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
7451                  * so we don't do microscopic update in schedule()
7452                  * and double the fastpath cost.
7453                  */
7454                 rq_clock_skip_update(rq);
7455         }
7456
7457         set_skip_buddy(se);
7458 }
7459
7460 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7461 {
7462         struct sched_entity *se = &p->se;
7463
7464         /* throttled hierarchies are not runnable */
7465         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
7466                 return false;
7467
7468         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
7469         set_next_buddy(se);
7470
7471         yield_task_fair(rq);
7472
7473         return true;
7474 }
7475
7476 #ifdef CONFIG_SMP
7477 /**************************************************
7478  * Fair scheduling class load-balancing methods.
7479  *
7480  * BASICS
7481  *
7482  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
7483  * per-CPU scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
7484  * time to each task. This is expressed in the following equation:
7485  *
7486  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
7487  *
7488  * Where W_i,n is the n-th weight average for CPU i. The instantaneous weight
7489  * W_i,0 is defined as:
7490  *
7491  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
7492  *
7493  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on CPU i. This weight
7494  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
7495  *
7496  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
7497  * weight:
7498  *
7499  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
7500  *
7501  * C_i is the compute capacity of CPU i, typically it is the
7502  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
7503  * can also include other factors [XXX].
7504  *
7505  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
7506  * directly from (1):
7507  *
7508  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
7509  *
7510  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
7511  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
7512  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
7513  *
7514  * [XXX expand on:
7515  *     - infeasible weights;
7516  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
7517  *
7518  *
7519  * SCHED DOMAINS
7520  *
7521  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
7522  * for all i,j solution, we create a tree of CPUs that follows the hardware
7523  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
7524  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of CPUs going up the
7525  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
7526  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of CPUs in
7527  * the groups.
7528  *
7529  * This yields:
7530  *
7531  *     log_2 n     1     n
7532  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
7533  *     i = 0      2^i   2^i
7534  *                               `- size of each group
7535  *         |         |     `- number of CPUs doing load-balance
7536  *         |         `- freq
7537  *         `- sum over all levels
7538  *
7539  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
7540  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
7541  *
7542  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
7543  * to every other CPU in at most O(log n) steps:
7544  *
7545  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
7546  *
7547  *             log_2 n
7548  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
7549  *             k = 0
7550  *
7551  * And you'll find that:
7552  *
7553  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
7554  *
7555  * Showing there's indeed a path between every CPU in at most O(log n) steps.
7556  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
7557  * of:
7558  *
7559  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
7560  *
7561  *
7562  * WORK CONSERVING
7563  *
7564  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
7565  * balancing is more aggressive and has the newly idle CPU iterate up the domain
7566  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
7567  *
7568  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
7569  * time.
7570  *
7571  * [XXX more?]
7572  *
7573  *
7574  * CGROUPS
7575  *
7576  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
7577  *
7578  *                                s_k,i
7579  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
7580  *                                 S_k
7581  *
7582  * Where
7583  *
7584  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
7585  *
7586  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on CPU i.
7587  *
7588  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
7589  * property.
7590  *
7591  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
7592  *      rewrite all of this once again.]
7593  */
7594
7595 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
7596
7597 enum fbq_type { regular, remote, all };
7598
7599 /*
7600  * 'group_type' describes the group of CPUs at the moment of load balancing.
7601  *
7602  * The enum is ordered by pulling priority, with the group with lowest priority
7603  * first so the group_type can simply be compared when selecting the busiest
7604  * group. See update_sd_pick_busiest().
7605  */
7606 enum group_type {
7607         /* The group has spare capacity that can be used to run more tasks.  */
7608         group_has_spare = 0,
7609         /*
7610          * The group is fully used and the tasks don't compete for more CPU
7611          * cycles. Nevertheless, some tasks might wait before running.
7612          */
7613         group_fully_busy,
7614         /*
7615          * SD_ASYM_CPUCAPACITY only: One task doesn't fit with CPU's capacity
7616          * and must be migrated to a more powerful CPU.
7617          */
7618         group_misfit_task,
7619         /*
7620          * SD_ASYM_PACKING only: One local CPU with higher capacity is available,
7621          * and the task should be migrated to it instead of running on the
7622          * current CPU.
7623          */
7624         group_asym_packing,
7625         /*
7626          * The tasks' affinity constraints previously prevented the scheduler
7627          * from balancing the load across the system.
7628          */
7629         group_imbalanced,
7630         /*
7631          * The CPU is overloaded and can't provide expected CPU cycles to all
7632          * tasks.
7633          */
7634         group_overloaded
7635 };
7636
7637 enum migration_type {
7638         migrate_load = 0,
7639         migrate_util,
7640         migrate_task,
7641         migrate_misfit
7642 };
7643
7644 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
7645 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
7646 #define LBF_DST_PINNED  0x04
7647 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
7648 #define LBF_ACTIVE_LB   0x10
7649
7650 struct lb_env {
7651         struct sched_domain     *sd;
7652
7653         struct rq               *src_rq;
7654         int                     src_cpu;
7655
7656         int                     dst_cpu;
7657         struct rq               *dst_rq;
7658
7659         struct cpumask          *dst_grpmask;
7660         int                     new_dst_cpu;
7661         enum cpu_idle_type      idle;
7662         long                    imbalance;
7663         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
7664         struct cpumask          *cpus;
7665
7666         unsigned int            flags;
7667
7668         unsigned int            loop;
7669         unsigned int            loop_break;
7670         unsigned int            loop_max;
7671
7672         enum fbq_type           fbq_type;
7673         enum migration_type     migration_type;
7674         struct list_head        tasks;
7675 };
7676
7677 /*
7678  * Is this task likely cache-hot:
7679  */
7680 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7681 {
7682         s64 delta;
7683
7684         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
7685
7686         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
7687                 return 0;
7688
7689         if (unlikely(task_has_idle_policy(p)))
7690                 return 0;
7691
7692         /* SMT siblings share cache */
7693         if (env->sd->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY)
7694                 return 0;
7695
7696         /*
7697          * Buddy candidates are cache hot:
7698          */
7699         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
7700                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
7701                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
7702                 return 1;
7703
7704         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
7705                 return 1;
7706
7707         /*
7708          * Don't migrate task if the task's cookie does not match
7709          * with the destination CPU's core cookie.
7710          */
7711         if (!sched_core_cookie_match(cpu_rq(env->dst_cpu), p))
7712                 return 1;
7713
7714         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
7715                 return 0;
7716
7717         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
7718
7719         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
7720 }
7721
7722 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7723 /*
7724  * Returns 1, if task migration degrades locality
7725  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
7726  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
7727  */
7728 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7729 {
7730         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
7731         unsigned long src_weight, dst_weight;
7732         int src_nid, dst_nid, dist;
7733
7734         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
7735                 return -1;
7736
7737         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
7738                 return -1;
7739
7740         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
7741         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
7742
7743         if (src_nid == dst_nid)
7744                 return -1;
7745
7746         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
7747         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
7748                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
7749                         return 1;
7750                 else
7751                         return -1;
7752         }
7753
7754         /* Encourage migration to the preferred node. */
7755         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
7756                 return 0;
7757
7758         /* Leaving a core idle is often worse than degrading locality. */
7759         if (env->idle == CPU_IDLE)
7760                 return -1;
7761
7762         dist = node_distance(src_nid, dst_nid);
7763         if (numa_group) {
7764                 src_weight = group_weight(p, src_nid, dist);
7765                 dst_weight = group_weight(p, dst_nid, dist);
7766         } else {
7767                 src_weight = task_weight(p, src_nid, dist);
7768                 dst_weight = task_weight(p, dst_nid, dist);
7769         }
7770
7771         return dst_weight < src_weight;
7772 }
7773
7774 #else
7775 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
7776                                              struct lb_env *env)
7777 {
7778         return -1;
7779 }
7780 #endif
7781
7782 /*
7783  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
7784  */
7785 static
7786 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7787 {
7788         int tsk_cache_hot;
7789
7790         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
7791
7792         /*
7793          * We do not migrate tasks that are:
7794          * 1) throttled_lb_pair, or
7795          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_ptr, or
7796          * 3) running (obviously), or
7797          * 4) are cache-hot on their current CPU.
7798          */
7799         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
7800                 return 0;
7801
7802         /* Disregard pcpu kthreads; they are where they need to be. */
7803         if (kthread_is_per_cpu(p))
7804                 return 0;
7805
7806         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, p->cpus_ptr)) {
7807                 int cpu;
7808
7809                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
7810
7811                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
7812
7813                 /*
7814                  * Remember if this task can be migrated to any other CPU in
7815                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
7816                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
7817                  *
7818                  * Avoid computing new_dst_cpu
7819                  * - for NEWLY_IDLE
7820                  * - if we have already computed one in current iteration
7821                  * - if it's an active balance
7822                  */
7823                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE ||
7824                     env->flags & (LBF_DST_PINNED | LBF_ACTIVE_LB))
7825                         return 0;
7826
7827                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs: */
7828                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
7829                         if (cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr)) {
7830                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
7831                                 env->new_dst_cpu = cpu;
7832                                 break;
7833                         }
7834                 }
7835
7836                 return 0;
7837         }
7838
7839         /* Record that we found at least one task that could run on dst_cpu */
7840         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
7841
7842         if (task_running(env->src_rq, p)) {
7843                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_running);
7844                 return 0;
7845         }
7846
7847         /*
7848          * Aggressive migration if:
7849          * 1) active balance
7850          * 2) destination numa is preferred
7851          * 3) task is cache cold, or
7852          * 4) too many balance attempts have failed.
7853          */
7854         if (env->flags & LBF_ACTIVE_LB)
7855                 return 1;
7856
7857         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
7858         if (tsk_cache_hot == -1)
7859                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
7860
7861         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
7862             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
7863                 if (tsk_cache_hot == 1) {
7864                         schedstat_inc(env->sd->lb_hot_gained[env->idle]);
7865                         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_forced_migrations);
7866                 }
7867                 return 1;
7868         }
7869
7870         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
7871         return 0;
7872 }
7873
7874 /*
7875  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
7876  */
7877 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7878 {
7879         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
7880
7881         deactivate_task(env->src_rq, p, DEQUEUE_NOCLOCK);
7882         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
7883 }
7884
7885 /*
7886  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
7887  * part of active balancing operations within "domain".
7888  *
7889  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
7890  */
7891 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
7892 {
7893         struct task_struct *p;
7894
7895         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
7896
7897         list_for_each_entry_reverse(p,
7898                         &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
7899                 if (!can_migrate_task(p, env))
7900                         continue;
7901
7902                 detach_task(p, env);
7903
7904                 /*
7905                  * Right now, this is only the second place where
7906                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
7907                  * so we can safely collect stats here rather than
7908                  * inside detach_tasks().
7909                  */
7910                 schedstat_inc(env->sd->lb_gained[env->idle]);
7911                 return p;
7912         }
7913         return NULL;
7914 }
7915
7916 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
7917
7918 /*
7919  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance load/util/tasks from
7920  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
7921  *
7922  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
7923  */
7924 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
7925 {
7926         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
7927         unsigned long util, load;
7928         struct task_struct *p;
7929         int detached = 0;
7930
7931         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
7932
7933         /*
7934          * Source run queue has been emptied by another CPU, clear
7935          * LBF_ALL_PINNED flag as we will not test any task.
7936          */
7937         if (env->src_rq->nr_running <= 1) {
7938                 env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
7939                 return 0;
7940         }
7941
7942         if (env->imbalance <= 0)
7943                 return 0;
7944
7945         while (!list_empty(tasks)) {
7946                 /*
7947                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
7948                  * which could at worst lead to a livelock crash.
7949                  */
7950                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
7951                         break;
7952
7953                 p = list_last_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7954
7955                 env->loop++;
7956                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
7957                 if (env->loop > env->loop_max)
7958                         break;
7959
7960                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
7961                 if (env->loop > env->loop_break) {
7962                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
7963                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
7964                         break;
7965                 }
7966
7967                 if (!can_migrate_task(p, env))
7968                         goto next;
7969
7970                 switch (env->migration_type) {
7971                 case migrate_load:
7972                         /*
7973                          * Depending of the number of CPUs and tasks and the
7974                          * cgroup hierarchy, task_h_load() can return a null
7975                          * value. Make sure that env->imbalance decreases
7976                          * otherwise detach_tasks() will stop only after
7977                          * detaching up to loop_max tasks.
7978                          */
7979                         load = max_t(unsigned long, task_h_load(p), 1);
7980
7981                         if (sched_feat(LB_MIN) &&
7982                             load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
7983                                 goto next;
7984
7985                         /*
7986                          * Make sure that we don't migrate too much load.
7987                          * Nevertheless, let relax the constraint if
7988                          * scheduler fails to find a good waiting task to
7989                          * migrate.
7990                          */
7991                         if (shr_bound(load, env->sd->nr_balance_failed) > env->imbalance)
7992                                 goto next;
7993
7994                         env->imbalance -= load;
7995                         break;
7996
7997                 case migrate_util:
7998                         util = task_util_est(p);
7999
8000                         if (util > env->imbalance)
8001                                 goto next;
8002
8003                         env->imbalance -= util;
8004                         break;
8005
8006                 case migrate_task:
8007                         env->imbalance--;
8008                         break;
8009
8010                 case migrate_misfit:
8011                         /* This is not a misfit task */
8012                         if (task_fits_capacity(p, capacity_of(env->src_cpu)))
8013                                 goto next;
8014
8015                         env->imbalance = 0;
8016                         break;
8017                 }
8018
8019                 detach_task(p, env);
8020                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
8021
8022                 detached++;
8023
8024 #ifdef CONFIG_PREEMPTION
8025                 /*
8026                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
8027                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
8028                  * the critical section.
8029                  */
8030                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
8031                         break;
8032 #endif
8033
8034                 /*
8035                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
8036                  * load/util/tasks.
8037                  */
8038                 if (env->imbalance <= 0)
8039                         break;
8040
8041                 continue;
8042 next:
8043                 list_move(&p->se.group_node, tasks);
8044         }
8045
8046         /*
8047          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
8048          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
8049          * than inside detach_one_task().
8050          */
8051         schedstat_add(env->sd->lb_gained[env->idle], detached);
8052
8053         return detached;
8054 }
8055
8056 /*
8057  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
8058  */
8059 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8060 {
8061         lockdep_assert_rq_held(rq);
8062
8063         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
8064         activate_task(rq, p, ENQUEUE_NOCLOCK);
8065         check_preempt_curr(rq, p, 0);
8066 }
8067
8068 /*
8069  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
8070  * its new rq.
8071  */
8072 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8073 {
8074         struct rq_flags rf;
8075
8076         rq_lock(rq, &rf);
8077         update_rq_clock(rq);
8078         attach_task(rq, p);
8079         rq_unlock(rq, &rf);
8080 }
8081
8082 /*
8083  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
8084  * new rq.
8085  */
8086 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
8087 {
8088         struct list_head *tasks = &env->tasks;
8089         struct task_struct *p;
8090         struct rq_flags rf;
8091
8092         rq_lock(env->dst_rq, &rf);
8093         update_rq_clock(env->dst_rq);
8094
8095         while (!list_empty(tasks)) {
8096                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
8097                 list_del_init(&p->se.group_node);
8098
8099                 attach_task(env->dst_rq, p);
8100         }
8101
8102         rq_unlock(env->dst_rq, &rf);
8103 }
8104
8105 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8106 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq)
8107 {
8108         if (cfs_rq->avg.load_avg)
8109                 return true;
8110
8111         if (cfs_rq->avg.util_avg)
8112                 return true;
8113
8114         return false;
8115 }
8116
8117 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq)
8118 {
8119         if (READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg))
8120                 return true;
8121
8122         if (READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg))
8123                 return true;
8124
8125         if (thermal_load_avg(rq))
8126                 return true;
8127
8128 #ifdef CONFIG_HAVE_SCHED_AVG_IRQ
8129         if (READ_ONCE(rq->avg_irq.util_avg))
8130                 return true;
8131 #endif
8132
8133         return false;
8134 }
8135
8136 static inline void update_blocked_load_tick(struct rq *rq)
8137 {
8138         WRITE_ONCE(rq->last_blocked_load_update_tick, jiffies);
8139 }
8140
8141 static inline void update_blocked_load_status(struct rq *rq, bool has_blocked)
8142 {
8143         if (!has_blocked)
8144                 rq->has_blocked_load = 0;
8145 }
8146 #else
8147 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
8148 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq) { return false; }
8149 static inline void update_blocked_load_tick(struct rq *rq) {}
8150 static inline void update_blocked_load_status(struct rq *rq, bool has_blocked) {}
8151 #endif
8152
8153 static bool __update_blocked_others(struct rq *rq, bool *done)
8154 {
8155         const struct sched_class *curr_class;
8156         u64 now = rq_clock_pelt(rq);
8157         unsigned long thermal_pressure;
8158         bool decayed;
8159
8160         /*
8161          * update_load_avg() can call cpufreq_update_util(). Make sure that RT,
8162          * DL and IRQ signals have been updated before updating CFS.
8163          */
8164         curr_class = rq->curr->sched_class;
8165
8166         thermal_pressure = arch_scale_thermal_pressure(cpu_of(rq));
8167
8168         decayed = update_rt_rq_load_avg(now, rq, curr_class == &rt_sched_class) |
8169                   update_dl_rq_load_avg(now, rq, curr_class == &dl_sched_class) |
8170                   update_thermal_load_avg(rq_clock_thermal(rq), rq, thermal_pressure) |
8171                   update_irq_load_avg(rq, 0);
8172
8173         if (others_have_blocked(rq))
8174                 *done = false;
8175
8176         return decayed;
8177 }
8178
8179 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8180
8181 static bool __update_blocked_fair(struct rq *rq, bool *done)
8182 {
8183         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
8184         bool decayed = false;
8185         int cpu = cpu_of(rq);
8186
8187         /*
8188          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
8189          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
8190          */
8191         for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos) {
8192                 struct sched_entity *se;
8193
8194                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq)) {
8195                         update_tg_load_avg(cfs_rq);
8196
8197                         if (cfs_rq == &rq->cfs)
8198                                 decayed = true;
8199                 }
8200
8201                 /* Propagate pending load changes to the parent, if any: */
8202                 se = cfs_rq->tg->se[cpu];
8203                 if (se && !skip_blocked_update(se))
8204                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
8205
8206                 /*
8207                  * There can be a lot of idle CPU cgroups.  Don't let fully
8208                  * decayed cfs_rqs linger on the list.
8209                  */
8210                 if (cfs_rq_is_decayed(cfs_rq))
8211                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
8212
8213                 /* Don't need periodic decay once load/util_avg are null */
8214                 if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
8215                         *done = false;
8216         }
8217
8218         return decayed;
8219 }
8220
8221 /*
8222  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
8223  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
8224  * group is a fraction of its parents load.
8225  */
8226 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
8227 {
8228         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
8229         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
8230         unsigned long now = jiffies;
8231         unsigned long load;
8232
8233         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
8234                 return;
8235
8236         WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, NULL);
8237         for_each_sched_entity(se) {
8238                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8239                 WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, se);
8240                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
8241                         break;
8242         }
8243
8244         if (!se) {
8245                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
8246                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
8247         }
8248
8249         while ((se = READ_ONCE(cfs_rq->h_load_next)) != NULL) {
8250                 load = cfs_rq->h_load;
8251                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
8252                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
8253                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
8254                 cfs_rq->h_load = load;
8255                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
8256         }
8257 }
8258
8259 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
8260 {
8261         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
8262
8263         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
8264         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
8265                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
8266 }
8267 #else
8268 static bool __update_blocked_fair(struct rq *rq, bool *done)
8269 {
8270         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
8271         bool decayed;
8272
8273         decayed = update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq);
8274         if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
8275                 *done = false;
8276
8277         return decayed;
8278 }
8279
8280 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
8281 {
8282         return p->se.avg.load_avg;
8283 }
8284 #endif
8285
8286 static void update_blocked_averages(int cpu)
8287 {
8288         bool decayed = false, done = true;
8289         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8290         struct rq_flags rf;
8291
8292         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
8293         update_blocked_load_tick(rq);
8294         update_rq_clock(rq);
8295
8296         decayed |= __update_blocked_others(rq, &done);
8297         decayed |= __update_blocked_fair(rq, &done);
8298
8299         update_blocked_load_status(rq, !done);
8300         if (decayed)
8301                 cpufreq_update_util(rq, 0);
8302         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
8303 }
8304
8305 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
8306
8307 /*
8308  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
8309  */
8310 struct sg_lb_stats {
8311         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
8312         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
8313         unsigned long group_capacity;
8314         unsigned long group_util; /* Total utilization over the CPUs of the group */
8315         unsigned long group_runnable; /* Total runnable time over the CPUs of the group */
8316         unsigned int sum_nr_running; /* Nr of tasks running in the group */
8317         unsigned int sum_h_nr_running; /* Nr of CFS tasks running in the group */
8318         unsigned int idle_cpus;
8319         unsigned int group_weight;
8320         enum group_type group_type;
8321         unsigned int group_asym_packing; /* Tasks should be moved to preferred CPU */
8322         unsigned long group_misfit_task_load; /* A CPU has a task too big for its capacity */
8323 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8324         unsigned int nr_numa_running;
8325         unsigned int nr_preferred_running;
8326 #endif
8327 };
8328
8329 /*
8330  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
8331  *               during load balancing.
8332  */
8333 struct sd_lb_stats {
8334         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
8335         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
8336         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
8337         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
8338         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
8339         unsigned int prefer_sibling; /* tasks should go to sibling first */
8340
8341         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
8342         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
8343 };
8344
8345 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
8346 {
8347         /*
8348          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
8349          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
8350          * We must however set busiest_stat::group_type and
8351          * busiest_stat::idle_cpus to the worst busiest group because
8352          * update_sd_pick_busiest() reads these before assignment.
8353          */
8354         *sds = (struct sd_lb_stats){
8355                 .busiest = NULL,
8356                 .local = NULL,
8357                 .total_load = 0UL,
8358                 .total_capacity = 0UL,
8359                 .busiest_stat = {
8360                         .idle_cpus = UINT_MAX,
8361                         .group_type = group_has_spare,
8362                 },
8363         };
8364 }
8365
8366 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
8367 {
8368         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8369         unsigned long max = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
8370         unsigned long used, free;
8371         unsigned long irq;
8372
8373         irq = cpu_util_irq(rq);
8374
8375         if (unlikely(irq >= max))
8376                 return 1;
8377
8378         /*
8379          * avg_rt.util_avg and avg_dl.util_avg track binary signals
8380          * (running and not running) with weights 0 and 1024 respectively.
8381          * avg_thermal.load_avg tracks thermal pressure and the weighted
8382          * average uses the actual delta max capacity(load).
8383          */
8384         used = READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg);
8385         used += READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg);
8386         used += thermal_load_avg(rq);
8387
8388         if (unlikely(used >= max))
8389                 return 1;
8390
8391         free = max - used;
8392
8393         return scale_irq_capacity(free, irq, max);
8394 }
8395
8396 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
8397 {
8398         unsigned long capacity = scale_rt_capacity(cpu);
8399         struct sched_group *sdg = sd->groups;
8400
8401         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
8402
8403         if (!capacity)
8404                 capacity = 1;
8405
8406         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
8407         trace_sched_cpu_capacity_tp(cpu_rq(cpu));
8408
8409         sdg->sgc->capacity = capacity;
8410         sdg->sgc->min_capacity = capacity;
8411         sdg->sgc->max_capacity = capacity;
8412 }
8413
8414 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
8415 {
8416         struct sched_domain *child = sd->child;
8417         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
8418         unsigned long capacity, min_capacity, max_capacity;
8419         unsigned long interval;
8420
8421         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
8422         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
8423         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
8424
8425         if (!child) {
8426                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
8427                 return;
8428         }
8429
8430         capacity = 0;
8431         min_capacity = ULONG_MAX;
8432         max_capacity = 0;
8433
8434         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
8435                 /*
8436                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
8437                  * span the current group.
8438                  */
8439
8440                 for_each_cpu(cpu, sched_group_span(sdg)) {
8441                         unsigned long cpu_cap = capacity_of(cpu);
8442
8443                         capacity += cpu_cap;
8444                         min_capacity = min(cpu_cap, min_capacity);
8445                         max_capacity = max(cpu_cap, max_capacity);
8446                 }
8447         } else  {
8448                 /*
8449                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
8450                  * span the current group.
8451                  */
8452
8453                 group = child->groups;
8454                 do {
8455                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
8456
8457                         capacity += sgc->capacity;
8458                         min_capacity = min(sgc->min_capacity, min_capacity);
8459                         max_capacity = max(sgc->max_capacity, max_capacity);
8460                         group = group->next;
8461                 } while (group != child->groups);
8462         }
8463
8464         sdg->sgc->capacity = capacity;
8465         sdg->sgc->min_capacity = min_capacity;
8466         sdg->sgc->max_capacity = max_capacity;
8467 }
8468
8469 /*
8470  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
8471  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
8472  * Return true is the capacity is reduced
8473  */
8474 static inline int
8475 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
8476 {
8477         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
8478                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
8479 }
8480
8481 /*
8482  * Check whether a rq has a misfit task and if it looks like we can actually
8483  * help that task: we can migrate the task to a CPU of higher capacity, or
8484  * the task's current CPU is heavily pressured.
8485  */
8486 static inline int check_misfit_status(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
8487 {
8488         return rq->misfit_task_load &&
8489                 (rq->cpu_capacity_orig < rq->rd->max_cpu_capacity ||
8490                  check_cpu_capacity(rq, sd));
8491 }
8492
8493 /*
8494  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
8495  * groups is inadequate due to ->cpus_ptr constraints.
8496  *
8497  * Imagine a situation of two groups of 4 CPUs each and 4 tasks each with a
8498  * cpumask covering 1 CPU of the first group and 3 CPUs of the second group.
8499  * Something like:
8500  *
8501  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
8502  *              *     * * *
8503  *
8504  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
8505  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
8506  * cpu 3 and leave one of the CPUs in the second group unused.
8507  *
8508  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
8509  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
8510  * moving tasks due to affinity constraints.
8511  *
8512  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
8513  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
8514  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
8515  * to create an effective group imbalance.
8516  *
8517  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
8518  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
8519  * subtle and fragile situation.
8520  */
8521
8522 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
8523 {
8524         return group->sgc->imbalance;
8525 }
8526
8527 /*
8528  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
8529  * be used by some tasks.
8530  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
8531  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
8532  * available capacity for CFS tasks.
8533  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
8534  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
8535  * capacity in meaningful for the load balancer.
8536  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
8537  * any benefit for the load balance.
8538  */
8539 static inline bool
8540 group_has_capacity(unsigned int imbalance_pct, struct sg_lb_stats *sgs)
8541 {
8542         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
8543                 return true;
8544
8545         if ((sgs->group_capacity * imbalance_pct) <
8546                         (sgs->group_runnable * 100))
8547                 return false;
8548
8549         if ((sgs->group_capacity * 100) >
8550                         (sgs->group_util * imbalance_pct))
8551                 return true;
8552
8553         return false;
8554 }
8555
8556 /*
8557  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
8558  *  handle.
8559  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
8560  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
8561  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
8562  *  false.
8563  */
8564 static inline bool
8565 group_is_overloaded(unsigned int imbalance_pct, struct sg_lb_stats *sgs)
8566 {
8567         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
8568                 return false;
8569
8570         if ((sgs->group_capacity * 100) <
8571                         (sgs->group_util * imbalance_pct))
8572                 return true;
8573
8574         if ((sgs->group_capacity * imbalance_pct) <
8575                         (sgs->group_runnable * 100))
8576                 return true;
8577
8578         return false;
8579 }
8580
8581 static inline enum
8582 group_type group_classify(unsigned int imbalance_pct,
8583                           struct sched_group *group,
8584                           struct sg_lb_stats *sgs)
8585 {
8586         if (group_is_overloaded(imbalance_pct, sgs))
8587                 return group_overloaded;
8588
8589         if (sg_imbalanced(group))
8590                 return group_imbalanced;
8591
8592         if (sgs->group_asym_packing)
8593                 return group_asym_packing;
8594
8595         if (sgs->group_misfit_task_load)
8596                 return group_misfit_task;
8597
8598         if (!group_has_capacity(imbalance_pct, sgs))
8599                 return group_fully_busy;
8600
8601         return group_has_spare;
8602 }
8603
8604 /**
8605  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
8606  * @env: The load balancing environment.
8607  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
8608  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
8609  * @sg_status: Holds flag indicating the status of the sched_group
8610  */
8611 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
8612                                       struct sched_group *group,
8613                                       struct sg_lb_stats *sgs,
8614                                       int *sg_status)
8615 {
8616         int i, nr_running, local_group;
8617
8618         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
8619
8620         local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(group));
8621
8622         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
8623                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8624
8625                 sgs->group_load += cpu_load(rq);
8626                 sgs->group_util += cpu_util(i);
8627                 sgs->group_runnable += cpu_runnable(rq);
8628                 sgs->sum_h_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
8629
8630                 nr_running = rq->nr_running;
8631                 sgs->sum_nr_running += nr_running;
8632
8633                 if (nr_running > 1)
8634                         *sg_status |= SG_OVERLOAD;
8635
8636                 if (cpu_overutilized(i))
8637                         *sg_status |= SG_OVERUTILIZED;
8638
8639 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8640                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
8641                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
8642 #endif
8643                 /*
8644                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
8645                  */
8646                 if (!nr_running && idle_cpu(i)) {
8647                         sgs->idle_cpus++;
8648                         /* Idle cpu can't have misfit task */
8649                         continue;
8650                 }
8651
8652                 if (local_group)
8653                         continue;
8654
8655                 /* Check for a misfit task on the cpu */
8656                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
8657                     sgs->group_misfit_task_load < rq->misfit_task_load) {
8658                         sgs->group_misfit_task_load = rq->misfit_task_load;
8659                         *sg_status |= SG_OVERLOAD;
8660                 }
8661         }
8662
8663         /* Check if dst CPU is idle and preferred to this group */
8664         if (env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING &&
8665             env->idle != CPU_NOT_IDLE &&
8666             sgs->sum_h_nr_running &&
8667             sched_asym_prefer(env->dst_cpu, group->asym_prefer_cpu)) {
8668                 sgs->group_asym_packing = 1;
8669         }
8670
8671         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
8672
8673         sgs->group_weight = group->group_weight;
8674
8675         sgs->group_type = group_classify(env->sd->imbalance_pct, group, sgs);
8676
8677         /* Computing avg_load makes sense only when group is overloaded */
8678         if (sgs->group_type == group_overloaded)
8679                 sgs->avg_load = (sgs->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8680                                 sgs->group_capacity;
8681 }
8682
8683 /**
8684  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
8685  * @env: The load balancing environment.
8686  * @sds: sched_domain statistics
8687  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
8688  * @sgs: sched_group statistics
8689  *
8690  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
8691  * busiest group.
8692  *
8693  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
8694  * busiest group. %false otherwise.
8695  */
8696 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
8697                                    struct sd_lb_stats *sds,
8698                                    struct sched_group *sg,
8699                                    struct sg_lb_stats *sgs)
8700 {
8701         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
8702
8703         /* Make sure that there is at least one task to pull */
8704         if (!sgs->sum_h_nr_running)
8705                 return false;
8706
8707         /*
8708          * Don't try to pull misfit tasks we can't help.
8709          * We can use max_capacity here as reduction in capacity on some
8710          * CPUs in the group should either be possible to resolve
8711          * internally or be covered by avg_load imbalance (eventually).
8712          */
8713         if (sgs->group_type == group_misfit_task &&
8714             (!capacity_greater(capacity_of(env->dst_cpu), sg->sgc->max_capacity) ||
8715              sds->local_stat.group_type != group_has_spare))
8716                 return false;
8717
8718         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
8719                 return true;
8720
8721         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
8722                 return false;
8723
8724         /*
8725          * The candidate and the current busiest group are the same type of
8726          * group. Let check which one is the busiest according to the type.
8727          */
8728
8729         switch (sgs->group_type) {
8730         case group_overloaded:
8731                 /* Select the overloaded group with highest avg_load. */
8732                 if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
8733                         return false;
8734                 break;
8735
8736         case group_imbalanced:
8737                 /*
8738                  * Select the 1st imbalanced group as we don't have any way to
8739                  * choose one more than another.
8740                  */
8741                 return false;
8742
8743         case group_asym_packing:
8744                 /* Prefer to move from lowest priority CPU's work */
8745                 if (sched_asym_prefer(sg->asym_prefer_cpu, sds->busiest->asym_prefer_cpu))
8746                         return false;
8747                 break;
8748
8749         case group_misfit_task:
8750                 /*
8751                  * If we have more than one misfit sg go with the biggest
8752                  * misfit.
8753                  */
8754                 if (sgs->group_misfit_task_load < busiest->group_misfit_task_load)
8755                         return false;
8756                 break;
8757
8758         case group_fully_busy:
8759                 /*
8760                  * Select the fully busy group with highest avg_load. In
8761                  * theory, there is no need to pull task from such kind of
8762                  * group because tasks have all compute capacity that they need
8763                  * but we can still improve the overall throughput by reducing
8764                  * contention when accessing shared HW resources.
8765                  *
8766                  * XXX for now avg_load is not computed and always 0 so we
8767                  * select the 1st one.
8768                  */
8769                 if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
8770                         return false;
8771                 break;
8772
8773         case group_has_spare:
8774                 /*
8775                  * Select not overloaded group with lowest number of idle cpus
8776                  * and highest number of running tasks. We could also compare
8777                  * the spare capacity which is more stable but it can end up
8778                  * that the group has less spare capacity but finally more idle
8779                  * CPUs which means less opportunity to pull tasks.
8780                  */
8781                 if (sgs->idle_cpus > busiest->idle_cpus)
8782                         return false;
8783                 else if ((sgs->idle_cpus == busiest->idle_cpus) &&
8784                          (sgs->sum_nr_running <= busiest->sum_nr_running))
8785                         return false;
8786
8787                 break;
8788         }
8789
8790         /*
8791          * Candidate sg has no more than one task per CPU and has higher
8792          * per-CPU capacity. Migrating tasks to less capable CPUs may harm
8793          * throughput. Maximize throughput, power/energy consequences are not
8794          * considered.
8795          */
8796         if ((env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY) &&
8797             (sgs->group_type <= group_fully_busy) &&
8798             (capacity_greater(sg->sgc->min_capacity, capacity_of(env->dst_cpu))))
8799                 return false;
8800
8801         return true;
8802 }
8803
8804 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8805 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8806 {
8807         if (sgs->sum_h_nr_running > sgs->nr_numa_running)
8808                 return regular;
8809         if (sgs->sum_h_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
8810                 return remote;
8811         return all;
8812 }
8813
8814 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8815 {
8816         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
8817                 return regular;
8818         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
8819                 return remote;
8820         return all;
8821 }
8822 #else
8823 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8824 {
8825         return all;
8826 }
8827
8828 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8829 {
8830         return regular;
8831 }
8832 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
8833
8834
8835 struct sg_lb_stats;
8836
8837 /*
8838  * task_running_on_cpu - return 1 if @p is running on @cpu.
8839  */
8840
8841 static unsigned int task_running_on_cpu(int cpu, struct task_struct *p)
8842 {
8843         /* Task has no contribution or is new */
8844         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
8845                 return 0;
8846
8847         if (task_on_rq_queued(p))
8848                 return 1;
8849
8850         return 0;
8851 }
8852
8853 /**
8854  * idle_cpu_without - would a given CPU be idle without p ?
8855  * @cpu: the processor on which idleness is tested.
8856  * @p: task which should be ignored.
8857  *
8858  * Return: 1 if the CPU would be idle. 0 otherwise.
8859  */
8860 static int idle_cpu_without(int cpu, struct task_struct *p)
8861 {
8862         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8863
8864         if (rq->curr != rq->idle && rq->curr != p)
8865                 return 0;
8866
8867         /*
8868          * rq->nr_running can't be used but an updated version without the
8869          * impact of p on cpu must be used instead. The updated nr_running
8870          * be computed and tested before calling idle_cpu_without().
8871          */
8872
8873 #ifdef CONFIG_SMP
8874         if (rq->ttwu_pending)
8875                 return 0;
8876 #endif
8877
8878         return 1;
8879 }
8880
8881 /*
8882  * update_sg_wakeup_stats - Update sched_group's statistics for wakeup.
8883  * @sd: The sched_domain level to look for idlest group.
8884  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
8885  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
8886  * @p: The task for which we look for the idlest group/CPU.
8887  */
8888 static inline void update_sg_wakeup_stats(struct sched_domain *sd,
8889                                           struct sched_group *group,
8890                                           struct sg_lb_stats *sgs,
8891                                           struct task_struct *p)
8892 {
8893         int i, nr_running;
8894
8895         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
8896
8897         for_each_cpu(i, sched_group_span(group)) {
8898                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8899                 unsigned int local;
8900
8901                 sgs->group_load += cpu_load_without(rq, p);
8902                 sgs->group_util += cpu_util_without(i, p);
8903                 sgs->group_runnable += cpu_runnable_without(rq, p);
8904                 local = task_running_on_cpu(i, p);
8905                 sgs->sum_h_nr_running += rq->cfs.h_nr_running - local;
8906
8907                 nr_running = rq->nr_running - local;
8908                 sgs->sum_nr_running += nr_running;
8909
8910                 /*
8911                  * No need to call idle_cpu_without() if nr_running is not 0
8912                  */
8913                 if (!nr_running && idle_cpu_without(i, p))
8914                         sgs->idle_cpus++;
8915
8916         }
8917
8918         /* Check if task fits in the group */
8919         if (sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
8920             !task_fits_capacity(p, group->sgc->max_capacity)) {
8921                 sgs->group_misfit_task_load = 1;
8922         }
8923
8924         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
8925
8926         sgs->group_weight = group->group_weight;
8927
8928         sgs->group_type = group_classify(sd->imbalance_pct, group, sgs);
8929
8930         /*
8931          * Computing avg_load makes sense only when group is fully busy or
8932          * overloaded
8933          */
8934         if (sgs->group_type == group_fully_busy ||
8935                 sgs->group_type == group_overloaded)
8936                 sgs->avg_load = (sgs->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8937                                 sgs->group_capacity;
8938 }
8939
8940 static bool update_pick_idlest(struct sched_group *idlest,
8941                                struct sg_lb_stats *idlest_sgs,
8942                                struct sched_group *group,
8943                                struct sg_lb_stats *sgs)
8944 {
8945         if (sgs->group_type < idlest_sgs->group_type)
8946                 return true;
8947
8948         if (sgs->group_type > idlest_sgs->group_type)
8949                 return false;
8950
8951         /*
8952          * The candidate and the current idlest group are the same type of
8953          * group. Let check which one is the idlest according to the type.
8954          */
8955
8956         switch (sgs->group_type) {
8957         case group_overloaded:
8958         case group_fully_busy:
8959                 /* Select the group with lowest avg_load. */
8960                 if (idlest_sgs->avg_load <= sgs->avg_load)
8961                         return false;
8962                 break;
8963
8964         case group_imbalanced:
8965         case group_asym_packing:
8966                 /* Those types are not used in the slow wakeup path */
8967                 return false;
8968
8969         case group_misfit_task:
8970                 /* Select group with the highest max capacity */
8971                 if (idlest->sgc->max_capacity >= group->sgc->max_capacity)
8972                         return false;
8973                 break;
8974
8975         case group_has_spare:
8976                 /* Select group with most idle CPUs */
8977                 if (idlest_sgs->idle_cpus > sgs->idle_cpus)
8978                         return false;
8979
8980                 /* Select group with lowest group_util */
8981                 if (idlest_sgs->idle_cpus == sgs->idle_cpus &&
8982                         idlest_sgs->group_util <= sgs->group_util)
8983                         return false;
8984
8985                 break;
8986         }
8987
8988         return true;
8989 }
8990
8991 /*
8992  * Allow a NUMA imbalance if busy CPUs is less than 25% of the domain.
8993  * This is an approximation as the number of running tasks may not be
8994  * related to the number of busy CPUs due to sched_setaffinity.
8995  */
8996 static inline bool allow_numa_imbalance(int dst_running, int dst_weight)
8997 {
8998         return (dst_running < (dst_weight >> 2));
8999 }
9000
9001 /*
9002  * find_idlest_group() finds and returns the least busy CPU group within the
9003  * domain.
9004  *
9005  * Assumes p is allowed on at least one CPU in sd.
9006  */
9007 static struct sched_group *
9008 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int this_cpu)
9009 {
9010         struct sched_group *idlest = NULL, *local = NULL, *group = sd->groups;
9011         struct sg_lb_stats local_sgs, tmp_sgs;
9012         struct sg_lb_stats *sgs;
9013         unsigned long imbalance;
9014         struct sg_lb_stats idlest_sgs = {
9015                         .avg_load = UINT_MAX,
9016                         .group_type = group_overloaded,
9017         };
9018
9019         do {
9020                 int local_group;
9021
9022                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
9023                 if (!cpumask_intersects(sched_group_span(group),
9024                                         p->cpus_ptr))
9025                         continue;
9026
9027                 /* Skip over this group if no cookie matched */
9028                 if (!sched_group_cookie_match(cpu_rq(this_cpu), p, group))
9029                         continue;
9030
9031                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
9032                                                sched_group_span(group));
9033
9034                 if (local_group) {
9035                         sgs = &local_sgs;
9036                         local = group;
9037                 } else {
9038                         sgs = &tmp_sgs;
9039                 }
9040
9041                 update_sg_wakeup_stats(sd, group, sgs, p);
9042
9043                 if (!local_group && update_pick_idlest(idlest, &idlest_sgs, group, sgs)) {
9044                         idlest = group;
9045                         idlest_sgs = *sgs;
9046                 }
9047
9048         } while (group = group->next, group != sd->groups);
9049
9050
9051         /* There is no idlest group to push tasks to */
9052         if (!idlest)
9053                 return NULL;
9054
9055         /* The local group has been skipped because of CPU affinity */
9056         if (!local)
9057                 return idlest;
9058
9059         /*
9060          * If the local group is idler than the selected idlest group
9061          * don't try and push the task.
9062          */
9063         if (local_sgs.group_type < idlest_sgs.group_type)
9064                 return NULL;
9065
9066         /*
9067          * If the local group is busier than the selected idlest group
9068          * try and push the task.
9069          */
9070         if (local_sgs.group_type > idlest_sgs.group_type)
9071                 return idlest;
9072
9073         switch (local_sgs.group_type) {
9074         case group_overloaded:
9075         case group_fully_busy:
9076
9077                 /* Calculate allowed imbalance based on load */
9078                 imbalance = scale_load_down(NICE_0_LOAD) *
9079                                 (sd->imbalance_pct-100) / 100;
9080
9081                 /*
9082                  * When comparing groups across NUMA domains, it's possible for
9083                  * the local domain to be very lightly loaded relative to the
9084                  * remote domains but "imbalance" skews the comparison making
9085                  * remote CPUs look much more favourable. When considering
9086                  * cross-domain, add imbalance to the load on the remote node
9087                  * and consider staying local.
9088                  */
9089
9090                 if ((sd->flags & SD_NUMA) &&
9091                     ((idlest_sgs.avg_load + imbalance) >= local_sgs.avg_load))
9092                         return NULL;
9093
9094                 /*
9095                  * If the local group is less loaded than the selected
9096                  * idlest group don't try and push any tasks.
9097                  */
9098                 if (idlest_sgs.avg_load >= (local_sgs.avg_load + imbalance))
9099                         return NULL;
9100
9101                 if (100 * local_sgs.avg_load <= sd->imbalance_pct * idlest_sgs.avg_load)
9102                         return NULL;
9103                 break;
9104
9105         case group_imbalanced:
9106         case group_asym_packing:
9107                 /* Those type are not used in the slow wakeup path */
9108                 return NULL;
9109
9110         case group_misfit_task:
9111                 /* Select group with the highest max capacity */
9112                 if (local->sgc->max_capacity >= idlest->sgc->max_capacity)
9113                         return NULL;
9114                 break;
9115
9116         case group_has_spare:
9117                 if (sd->flags & SD_NUMA) {
9118 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9119                         int idlest_cpu;
9120                         /*
9121                          * If there is spare capacity at NUMA, try to select
9122                          * the preferred node
9123                          */
9124                         if (cpu_to_node(this_cpu) == p->numa_preferred_nid)
9125                                 return NULL;
9126
9127                         idlest_cpu = cpumask_first(sched_group_span(idlest));
9128                         if (cpu_to_node(idlest_cpu) == p->numa_preferred_nid)
9129                                 return idlest;
9130 #endif
9131                         /*
9132                          * Otherwise, keep the task on this node to stay close
9133                          * its wakeup source and improve locality. If there is
9134                          * a real need of migration, periodic load balance will
9135                          * take care of it.
9136                          */
9137                         if (allow_numa_imbalance(local_sgs.sum_nr_running, sd->span_weight))
9138                                 return NULL;
9139                 }
9140
9141                 /*
9142                  * Select group with highest number of idle CPUs. We could also
9143                  * compare the utilization which is more stable but it can end
9144                  * up that the group has less spare capacity but finally more
9145                  * idle CPUs which means more opportunity to run task.
9146                  */
9147                 if (local_sgs.idle_cpus >= idlest_sgs.idle_cpus)
9148                         return NULL;
9149                 break;
9150         }
9151
9152         return idlest;
9153 }
9154
9155 /**
9156  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
9157  * @env: The load balancing environment.
9158  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
9159  */
9160
9161 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
9162 {
9163         struct sched_domain *child = env->sd->child;
9164         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
9165         struct sg_lb_stats *local = &sds->local_stat;
9166         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
9167         int sg_status = 0;
9168
9169         do {
9170                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
9171                 int local_group;
9172
9173                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(sg));
9174                 if (local_group) {
9175                         sds->local = sg;
9176                         sgs = local;
9177
9178                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
9179                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
9180                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
9181                 }
9182
9183                 update_sg_lb_stats(env, sg, sgs, &sg_status);
9184
9185                 if (local_group)
9186                         goto next_group;
9187
9188
9189                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
9190                         sds->busiest = sg;
9191                         sds->busiest_stat = *sgs;
9192                 }
9193
9194 next_group:
9195                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
9196                 sds->total_load += sgs->group_load;
9197                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
9198
9199                 sg = sg->next;
9200         } while (sg != env->sd->groups);
9201
9202         /* Tag domain that child domain prefers tasks go to siblings first */
9203         sds->prefer_sibling = child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING;
9204
9205
9206         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
9207                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
9208
9209         if (!env->sd->parent) {
9210                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
9211
9212                 /* update overload indicator if we are at root domain */
9213                 WRITE_ONCE(rd->overload, sg_status & SG_OVERLOAD);
9214
9215                 /* Update over-utilization (tipping point, U >= 0) indicator */
9216                 WRITE_ONCE(rd->overutilized, sg_status & SG_OVERUTILIZED);
9217                 trace_sched_overutilized_tp(rd, sg_status & SG_OVERUTILIZED);
9218         } else if (sg_status & SG_OVERUTILIZED) {
9219                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
9220
9221                 WRITE_ONCE(rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
9222                 trace_sched_overutilized_tp(rd, SG_OVERUTILIZED);
9223         }
9224 }
9225
9226 #define NUMA_IMBALANCE_MIN 2
9227
9228 static inline long adjust_numa_imbalance(int imbalance,
9229                                 int dst_running, int dst_weight)
9230 {
9231         if (!allow_numa_imbalance(dst_running, dst_weight))
9232                 return imbalance;
9233
9234         /*
9235          * Allow a small imbalance based on a simple pair of communicating
9236          * tasks that remain local when the destination is lightly loaded.
9237          */
9238         if (imbalance <= NUMA_IMBALANCE_MIN)
9239                 return 0;
9240
9241         return imbalance;
9242 }
9243
9244 /**
9245  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
9246  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
9247  * @env: load balance environment
9248  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
9249  */
9250 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
9251 {
9252         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
9253
9254         local = &sds->local_stat;
9255         busiest = &sds->busiest_stat;
9256
9257         if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
9258                 /* Set imbalance to allow misfit tasks to be balanced. */
9259                 env->migration_type = migrate_misfit;
9260                 env->imbalance = 1;
9261                 return;
9262         }
9263
9264         if (busiest->group_type == group_asym_packing) {
9265                 /*
9266                  * In case of asym capacity, we will try to migrate all load to
9267                  * the preferred CPU.
9268                  */
9269                 env->migration_type = migrate_task;
9270                 env->imbalance = busiest->sum_h_nr_running;
9271                 return;
9272         }
9273
9274         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
9275                 /*
9276                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
9277                  * to ensure CPU-load equilibrium, try to move any task to fix
9278                  * the imbalance. The next load balance will take care of
9279                  * balancing back the system.
9280                  */
9281                 env->migration_type = migrate_task;
9282                 env->imbalance = 1;
9283                 return;
9284         }
9285
9286         /*
9287          * Try to use spare capacity of local group without overloading it or
9288          * emptying busiest.
9289          */
9290         if (local->group_type == group_has_spare) {
9291                 if ((busiest->group_type > group_fully_busy) &&
9292                     !(env->sd->flags & SD_SHARE_PKG_RESOURCES)) {
9293                         /*
9294                          * If busiest is overloaded, try to fill spare
9295                          * capacity. This might end up creating spare capacity
9296                          * in busiest or busiest still being overloaded but
9297                          * there is no simple way to directly compute the
9298                          * amount of load to migrate in order to balance the
9299                          * system.
9300                          */
9301                         env->migration_type = migrate_util;
9302                         env->imbalance = max(local->group_capacity, local->group_util) -
9303                                          local->group_util;
9304
9305                         /*
9306                          * In some cases, the group's utilization is max or even
9307                          * higher than capacity because of migrations but the
9308                          * local CPU is (newly) idle. There is at least one
9309                          * waiting task in this overloaded busiest group. Let's
9310                          * try to pull it.
9311                          */
9312                         if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->imbalance == 0) {
9313                                 env->migration_type = migrate_task;
9314                                 env->imbalance = 1;
9315                         }
9316
9317                         return;
9318                 }
9319
9320                 if (busiest->group_weight == 1 || sds->prefer_sibling) {
9321                         unsigned int nr_diff = busiest->sum_nr_running;
9322                         /*
9323                          * When prefer sibling, evenly spread running tasks on
9324                          * groups.
9325                          */
9326                         env->migration_type = migrate_task;
9327                         lsub_positive(&nr_diff, local->sum_nr_running);
9328                         env->imbalance = nr_diff >> 1;
9329                 } else {
9330
9331                         /*
9332                          * If there is no overload, we just want to even the number of
9333                          * idle cpus.
9334                          */
9335                         env->migration_type = migrate_task;
9336                         env->imbalance = max_t(long, 0, (local->idle_cpus -
9337                                                  busiest->idle_cpus) >> 1);
9338                 }
9339
9340                 /* Consider allowing a small imbalance between NUMA groups */
9341                 if (env->sd->flags & SD_NUMA) {
9342                         env->imbalance = adjust_numa_imbalance(env->imbalance,
9343                                 busiest->sum_nr_running, busiest->group_weight);
9344                 }
9345
9346                 return;
9347         }
9348
9349         /*
9350          * Local is fully busy but has to take more load to relieve the
9351          * busiest group
9352          */
9353         if (local->group_type < group_overloaded) {
9354                 /*
9355                  * Local will become overloaded so the avg_load metrics are
9356                  * finally needed.
9357                  */
9358
9359                 local->avg_load = (local->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9360                                   local->group_capacity;
9361
9362                 sds->avg_load = (sds->total_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9363                                 sds->total_capacity;
9364                 /*
9365                  * If the local group is more loaded than the selected
9366                  * busiest group don't try to pull any tasks.
9367                  */
9368                 if (local->avg_load >= busiest->avg_load) {
9369                         env->imbalance = 0;
9370                         return;
9371                 }
9372         }
9373
9374         /*
9375          * Both group are or will become overloaded and we're trying to get all
9376          * the CPUs to the average_load, so we don't want to push ourselves
9377          * above the average load, nor do we wish to reduce the max loaded CPU
9378          * below the average load. At the same time, we also don't want to
9379          * reduce the group load below the group capacity. Thus we look for
9380          * the minimum possible imbalance.
9381          */
9382         env->migration_type = migrate_load;
9383         env->imbalance = min(
9384                 (busiest->avg_load - sds->avg_load) * busiest->group_capacity,
9385                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
9386         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
9387 }
9388
9389 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
9390
9391 /*
9392  * Decision matrix according to the local and busiest group type:
9393  *
9394  * busiest \ local has_spare fully_busy misfit asym imbalanced overloaded
9395  * has_spare        nr_idle   balanced   N/A    N/A  balanced   balanced
9396  * fully_busy       nr_idle   nr_idle    N/A    N/A  balanced   balanced
9397  * misfit_task      force     N/A        N/A    N/A  force      force
9398  * asym_packing     force     force      N/A    N/A  force      force
9399  * imbalanced       force     force      N/A    N/A  force      force
9400  * overloaded       force     force      N/A    N/A  force      avg_load
9401  *
9402  * N/A :      Not Applicable because already filtered while updating
9403  *            statistics.
9404  * balanced : The system is balanced for these 2 groups.
9405  * force :    Calculate the imbalance as load migration is probably needed.
9406  * avg_load : Only if imbalance is significant enough.
9407  * nr_idle :  dst_cpu is not busy and the number of idle CPUs is quite
9408  *            different in groups.
9409  */
9410
9411 /**
9412  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
9413  * if there is an imbalance.
9414  *
9415  * Also calculates the amount of runnable load which should be moved
9416  * to restore balance.
9417  *
9418  * @env: The load balancing environment.
9419  *
9420  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
9421  */
9422 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
9423 {
9424         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
9425         struct sd_lb_stats sds;
9426
9427         init_sd_lb_stats(&sds);
9428
9429         /*
9430          * Compute the various statistics relevant for load balancing at
9431          * this level.
9432          */
9433         update_sd_lb_stats(env, &sds);
9434
9435         if (sched_energy_enabled()) {
9436                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
9437
9438                 if (rcu_dereference(rd->pd) && !READ_ONCE(rd->overutilized))
9439                         goto out_balanced;
9440         }
9441
9442         local = &sds.local_stat;
9443         busiest = &sds.busiest_stat;
9444
9445         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
9446         if (!sds.busiest)
9447                 goto out_balanced;
9448
9449         /* Misfit tasks should be dealt with regardless of the avg load */
9450         if (busiest->group_type == group_misfit_task)
9451                 goto force_balance;
9452
9453         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
9454         if (busiest->group_type == group_asym_packing)
9455                 goto force_balance;
9456
9457         /*
9458          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
9459          * work because they assume all things are equal, which typically
9460          * isn't true due to cpus_ptr constraints and the like.
9461          */
9462         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
9463                 goto force_balance;
9464
9465         /*
9466          * If the local group is busier than the selected busiest group
9467          * don't try and pull any tasks.
9468          */
9469         if (local->group_type > busiest->group_type)
9470                 goto out_balanced;
9471
9472         /*
9473          * When groups are overloaded, use the avg_load to ensure fairness
9474          * between tasks.
9475          */
9476         if (local->group_type == group_overloaded) {
9477                 /*
9478                  * If the local group is more loaded than the selected
9479                  * busiest group don't try to pull any tasks.
9480                  */
9481                 if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
9482                         goto out_balanced;
9483
9484                 /* XXX broken for overlapping NUMA groups */
9485                 sds.avg_load = (sds.total_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9486                                 sds.total_capacity;
9487
9488                 /*
9489                  * Don't pull any tasks if this group is already above the
9490                  * domain average load.
9491                  */
9492                 if (local->avg_load >= sds.avg_load)
9493                         goto out_balanced;
9494
9495                 /*
9496                  * If the busiest group is more loaded, use imbalance_pct to be
9497                  * conservative.
9498                  */
9499                 if (100 * busiest->avg_load <=
9500                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
9501                         goto out_balanced;
9502         }
9503
9504         /* Try to move all excess tasks to child's sibling domain */
9505         if (sds.prefer_sibling && local->group_type == group_has_spare &&
9506             busiest->sum_nr_running > local->sum_nr_running + 1)
9507                 goto force_balance;
9508
9509         if (busiest->group_type != group_overloaded) {
9510                 if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
9511                         /*
9512                          * If the busiest group is not overloaded (and as a
9513                          * result the local one too) but this CPU is already
9514                          * busy, let another idle CPU try to pull task.
9515                          */
9516                         goto out_balanced;
9517
9518                 if (busiest->group_weight > 1 &&
9519                     local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1))
9520                         /*
9521                          * If the busiest group is not overloaded
9522                          * and there is no imbalance between this and busiest
9523                          * group wrt idle CPUs, it is balanced. The imbalance
9524                          * becomes significant if the diff is greater than 1
9525                          * otherwise we might end up to just move the imbalance
9526                          * on another group. Of course this applies only if
9527                          * there is more than 1 CPU per group.
9528                          */
9529                         goto out_balanced;
9530
9531                 if (busiest->sum_h_nr_running == 1)
9532                         /*
9533                          * busiest doesn't have any tasks waiting to run
9534                          */
9535                         goto out_balanced;
9536         }
9537
9538 force_balance:
9539         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
9540         calculate_imbalance(env, &sds);
9541         return env->imbalance ? sds.busiest : NULL;
9542
9543 out_balanced:
9544         env->imbalance = 0;
9545         return NULL;
9546 }
9547
9548 /*
9549  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the CPUs in the group.
9550  */
9551 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
9552                                      struct sched_group *group)
9553 {
9554         struct rq *busiest = NULL, *rq;
9555         unsigned long busiest_util = 0, busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
9556         unsigned int busiest_nr = 0;
9557         int i;
9558
9559         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
9560                 unsigned long capacity, load, util;
9561                 unsigned int nr_running;
9562                 enum fbq_type rt;
9563
9564                 rq = cpu_rq(i);
9565                 rt = fbq_classify_rq(rq);
9566
9567                 /*
9568                  * We classify groups/runqueues into three groups:
9569                  *  - regular: there are !numa tasks
9570                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
9571                  *  - all:     there is no distinction
9572                  *
9573                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
9574                  * ignore those when there's better options.
9575                  *
9576                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
9577                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
9578                  * queue by moving tasks around inside the node.
9579                  *
9580                  * If we cannot move enough load due to this classification
9581                  * the next pass will adjust the group classification and
9582                  * allow migration of more tasks.
9583                  *
9584                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
9585                  */
9586                 if (rt > env->fbq_type)
9587                         continue;
9588
9589                 nr_running = rq->cfs.h_nr_running;
9590                 if (!nr_running)
9591                         continue;
9592
9593                 capacity = capacity_of(i);
9594
9595                 /*
9596                  * For ASYM_CPUCAPACITY domains, don't pick a CPU that could
9597                  * eventually lead to active_balancing high->low capacity.
9598                  * Higher per-CPU capacity is considered better than balancing
9599                  * average load.
9600                  */
9601                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
9602                     !capacity_greater(capacity_of(env->dst_cpu), capacity) &&
9603                     nr_running == 1)
9604                         continue;
9605
9606                 switch (env->migration_type) {
9607                 case migrate_load:
9608                         /*
9609                          * When comparing with load imbalance, use cpu_load()
9610                          * which is not scaled with the CPU capacity.
9611                          */
9612                         load = cpu_load(rq);
9613
9614                         if (nr_running == 1 && load > env->imbalance &&
9615                             !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
9616                                 break;
9617
9618                         /*
9619                          * For the load comparisons with the other CPUs,
9620                          * consider the cpu_load() scaled with the CPU
9621                          * capacity, so that the load can be moved away
9622                          * from the CPU that is potentially running at a
9623                          * lower capacity.
9624                          *
9625                          * Thus we're looking for max(load_i / capacity_i),
9626                          * crosswise multiplication to rid ourselves of the
9627                          * division works out to:
9628                          * load_i * capacity_j > load_j * capacity_i;
9629                          * where j is our previous maximum.
9630                          */
9631                         if (load * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
9632                                 busiest_load = load;
9633                                 busiest_capacity = capacity;
9634                                 busiest = rq;
9635                         }
9636                         break;
9637
9638                 case migrate_util:
9639                         util = cpu_util(cpu_of(rq));
9640
9641                         /*
9642                          * Don't try to pull utilization from a CPU with one
9643                          * running task. Whatever its utilization, we will fail
9644                          * detach the task.
9645                          */
9646                         if (nr_running <= 1)
9647                                 continue;
9648
9649                         if (busiest_util < util) {
9650                                 busiest_util = util;
9651                                 busiest = rq;
9652                         }
9653                         break;
9654
9655                 case migrate_task:
9656                         if (busiest_nr < nr_running) {
9657                                 busiest_nr = nr_running;
9658                                 busiest = rq;
9659                         }
9660                         break;
9661
9662                 case migrate_misfit:
9663                         /*
9664                          * For ASYM_CPUCAPACITY domains with misfit tasks we
9665                          * simply seek the "biggest" misfit task.
9666                          */
9667                         if (rq->misfit_task_load > busiest_load) {
9668                                 busiest_load = rq->misfit_task_load;
9669                                 busiest = rq;
9670                         }
9671
9672                         break;
9673
9674                 }
9675         }
9676
9677         return busiest;
9678 }
9679
9680 /*
9681  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
9682  * so long as it is large enough.
9683  */
9684 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
9685
9686 static inline bool
9687 asym_active_balance(struct lb_env *env)
9688 {
9689         /*
9690          * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
9691          * lower priority CPUs in order to pack all tasks in the
9692          * highest priority CPUs.
9693          */
9694         return env->idle != CPU_NOT_IDLE && (env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING) &&
9695                sched_asym_prefer(env->dst_cpu, env->src_cpu);
9696 }
9697
9698 static inline bool
9699 imbalanced_active_balance(struct lb_env *env)
9700 {
9701         struct sched_domain *sd = env->sd;
9702
9703         /*
9704          * The imbalanced case includes the case of pinned tasks preventing a fair
9705          * distribution of the load on the system but also the even distribution of the
9706          * threads on a system with spare capacity
9707          */
9708         if ((env->migration_type == migrate_task) &&
9709             (sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2))
9710                 return 1;
9711
9712         return 0;
9713 }
9714
9715 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
9716 {
9717         struct sched_domain *sd = env->sd;
9718
9719         if (asym_active_balance(env))
9720                 return 1;
9721
9722         if (imbalanced_active_balance(env))
9723                 return 1;
9724
9725         /*
9726          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
9727          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
9728          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
9729          * available on dst_cpu.
9730          */
9731         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
9732             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
9733                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
9734                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
9735                         return 1;
9736         }
9737
9738         if (env->migration_type == migrate_misfit)
9739                 return 1;
9740
9741         return 0;
9742 }
9743
9744 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
9745
9746 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
9747 {
9748         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
9749         int cpu;
9750
9751         /*
9752          * Ensure the balancing environment is consistent; can happen
9753          * when the softirq triggers 'during' hotplug.
9754          */
9755         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, env->cpus))
9756                 return 0;
9757
9758         /*
9759          * In the newly idle case, we will allow all the CPUs
9760          * to do the newly idle load balance.
9761          */
9762         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
9763                 return 1;
9764
9765         /* Try to find first idle CPU */
9766         for_each_cpu_and(cpu, group_balance_mask(sg), env->cpus) {
9767                 if (!idle_cpu(cpu))
9768                         continue;
9769
9770                 /* Are we the first idle CPU? */
9771                 return cpu == env->dst_cpu;
9772         }
9773
9774         /* Are we the first CPU of this group ? */
9775         return group_balance_cpu(sg) == env->dst_cpu;
9776 }
9777
9778 /*
9779  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
9780  * tasks if there is an imbalance.
9781  */
9782 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
9783                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
9784                         int *continue_balancing)
9785 {
9786         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
9787         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
9788         struct sched_group *group;
9789         struct rq *busiest;
9790         struct rq_flags rf;
9791         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
9792
9793         struct lb_env env = {
9794                 .sd             = sd,
9795                 .dst_cpu        = this_cpu,
9796                 .dst_rq         = this_rq,
9797                 .dst_grpmask    = sched_group_span(sd->groups),
9798                 .idle           = idle,
9799                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
9800                 .cpus           = cpus,
9801                 .fbq_type       = all,
9802                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
9803         };
9804
9805         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), cpu_active_mask);
9806
9807         schedstat_inc(sd->lb_count[idle]);
9808
9809 redo:
9810         if (!should_we_balance(&env)) {
9811                 *continue_balancing = 0;
9812                 goto out_balanced;
9813         }
9814
9815         group = find_busiest_group(&env);
9816         if (!group) {
9817                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyg[idle]);
9818                 goto out_balanced;
9819         }
9820
9821         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
9822         if (!busiest) {
9823                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyq[idle]);
9824                 goto out_balanced;
9825         }
9826
9827         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
9828
9829         schedstat_add(sd->lb_imbalance[idle], env.imbalance);
9830
9831         env.src_cpu = busiest->cpu;
9832         env.src_rq = busiest;
9833
9834         ld_moved = 0;
9835         /* Clear this flag as soon as we find a pullable task */
9836         env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
9837         if (busiest->nr_running > 1) {
9838                 /*
9839                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
9840                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
9841                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
9842                  * correctly treated as an imbalance.
9843                  */
9844                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
9845
9846 more_balance:
9847                 rq_lock_irqsave(busiest, &rf);
9848                 update_rq_clock(busiest);
9849
9850                 /*
9851                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
9852                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
9853                  */
9854                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
9855
9856                 /*
9857                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
9858                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
9859                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
9860                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
9861                  * See task_rq_lock() family for the details.
9862                  */
9863
9864                 rq_unlock(busiest, &rf);
9865
9866                 if (cur_ld_moved) {
9867                         attach_tasks(&env);
9868                         ld_moved += cur_ld_moved;
9869                 }
9870
9871                 local_irq_restore(rf.flags);
9872
9873                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
9874                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
9875                         goto more_balance;
9876                 }
9877
9878                 /*
9879                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
9880                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
9881                  * where they can run. The upper limit on how many times we
9882                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of CPUs in our
9883                  * sched_group.
9884                  *
9885                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
9886                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
9887                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
9888                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
9889                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
9890                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
9891                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
9892                  * given_cpu) causing excess load to be moved to given_cpu.
9893                  * This however should not happen so much in practice and
9894                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
9895                  * excess load moved.
9896                  */
9897                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
9898
9899                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs */
9900                         __cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
9901
9902                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
9903                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
9904                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
9905                         env.loop         = 0;
9906                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
9907
9908                         /*
9909                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
9910                          * need to continue with same src_cpu.
9911                          */
9912                         goto more_balance;
9913                 }
9914
9915                 /*
9916                  * We failed to reach balance because of affinity.
9917                  */
9918                 if (sd_parent) {
9919                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
9920
9921                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
9922                                 *group_imbalance = 1;
9923                 }
9924
9925                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
9926                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
9927                         __cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
9928                         /*
9929                          * Attempting to continue load balancing at the current
9930                          * sched_domain level only makes sense if there are
9931                          * active CPUs remaining as possible busiest CPUs to
9932                          * pull load from which are not contained within the
9933                          * destination group that is receiving any migrated
9934                          * load.
9935                          */
9936                         if (!cpumask_subset(cpus, env.dst_grpmask)) {
9937                                 env.loop = 0;
9938                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
9939                                 goto redo;
9940                         }
9941                         goto out_all_pinned;
9942                 }
9943         }
9944
9945         if (!ld_moved) {
9946                 schedstat_inc(sd->lb_failed[idle]);
9947                 /*
9948                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
9949                  * We do not want newidle balance, which can be very
9950                  * frequent, pollute the failure counter causing
9951                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
9952                  */
9953                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
9954                         sd->nr_balance_failed++;
9955
9956                 if (need_active_balance(&env)) {
9957                         unsigned long flags;
9958
9959                         raw_spin_rq_lock_irqsave(busiest, flags);
9960
9961                         /*
9962                          * Don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
9963                          * if the curr task on busiest CPU can't be
9964                          * moved to this_cpu:
9965                          */
9966                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu, busiest->curr->cpus_ptr)) {
9967                                 raw_spin_rq_unlock_irqrestore(busiest, flags);
9968                                 goto out_one_pinned;
9969                         }
9970
9971                         /* Record that we found at least one task that could run on this_cpu */
9972                         env.flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
9973
9974                         /*
9975                          * ->active_balance synchronizes accesses to
9976                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
9977                          * only after active load balance is finished.
9978                          */
9979                         if (!busiest->active_balance) {
9980                                 busiest->active_balance = 1;
9981                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
9982                                 active_balance = 1;
9983                         }
9984                         raw_spin_rq_unlock_irqrestore(busiest, flags);
9985
9986                         if (active_balance) {
9987                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
9988                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
9989                                         &busiest->active_balance_work);
9990                         }
9991                 }
9992         } else {
9993                 sd->nr_balance_failed = 0;
9994         }
9995
9996         if (likely(!active_balance) || need_active_balance(&env)) {
9997                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
9998                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
9999         }
10000
10001         goto out;
10002
10003 out_balanced:
10004         /*
10005          * We reach balance although we may have faced some affinity
10006          * constraints. Clear the imbalance flag only if other tasks got
10007          * a chance to move and fix the imbalance.
10008          */
10009         if (sd_parent && !(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
10010                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
10011
10012                 if (*group_imbalance)
10013                         *group_imbalance = 0;
10014         }
10015
10016 out_all_pinned:
10017         /*
10018          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
10019          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
10020          * can try to migrate them.
10021          */
10022         schedstat_inc(sd->lb_balanced[idle]);
10023
10024         sd->nr_balance_failed = 0;
10025
10026 out_one_pinned:
10027         ld_moved = 0;
10028
10029         /*
10030          * newidle_balance() disregards balance intervals, so we could
10031          * repeatedly reach this code, which would lead to balance_interval
10032          * skyrocketing in a short amount of time. Skip the balance_interval
10033          * increase logic to avoid that.
10034          */
10035         if (env.idle == CPU_NEWLY_IDLE)
10036                 goto out;
10037
10038         /* tune up the balancing interval */
10039         if ((env.flags & LBF_ALL_PINNED &&
10040              sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
10041             sd->balance_interval < sd->max_interval)
10042                 sd->balance_interval *= 2;
10043 out:
10044         return ld_moved;
10045 }
10046
10047 static inline unsigned long
10048 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
10049 {
10050         unsigned long interval = sd->balance_interval;
10051
10052         if (cpu_busy)
10053                 interval *= sd->busy_factor;
10054
10055         /* scale ms to jiffies */
10056         interval = msecs_to_jiffies(interval);
10057
10058         /*
10059          * Reduce likelihood of busy balancing at higher domains racing with
10060          * balancing at lower domains by preventing their balancing periods
10061          * from being multiples of each other.
10062          */
10063         if (cpu_busy)
10064                 interval -= 1;
10065
10066         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
10067
10068         return interval;
10069 }
10070
10071 static inline void
10072 update_next_balance(struct sched_domain *sd, unsigned long *next_balance)
10073 {
10074         unsigned long interval, next;
10075
10076         /* used by idle balance, so cpu_busy = 0 */
10077         interval = get_sd_balance_interval(sd, 0);
10078         next = sd->last_balance + interval;
10079
10080         if (time_after(*next_balance, next))
10081                 *next_balance = next;
10082 }
10083
10084 /*
10085  * active_load_balance_cpu_stop is run by the CPU stopper. It pushes
10086  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
10087  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
10088  * avoids physical / logical imbalances.
10089  */
10090 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
10091 {
10092         struct rq *busiest_rq = data;
10093         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
10094         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
10095         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
10096         struct sched_domain *sd;
10097         struct task_struct *p = NULL;
10098         struct rq_flags rf;
10099
10100         rq_lock_irq(busiest_rq, &rf);
10101         /*
10102          * Between queueing the stop-work and running it is a hole in which
10103          * CPUs can become inactive. We should not move tasks from or to
10104          * inactive CPUs.
10105          */
10106         if (!cpu_active(busiest_cpu) || !cpu_active(target_cpu))
10107                 goto out_unlock;
10108
10109         /* Make sure the requested CPU hasn't gone down in the meantime: */
10110         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
10111                      !busiest_rq->active_balance))
10112                 goto out_unlock;
10113
10114         /* Is there any task to move? */
10115         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
10116                 goto out_unlock;
10117
10118         /*
10119          * This condition is "impossible", if it occurs
10120          * we need to fix it. Originally reported by
10121          * Bjorn Helgaas on a 128-CPU setup.
10122          */
10123         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
10124
10125         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
10126         rcu_read_lock();
10127         for_each_domain(target_cpu, sd) {
10128                 if (cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
10129                         break;
10130         }
10131
10132         if (likely(sd)) {
10133                 struct lb_env env = {
10134                         .sd             = sd,
10135                         .dst_cpu        = target_cpu,
10136                         .dst_rq         = target_rq,
10137                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
10138                         .src_rq         = busiest_rq,
10139                         .idle           = CPU_IDLE,
10140                         .flags          = LBF_ACTIVE_LB,
10141                 };
10142
10143                 schedstat_inc(sd->alb_count);
10144                 update_rq_clock(busiest_rq);
10145
10146                 p = detach_one_task(&env);
10147                 if (p) {
10148                         schedstat_inc(sd->alb_pushed);
10149                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
10150                         sd->nr_balance_failed = 0;
10151                 } else {
10152                         schedstat_inc(sd->alb_failed);
10153                 }
10154         }
10155         rcu_read_unlock();
10156 out_unlock:
10157         busiest_rq->active_balance = 0;
10158         rq_unlock(busiest_rq, &rf);
10159
10160         if (p)
10161                 attach_one_task(target_rq, p);
10162
10163         local_irq_enable();
10164
10165         return 0;
10166 }
10167
10168 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
10169
10170 /*
10171  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
10172  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
10173  */
10174 void update_max_interval(void)
10175 {
10176         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
10177 }
10178
10179 /*
10180  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
10181  * and initiates a balancing operation if so.
10182  *
10183  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
10184  */
10185 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
10186 {
10187         int continue_balancing = 1;
10188         int cpu = rq->cpu;
10189         int busy = idle != CPU_IDLE && !sched_idle_cpu(cpu);
10190         unsigned long interval;
10191         struct sched_domain *sd;
10192         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
10193         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
10194         int update_next_balance = 0;
10195         int need_serialize, need_decay = 0;
10196         u64 max_cost = 0;
10197
10198         rcu_read_lock();
10199         for_each_domain(cpu, sd) {
10200                 /*
10201                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
10202                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
10203                  */
10204                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
10205                         sd->max_newidle_lb_cost =
10206                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
10207                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
10208                         need_decay = 1;
10209                 }
10210                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
10211
10212                 /*
10213                  * Stop the load balance at this level. There is another
10214                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
10215                  * actively.
10216                  */
10217                 if (!continue_balancing) {
10218                         if (need_decay)
10219                                 continue;
10220                         break;
10221                 }
10222
10223                 interval = get_sd_balance_interval(sd, busy);
10224
10225                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
10226                 if (need_serialize) {
10227                         if (!spin_trylock(&balancing))
10228                                 goto out;
10229                 }
10230
10231                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
10232                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
10233                                 /*
10234                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
10235                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
10236                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
10237                                  */
10238                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
10239                                 busy = idle != CPU_IDLE && !sched_idle_cpu(cpu);
10240                         }
10241                         sd->last_balance = jiffies;
10242                         interval = get_sd_balance_interval(sd, busy);
10243                 }
10244                 if (need_serialize)
10245                         spin_unlock(&balancing);
10246 out:
10247                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
10248                         next_balance = sd->last_balance + interval;
10249                         update_next_balance = 1;
10250                 }
10251         }
10252         if (need_decay) {
10253                 /*
10254                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
10255                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
10256                  */
10257                 rq->max_idle_balance_cost =
10258                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
10259         }
10260         rcu_read_unlock();
10261
10262         /*
10263          * next_balance will be updated only when there is a need.
10264          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
10265          * updated.
10266          */
10267         if (likely(update_next_balance))
10268                 rq->next_balance = next_balance;
10269
10270 }
10271
10272 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
10273 {
10274         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
10275 }
10276
10277 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
10278 /*
10279  * idle load balancing details
10280  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
10281  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
10282  *   load balancing for all the idle CPUs.
10283  * - HK_FLAG_MISC CPUs are used for this task, because HK_FLAG_SCHED not set
10284  *   anywhere yet.
10285  */
10286
10287 static inline int find_new_ilb(void)
10288 {
10289         int ilb;
10290         const struct cpumask *hk_mask;
10291
10292         hk_mask = housekeeping_cpumask(HK_FLAG_MISC);
10293
10294         for_each_cpu_and(ilb, nohz.idle_cpus_mask, hk_mask) {
10295
10296                 if (ilb == smp_processor_id())
10297                         continue;
10298
10299                 if (idle_cpu(ilb))
10300                         return ilb;
10301         }
10302
10303         return nr_cpu_ids;
10304 }
10305
10306 /*
10307  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick any
10308  * idle CPU in the HK_FLAG_MISC housekeeping set (if there is one).
10309  */
10310 static void kick_ilb(unsigned int flags)
10311 {
10312         int ilb_cpu;
10313
10314         /*
10315          * Increase nohz.next_balance only when if full ilb is triggered but
10316          * not if we only update stats.
10317          */
10318         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
10319                 nohz.next_balance = jiffies+1;
10320
10321         ilb_cpu = find_new_ilb();
10322
10323         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
10324                 return;
10325
10326         /*
10327          * Access to rq::nohz_csd is serialized by NOHZ_KICK_MASK; he who sets
10328          * the first flag owns it; cleared by nohz_csd_func().
10329          */
10330         flags = atomic_fetch_or(flags, nohz_flags(ilb_cpu));
10331         if (flags & NOHZ_KICK_MASK)
10332                 return;
10333
10334         /*
10335          * This way we generate an IPI on the target CPU which
10336          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
10337          * will be run before returning from the IPI.
10338          */
10339         smp_call_function_single_async(ilb_cpu, &cpu_rq(ilb_cpu)->nohz_csd);
10340 }
10341
10342 /*
10343  * Current decision point for kicking the idle load balancer in the presence
10344  * of idle CPUs in the system.
10345  */
10346 static void nohz_balancer_kick(struct rq *rq)
10347 {
10348         unsigned long now = jiffies;
10349         struct sched_domain_shared *sds;
10350         struct sched_domain *sd;
10351         int nr_busy, i, cpu = rq->cpu;
10352         unsigned int flags = 0;
10353
10354         if (unlikely(rq->idle_balance))
10355                 return;
10356
10357         /*
10358          * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
10359          * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
10360          */
10361         nohz_balance_exit_idle(rq);
10362
10363         /*
10364          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
10365          * balancing.
10366          */
10367         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
10368                 return;
10369
10370         if (READ_ONCE(nohz.has_blocked) &&
10371             time_after(now, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
10372                 flags = NOHZ_STATS_KICK;
10373
10374         if (time_before(now, nohz.next_balance))
10375                 goto out;
10376
10377         if (rq->nr_running >= 2) {
10378                 flags = NOHZ_KICK_MASK;
10379                 goto out;
10380         }
10381
10382         rcu_read_lock();
10383
10384         sd = rcu_dereference(rq->sd);
10385         if (sd) {
10386                 /*
10387                  * If there's a CFS task and the current CPU has reduced
10388                  * capacity; kick the ILB to see if there's a better CPU to run
10389                  * on.
10390                  */
10391                 if (rq->cfs.h_nr_running >= 1 && check_cpu_capacity(rq, sd)) {
10392                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
10393                         goto unlock;
10394                 }
10395         }
10396
10397         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_packing, cpu));
10398         if (sd) {
10399                 /*
10400                  * When ASYM_PACKING; see if there's a more preferred CPU
10401                  * currently idle; in which case, kick the ILB to move tasks
10402                  * around.
10403                  */
10404                 for_each_cpu_and(i, sched_domain_span(sd), nohz.idle_cpus_mask) {
10405                         if (sched_asym_prefer(i, cpu)) {
10406                                 flags = NOHZ_KICK_MASK;
10407                                 goto unlock;
10408                         }
10409                 }
10410         }
10411
10412         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_cpucapacity, cpu));
10413         if (sd) {
10414                 /*
10415                  * When ASYM_CPUCAPACITY; see if there's a higher capacity CPU
10416                  * to run the misfit task on.
10417                  */
10418                 if (check_misfit_status(rq, sd)) {
10419                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
10420                         goto unlock;
10421                 }
10422
10423                 /*
10424                  * For asymmetric systems, we do not want to nicely balance
10425                  * cache use, instead we want to embrace asymmetry and only
10426                  * ensure tasks have enough CPU capacity.
10427                  *
10428                  * Skip the LLC logic because it's not relevant in that case.
10429                  */
10430                 goto unlock;
10431         }
10432
10433         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
10434         if (sds) {
10435                 /*
10436                  * If there is an imbalance between LLC domains (IOW we could
10437                  * increase the overall cache use), we need some less-loaded LLC
10438                  * domain to pull some load. Likewise, we may need to spread
10439                  * load within the current LLC domain (e.g. packed SMT cores but
10440                  * other CPUs are idle). We can't really know from here how busy
10441                  * the others are - so just get a nohz balance going if it looks
10442                  * like this LLC domain has tasks we could move.
10443                  */
10444                 nr_busy = atomic_read(&sds->nr_busy_cpus);
10445                 if (nr_busy > 1) {
10446                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
10447                         goto unlock;
10448                 }
10449         }
10450 unlock:
10451         rcu_read_unlock();
10452 out:
10453         if (flags)
10454                 kick_ilb(flags);
10455 }
10456
10457 static void set_cpu_sd_state_busy(int cpu)
10458 {
10459         struct sched_domain *sd;
10460
10461         rcu_read_lock();
10462         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
10463
10464         if (!sd || !sd->nohz_idle)
10465                 goto unlock;
10466         sd->nohz_idle = 0;
10467
10468         atomic_inc(&sd->shared->nr_busy_cpus);
10469 unlock:
10470         rcu_read_unlock();
10471 }
10472
10473 void nohz_balance_exit_idle(struct rq *rq)
10474 {
10475         SCHED_WARN_ON(rq != this_rq());
10476
10477         if (likely(!rq->nohz_tick_stopped))
10478                 return;
10479
10480         rq->nohz_tick_stopped = 0;
10481         cpumask_clear_cpu(rq->cpu, nohz.idle_cpus_mask);
10482         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
10483
10484         set_cpu_sd_state_busy(rq->cpu);
10485 }
10486
10487 static void set_cpu_sd_state_idle(int cpu)
10488 {
10489         struct sched_domain *sd;
10490
10491         rcu_read_lock();
10492         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
10493
10494         if (!sd || sd->nohz_idle)
10495                 goto unlock;
10496         sd->nohz_idle = 1;
10497
10498         atomic_dec(&sd->shared->nr_busy_cpus);
10499 unlock:
10500         rcu_read_unlock();
10501 }
10502
10503 /*
10504  * This routine will record that the CPU is going idle with tick stopped.
10505  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
10506  */
10507 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
10508 {
10509         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
10510
10511         SCHED_WARN_ON(cpu != smp_processor_id());
10512
10513         /* If this CPU is going down, then nothing needs to be done: */
10514         if (!cpu_active(cpu))
10515                 return;
10516
10517         /* Spare idle load balancing on CPUs that don't want to be disturbed: */
10518         if (!housekeeping_cpu(cpu, HK_FLAG_SCHED))
10519                 return;
10520
10521         /*
10522          * Can be set safely without rq->lock held
10523          * If a clear happens, it will have evaluated last additions because
10524          * rq->lock is held during the check and the clear
10525          */
10526         rq->has_blocked_load = 1;
10527
10528         /*
10529          * The tick is still stopped but load could have been added in the
10530          * meantime. We set the nohz.has_blocked flag to trig a check of the
10531          * *_avg. The CPU is already part of nohz.idle_cpus_mask so the clear
10532          * of nohz.has_blocked can only happen after checking the new load
10533          */
10534         if (rq->nohz_tick_stopped)
10535                 goto out;
10536
10537         /* If we're a completely isolated CPU, we don't play: */
10538         if (on_null_domain(rq))
10539                 return;
10540
10541         rq->nohz_tick_stopped = 1;
10542
10543         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
10544         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
10545
10546         /*
10547          * Ensures that if nohz_idle_balance() fails to observe our
10548          * @idle_cpus_mask store, it must observe the @has_blocked
10549          * store.
10550          */
10551         smp_mb__after_atomic();
10552
10553         set_cpu_sd_state_idle(cpu);
10554
10555 out:
10556         /*
10557          * Each time a cpu enter idle, we assume that it has blocked load and
10558          * enable the periodic update of the load of idle cpus
10559          */
10560         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
10561 }
10562
10563 static bool update_nohz_stats(struct rq *rq)
10564 {
10565         unsigned int cpu = rq->cpu;
10566
10567         if (!rq->has_blocked_load)
10568                 return false;
10569
10570         if (!cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))
10571                 return false;
10572
10573         if (!time_after(jiffies, READ_ONCE(rq->last_blocked_load_update_tick)))
10574                 return true;
10575
10576         update_blocked_averages(cpu);
10577
10578         return rq->has_blocked_load;
10579 }
10580
10581 /*
10582  * Internal function that runs load balance for all idle cpus. The load balance
10583  * can be a simple update of blocked load or a complete load balance with
10584  * tasks movement depending of flags.
10585  */
10586 static void _nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, unsigned int flags,
10587                                enum cpu_idle_type idle)
10588 {
10589         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
10590         unsigned long now = jiffies;
10591         unsigned long next_balance = now + 60*HZ;
10592         bool has_blocked_load = false;
10593         int update_next_balance = 0;
10594         int this_cpu = this_rq->cpu;
10595         int balance_cpu;
10596         struct rq *rq;
10597
10598         SCHED_WARN_ON((flags & NOHZ_KICK_MASK) == NOHZ_BALANCE_KICK);
10599
10600         /*
10601          * We assume there will be no idle load after this update and clear
10602          * the has_blocked flag. If a cpu enters idle in the mean time, it will
10603          * set the has_blocked flag and trig another update of idle load.
10604          * Because a cpu that becomes idle, is added to idle_cpus_mask before
10605          * setting the flag, we are sure to not clear the state and not
10606          * check the load of an idle cpu.
10607          */
10608         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 0);
10609
10610         /*
10611          * Ensures that if we miss the CPU, we must see the has_blocked
10612          * store from nohz_balance_enter_idle().
10613          */
10614         smp_mb();
10615
10616         /*
10617          * Start with the next CPU after this_cpu so we will end with this_cpu and let a
10618          * chance for other idle cpu to pull load.
10619          */
10620         for_each_cpu_wrap(balance_cpu,  nohz.idle_cpus_mask, this_cpu+1) {
10621                 if (!idle_cpu(balance_cpu))
10622                         continue;
10623
10624                 /*
10625                  * If this CPU gets work to do, stop the load balancing
10626                  * work being done for other CPUs. Next load
10627                  * balancing owner will pick it up.
10628                  */
10629                 if (need_resched()) {
10630                         has_blocked_load = true;
10631                         goto abort;
10632                 }
10633
10634                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
10635
10636                 has_blocked_load |= update_nohz_stats(rq);
10637
10638                 /*
10639                  * If time for next balance is due,
10640                  * do the balance.
10641                  */
10642                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
10643                         struct rq_flags rf;
10644
10645                         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
10646                         update_rq_clock(rq);
10647                         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
10648
10649                         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
10650                                 rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
10651                 }
10652
10653                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
10654                         next_balance = rq->next_balance;
10655                         update_next_balance = 1;
10656                 }
10657         }
10658
10659         /*
10660          * next_balance will be updated only when there is a need.
10661          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
10662          * updated.
10663          */
10664         if (likely(update_next_balance))
10665                 nohz.next_balance = next_balance;
10666
10667         WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
10668                 now + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
10669
10670 abort:
10671         /* There is still blocked load, enable periodic update */
10672         if (has_blocked_load)
10673                 WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
10674 }
10675
10676 /*
10677  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
10678  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
10679  */
10680 static bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
10681 {
10682         unsigned int flags = this_rq->nohz_idle_balance;
10683
10684         if (!flags)
10685                 return false;
10686
10687         this_rq->nohz_idle_balance = 0;
10688
10689         if (idle != CPU_IDLE)
10690                 return false;
10691
10692         _nohz_idle_balance(this_rq, flags, idle);
10693
10694         return true;
10695 }
10696
10697 /*
10698  * Check if we need to run the ILB for updating blocked load before entering
10699  * idle state.
10700  */
10701 void nohz_run_idle_balance(int cpu)
10702 {
10703         unsigned int flags;
10704
10705         flags = atomic_fetch_andnot(NOHZ_NEWILB_KICK, nohz_flags(cpu));
10706
10707         /*
10708          * Update the blocked load only if no SCHED_SOFTIRQ is about to happen
10709          * (ie NOHZ_STATS_KICK set) and will do the same.
10710          */
10711         if ((flags == NOHZ_NEWILB_KICK) && !need_resched())
10712                 _nohz_idle_balance(cpu_rq(cpu), NOHZ_STATS_KICK, CPU_IDLE);
10713 }
10714
10715 static void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq)
10716 {
10717         int this_cpu = this_rq->cpu;
10718
10719         /*
10720          * This CPU doesn't want to be disturbed by scheduler
10721          * housekeeping
10722          */
10723         if (!housekeeping_cpu(this_cpu, HK_FLAG_SCHED))
10724                 return;
10725
10726         /* Will wake up very soon. No time for doing anything else*/
10727         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost)
10728                 return;
10729
10730         /* Don't need to update blocked load of idle CPUs*/
10731         if (!READ_ONCE(nohz.has_blocked) ||
10732             time_before(jiffies, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
10733                 return;
10734
10735         /*
10736          * Set the need to trigger ILB in order to update blocked load
10737          * before entering idle state.
10738          */
10739         atomic_or(NOHZ_NEWILB_KICK, nohz_flags(this_cpu));
10740 }
10741
10742 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
10743 static inline void nohz_balancer_kick(struct rq *rq) { }
10744
10745 static inline bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
10746 {
10747         return false;
10748 }
10749
10750 static inline void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq) { }
10751 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
10752
10753 /*
10754  * newidle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
10755  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
10756  *
10757  * Returns:
10758  *   < 0 - we released the lock and there are !fair tasks present
10759  *     0 - failed, no new tasks
10760  *   > 0 - success, new (fair) tasks present
10761  */
10762 static int newidle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf)
10763 {
10764         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
10765         int this_cpu = this_rq->cpu;
10766         struct sched_domain *sd;
10767         int pulled_task = 0;
10768         u64 curr_cost = 0;
10769
10770         update_misfit_status(NULL, this_rq);
10771
10772         /*
10773          * There is a task waiting to run. No need to search for one.
10774          * Return 0; the task will be enqueued when switching to idle.
10775          */
10776         if (this_rq->ttwu_pending)
10777                 return 0;
10778
10779         /*
10780          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
10781          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
10782          */
10783         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
10784
10785         /*
10786          * Do not pull tasks towards !active CPUs...
10787          */
10788         if (!cpu_active(this_cpu))
10789                 return 0;
10790
10791         /*
10792          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
10793          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
10794          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
10795          * re-start the picking loop.
10796          */
10797         rq_unpin_lock(this_rq, rf);
10798
10799         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
10800             !READ_ONCE(this_rq->rd->overload)) {
10801
10802                 rcu_read_lock();
10803                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
10804                 if (sd)
10805                         update_next_balance(sd, &next_balance);
10806                 rcu_read_unlock();
10807
10808                 goto out;
10809         }
10810
10811         raw_spin_rq_unlock(this_rq);
10812
10813         update_blocked_averages(this_cpu);
10814         rcu_read_lock();
10815         for_each_domain(this_cpu, sd) {
10816                 int continue_balancing = 1;
10817                 u64 t0, domain_cost;
10818
10819                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
10820                         update_next_balance(sd, &next_balance);
10821                         break;
10822                 }
10823
10824                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
10825                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
10826
10827                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
10828                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
10829                                                    &continue_balancing);
10830
10831                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
10832                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
10833                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
10834
10835                         curr_cost += domain_cost;
10836                 }
10837
10838                 update_next_balance(sd, &next_balance);
10839
10840                 /*
10841                  * Stop searching for tasks to pull if there are
10842                  * now runnable tasks on this rq.
10843                  */
10844                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0 ||
10845                     this_rq->ttwu_pending)
10846                         break;
10847         }
10848         rcu_read_unlock();
10849
10850         raw_spin_rq_lock(this_rq);
10851
10852         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
10853                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
10854
10855         /*
10856          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
10857          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
10858          * pretend we pulled a task.
10859          */
10860         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
10861                 pulled_task = 1;
10862
10863         /* Is there a task of a high priority class? */
10864         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
10865                 pulled_task = -1;
10866
10867 out:
10868         /* Move the next balance forward */
10869         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
10870                 this_rq->next_balance = next_balance;
10871
10872         if (pulled_task)
10873                 this_rq->idle_stamp = 0;
10874         else
10875                 nohz_newidle_balance(this_rq);
10876
10877         rq_repin_lock(this_rq, rf);
10878
10879         return pulled_task;
10880 }
10881
10882 /*
10883  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
10884  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
10885  */
10886 static __latent_entropy void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
10887 {
10888         struct rq *this_rq = this_rq();
10889         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
10890                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
10891
10892         /*
10893          * If this CPU has a pending nohz_balance_kick, then do the
10894          * balancing on behalf of the other idle CPUs whose ticks are
10895          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
10896          * give the idle CPUs a chance to load balance. Else we may
10897          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
10898          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
10899          */
10900         if (nohz_idle_balance(this_rq, idle))
10901                 return;
10902
10903         /* normal load balance */
10904         update_blocked_averages(this_rq->cpu);
10905         rebalance_domains(this_rq, idle);
10906 }
10907
10908 /*
10909  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
10910  */
10911 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
10912 {
10913         /*
10914          * Don't need to rebalance while attached to NULL domain or
10915          * runqueue CPU is not active
10916          */
10917         if (unlikely(on_null_domain(rq) || !cpu_active(cpu_of(rq))))
10918                 return;
10919
10920         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
10921                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
10922
10923         nohz_balancer_kick(rq);
10924 }
10925
10926 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
10927 {
10928         update_sysctl();
10929
10930         update_runtime_enabled(rq);
10931 }
10932
10933 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
10934 {
10935         update_sysctl();
10936
10937         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
10938         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
10939 }
10940
10941 #endif /* CONFIG_SMP */
10942
10943 #ifdef CONFIG_SCHED_CORE
10944 static inline bool
10945 __entity_slice_used(struct sched_entity *se, int min_nr_tasks)
10946 {
10947         u64 slice = sched_slice(cfs_rq_of(se), se);
10948         u64 rtime = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
10949
10950         return (rtime * min_nr_tasks > slice);
10951 }
10952
10953 #define MIN_NR_TASKS_DURING_FORCEIDLE   2
10954 static inline void task_tick_core(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
10955 {
10956         if (!sched_core_enabled(rq))
10957                 return;
10958
10959         /*
10960          * If runqueue has only one task which used up its slice and
10961          * if the sibling is forced idle, then trigger schedule to
10962          * give forced idle task a chance.
10963          *
10964          * sched_slice() considers only this active rq and it gets the
10965          * whole slice. But during force idle, we have siblings acting
10966          * like a single runqueue and hence we need to consider runnable
10967          * tasks on this CPU and the forced idle CPU. Ideally, we should
10968          * go through the forced idle rq, but that would be a perf hit.
10969          * We can assume that the forced idle CPU has at least
10970          * MIN_NR_TASKS_DURING_FORCEIDLE - 1 tasks and use that to check
10971          * if we need to give up the CPU.
10972          */
10973         if (rq->core->core_forceidle && rq->cfs.nr_running == 1 &&
10974             __entity_slice_used(&curr->se, MIN_NR_TASKS_DURING_FORCEIDLE))
10975                 resched_curr(rq);
10976 }
10977
10978 /*
10979  * se_fi_update - Update the cfs_rq->min_vruntime_fi in a CFS hierarchy if needed.
10980  */
10981 static void se_fi_update(struct sched_entity *se, unsigned int fi_seq, bool forceidle)
10982 {
10983         for_each_sched_entity(se) {
10984                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10985
10986                 if (forceidle) {
10987                         if (cfs_rq->forceidle_seq == fi_seq)
10988                                 break;
10989                         cfs_rq->forceidle_seq = fi_seq;
10990                 }
10991
10992                 cfs_rq->min_vruntime_fi = cfs_rq->min_vruntime;
10993         }
10994 }
10995
10996 void task_vruntime_update(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool in_fi)
10997 {
10998         struct sched_entity *se = &p->se;
10999
11000         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
11001                 return;
11002
11003         se_fi_update(se, rq->core->core_forceidle_seq, in_fi);
11004 }
11005
11006 bool cfs_prio_less(struct task_struct *a, struct task_struct *b, bool in_fi)
11007 {
11008         struct rq *rq = task_rq(a);
11009         struct sched_entity *sea = &a->se;
11010         struct sched_entity *seb = &b->se;
11011         struct cfs_rq *cfs_rqa;
11012         struct cfs_rq *cfs_rqb;
11013         s64 delta;
11014
11015         SCHED_WARN_ON(task_rq(b)->core != rq->core);
11016
11017 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
11018         /*
11019          * Find an se in the hierarchy for tasks a and b, such that the se's
11020          * are immediate siblings.
11021          */
11022         while (sea->cfs_rq->tg != seb->cfs_rq->tg) {
11023                 int sea_depth = sea->depth;
11024                 int seb_depth = seb->depth;
11025
11026                 if (sea_depth >= seb_depth)
11027                         sea = parent_entity(sea);
11028                 if (sea_depth <= seb_depth)
11029                         seb = parent_entity(seb);
11030         }
11031
11032         se_fi_update(sea, rq->core->core_forceidle_seq, in_fi);
11033         se_fi_update(seb, rq->core->core_forceidle_seq, in_fi);
11034
11035         cfs_rqa = sea->cfs_rq;
11036         cfs_rqb = seb->cfs_rq;
11037 #else
11038         cfs_rqa = &task_rq(a)->cfs;
11039         cfs_rqb = &task_rq(b)->cfs;
11040 #endif
11041
11042         /*
11043          * Find delta after normalizing se's vruntime with its cfs_rq's
11044          * min_vruntime_fi, which would have been updated in prior calls
11045          * to se_fi_update().
11046          */
11047         delta = (s64)(sea->vruntime - seb->vruntime) +
11048                 (s64)(cfs_rqb->min_vruntime_fi - cfs_rqa->min_vruntime_fi);
11049
11050         return delta > 0;
11051 }
11052 #else
11053 static inline void task_tick_core(struct rq *rq, struct task_struct *curr) {}
11054 #endif
11055
11056 /*
11057  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class.
11058  *
11059  * NOTE: This function can be called remotely by the tick offload that
11060  * goes along full dynticks. Therefore no local assumption can be made
11061  * and everything must be accessed through the @rq and @curr passed in
11062  * parameters.
11063  */
11064 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
11065 {
11066         struct cfs_rq *cfs_rq;
11067         struct sched_entity *se = &curr->se;
11068
11069         for_each_sched_entity(se) {
11070                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11071                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
11072         }
11073
11074         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
11075                 task_tick_numa(rq, curr);
11076
11077         update_misfit_status(curr, rq);
11078         update_overutilized_status(task_rq(curr));
11079
11080         task_tick_core(rq, curr);
11081 }
11082
11083 /*
11084  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
11085  *  - child not yet on the tasklist
11086  *  - preemption disabled
11087  */
11088 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
11089 {
11090         struct cfs_rq *cfs_rq;
11091         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
11092         struct rq *rq = this_rq();
11093         struct rq_flags rf;
11094
11095         rq_lock(rq, &rf);
11096         update_rq_clock(rq);
11097
11098         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
11099         curr = cfs_rq->curr;
11100         if (curr) {
11101                 update_curr(cfs_rq);
11102                 se->vruntime = curr->vruntime;
11103         }
11104         place_entity(cfs_rq, se, 1);
11105
11106         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
11107                 /*
11108                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
11109                  * 'current' within the tree based on its new key value.
11110                  */
11111                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
11112                 resched_curr(rq);
11113         }
11114
11115         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
11116         rq_unlock(rq, &rf);
11117 }
11118
11119 /*
11120  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
11121  * the current task.
11122  */
11123 static void
11124 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
11125 {
11126         if (!task_on_rq_queued(p))
11127                 return;
11128
11129         if (rq->cfs.nr_running == 1)
11130                 return;
11131
11132         /*
11133          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
11134          * our priority decreased, or if we are not currently running on
11135          * this runqueue and our priority is higher than the current's
11136          */
11137         if (task_current(rq, p)) {
11138                 if (p->prio > oldprio)
11139                         resched_curr(rq);
11140         } else
11141                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
11142 }
11143
11144 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
11145 {
11146         struct sched_entity *se = &p->se;
11147
11148         /*
11149          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
11150          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
11151          * vruntime.
11152          */
11153         if (p->on_rq)
11154                 return true;
11155
11156         /*
11157          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
11158          * But there are some cases where it has already been normalized:
11159          *
11160          * - A forked child which is waiting for being woken up by
11161          *   wake_up_new_task().
11162          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
11163          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
11164          */
11165         if (!se->sum_exec_runtime ||
11166             (READ_ONCE(p->__state) == TASK_WAKING && p->sched_remote_wakeup))
11167                 return true;
11168
11169         return false;
11170 }
11171
11172 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
11173 /*
11174  * Propagate the changes of the sched_entity across the tg tree to make it
11175  * visible to the root
11176  */
11177 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
11178 {
11179         struct cfs_rq *cfs_rq;
11180
11181         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq_of(se));
11182
11183         /* Start to propagate at parent */
11184         se = se->parent;
11185
11186         for_each_sched_entity(se) {
11187                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11188
11189                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq)){
11190                         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
11191                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
11192                         continue;
11193                 }
11194
11195                 if (list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq))
11196                         break;
11197         }
11198 }
11199 #else
11200 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se) { }
11201 #endif
11202
11203 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
11204 {
11205         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11206
11207         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
11208         update_load_avg(cfs_rq, se, 0);
11209         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
11210         update_tg_load_avg(cfs_rq);
11211         propagate_entity_cfs_rq(se);
11212 }
11213
11214 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
11215 {
11216         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11217
11218 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
11219         /*
11220          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
11221          * class maintain depth value), reset depth properly.
11222          */
11223         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
11224 #endif
11225
11226         /* Synchronize entity with its cfs_rq */
11227         update_load_avg(cfs_rq, se, sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD) ? 0 : SKIP_AGE_LOAD);
11228         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
11229         update_tg_load_avg(cfs_rq);
11230         propagate_entity_cfs_rq(se);
11231 }
11232
11233 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
11234 {
11235         struct sched_entity *se = &p->se;
11236         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11237
11238         if (!vruntime_normalized(p)) {
11239                 /*
11240                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
11241                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
11242                  */
11243                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
11244                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
11245         }
11246
11247         detach_entity_cfs_rq(se);
11248 }
11249
11250 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
11251 {
11252         struct sched_entity *se = &p->se;
11253         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11254
11255         attach_entity_cfs_rq(se);
11256
11257         if (!vruntime_normalized(p))
11258                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
11259 }
11260
11261 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
11262 {
11263         detach_task_cfs_rq(p);
11264 }
11265
11266 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
11267 {
11268         attach_task_cfs_rq(p);
11269
11270         if (task_on_rq_queued(p)) {
11271                 /*
11272                  * We were most likely switched from sched_rt, so
11273                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
11274                  * if we can still preempt the current task.
11275                  */
11276                 if (task_current(rq, p))
11277                         resched_curr(rq);
11278                 else
11279                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
11280         }
11281 }
11282
11283 /* Account for a task changing its policy or group.
11284  *
11285  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
11286  * migrates between groups/classes.
11287  */
11288 static void set_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool first)
11289 {
11290         struct sched_entity *se = &p->se;
11291
11292 #ifdef CONFIG_SMP
11293         if (task_on_rq_queued(p)) {
11294                 /*
11295                  * Move the next running task to the front of the list, so our
11296                  * cfs_tasks list becomes MRU one.
11297                  */
11298                 list_move(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
11299         }
11300 #endif
11301
11302         for_each_sched_entity(se) {
11303                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11304
11305                 set_next_entity(cfs_rq, se);
11306                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
11307                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
11308         }
11309 }
11310
11311 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
11312 {
11313         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT_CACHED;
11314         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
11315 #ifndef CONFIG_64BIT
11316         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
11317 #endif
11318 #ifdef CONFIG_SMP
11319         raw_spin_lock_init(&cfs_rq->removed.lock);
11320 #endif
11321 }
11322
11323 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
11324 static void task_set_group_fair(struct task_struct *p)
11325 {
11326         struct sched_entity *se = &p->se;
11327
11328         set_task_rq(p, task_cpu(p));
11329         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
11330 }
11331
11332 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
11333 {
11334         detach_task_cfs_rq(p);
11335         set_task_rq(p, task_cpu(p));
11336
11337 #ifdef CONFIG_SMP
11338         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
11339         p->se.avg.last_update_time = 0;
11340 #endif
11341         attach_task_cfs_rq(p);
11342 }
11343
11344 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p, int type)
11345 {
11346         switch (type) {
11347         case TASK_SET_GROUP:
11348                 task_set_group_fair(p);
11349                 break;
11350
11351         case TASK_MOVE_GROUP:
11352                 task_move_group_fair(p);
11353                 break;
11354         }
11355 }
11356
11357 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
11358 {
11359         int i;
11360
11361         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
11362
11363         for_each_possible_cpu(i) {
11364                 if (tg->cfs_rq)
11365                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
11366                 if (tg->se)
11367                         kfree(tg->se[i]);
11368         }
11369
11370         kfree(tg->cfs_rq);
11371         kfree(tg->se);
11372 }
11373
11374 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
11375 {
11376         struct sched_entity *se;
11377         struct cfs_rq *cfs_rq;
11378         int i;
11379
11380         tg->cfs_rq = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(cfs_rq), GFP_KERNEL);
11381         if (!tg->cfs_rq)
11382                 goto err;
11383         tg->se = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(se), GFP_KERNEL);
11384         if (!tg->se)
11385                 goto err;
11386
11387         tg->shares = NICE_0_LOAD;
11388
11389         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
11390
11391         for_each_possible_cpu(i) {
11392                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
11393                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
11394                 if (!cfs_rq)
11395                         goto err;
11396
11397                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
11398                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
11399                 if (!se)
11400                         goto err_free_rq;
11401
11402                 init_cfs_rq(cfs_rq);
11403                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
11404                 init_entity_runnable_average(se);
11405         }
11406
11407         return 1;
11408
11409 err_free_rq:
11410         kfree(cfs_rq);
11411 err:
11412         return 0;
11413 }
11414
11415 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg)
11416 {
11417         struct sched_entity *se;
11418         struct rq_flags rf;
11419         struct rq *rq;
11420         int i;
11421
11422         for_each_possible_cpu(i) {
11423                 rq = cpu_rq(i);
11424                 se = tg->se[i];
11425                 rq_lock_irq(rq, &rf);
11426                 update_rq_clock(rq);
11427                 attach_entity_cfs_rq(se);
11428                 sync_throttle(tg, i);
11429                 rq_unlock_irq(rq, &rf);
11430         }
11431 }
11432
11433 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
11434 {
11435         unsigned long flags;
11436         struct rq *rq;
11437         int cpu;
11438
11439         for_each_possible_cpu(cpu) {
11440                 if (tg->se[cpu])
11441                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
11442
11443                 /*
11444                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
11445                  * check on_list without danger of it being re-added.
11446                  */
11447                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
11448                         continue;
11449
11450                 rq = cpu_rq(cpu);
11451
11452                 raw_spin_rq_lock_irqsave(rq, flags);
11453                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
11454                 raw_spin_rq_unlock_irqrestore(rq, flags);
11455         }
11456 }
11457
11458 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
11459                         struct sched_entity *se, int cpu,
11460                         struct sched_entity *parent)
11461 {
11462         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
11463
11464         cfs_rq->tg = tg;
11465         cfs_rq->rq = rq;
11466         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
11467
11468         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
11469         tg->se[cpu] = se;
11470
11471         /* se could be NULL for root_task_group */
11472         if (!se)
11473                 return;
11474
11475         if (!parent) {
11476                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
11477                 se->depth = 0;
11478         } else {
11479                 se->cfs_rq = parent->my_q;
11480                 se->depth = parent->depth + 1;
11481         }
11482
11483         se->my_q = cfs_rq;
11484         /* guarantee group entities always have weight */
11485         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
11486         se->parent = parent;
11487 }
11488
11489 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
11490
11491 static int __sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
11492 {
11493         int i;
11494
11495         lockdep_assert_held(&shares_mutex);
11496
11497         /*
11498          * We can't change the weight of the root cgroup.
11499          */
11500         if (!tg->se[0])
11501                 return -EINVAL;
11502
11503         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
11504
11505         if (tg->shares == shares)
11506                 return 0;
11507
11508         tg->shares = shares;
11509         for_each_possible_cpu(i) {
11510                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
11511                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
11512                 struct rq_flags rf;
11513
11514                 /* Propagate contribution to hierarchy */
11515                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
11516                 update_rq_clock(rq);
11517                 for_each_sched_entity(se) {
11518                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
11519                         update_cfs_group(se);
11520                 }
11521                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
11522         }
11523
11524         return 0;
11525 }
11526
11527 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
11528 {
11529         int ret;
11530
11531         mutex_lock(&shares_mutex);
11532         if (tg_is_idle(tg))
11533                 ret = -EINVAL;
11534         else
11535                 ret = __sched_group_set_shares(tg, shares);
11536         mutex_unlock(&shares_mutex);
11537
11538         return ret;
11539 }
11540
11541 int sched_group_set_idle(struct task_group *tg, long idle)
11542 {
11543         int i;
11544
11545         if (tg == &root_task_group)
11546                 return -EINVAL;
11547
11548         if (idle < 0 || idle > 1)
11549                 return -EINVAL;
11550
11551         mutex_lock(&shares_mutex);
11552
11553         if (tg->idle == idle) {
11554                 mutex_unlock(&shares_mutex);
11555                 return 0;
11556         }
11557
11558         tg->idle = idle;
11559
11560         for_each_possible_cpu(i) {
11561                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
11562                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
11563                 struct cfs_rq *grp_cfs_rq = tg->cfs_rq[i];
11564                 bool was_idle = cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq);
11565                 long idle_task_delta;
11566                 struct rq_flags rf;
11567
11568                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
11569
11570                 grp_cfs_rq->idle = idle;
11571                 if (WARN_ON_ONCE(was_idle == cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq)))
11572                         goto next_cpu;
11573
11574                 idle_task_delta = grp_cfs_rq->h_nr_running -
11575                                   grp_cfs_rq->idle_h_nr_running;
11576                 if (!cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq))
11577                         idle_task_delta *= -1;
11578
11579                 for_each_sched_entity(se) {
11580                         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11581
11582                         if (!se->on_rq)
11583                                 break;
11584
11585                         cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
11586
11587                         /* Already accounted at parent level and above. */
11588                         if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
11589                                 break;
11590                 }
11591
11592 next_cpu:
11593                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
11594         }
11595
11596         /* Idle groups have minimum weight. */
11597         if (tg_is_idle(tg))
11598                 __sched_group_set_shares(tg, scale_load(WEIGHT_IDLEPRIO));
11599         else
11600                 __sched_group_set_shares(tg, NICE_0_LOAD);
11601
11602         mutex_unlock(&shares_mutex);
11603         return 0;
11604 }
11605
11606 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
11607
11608 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
11609
11610 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
11611 {
11612         return 1;
11613 }
11614
11615 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
11616
11617 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
11618
11619 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
11620
11621
11622 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
11623 {
11624         struct sched_entity *se = &task->se;
11625         unsigned int rr_interval = 0;
11626
11627         /*
11628          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
11629          * idle runqueue:
11630          */
11631         if (rq->cfs.load.weight)
11632                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
11633
11634         return rr_interval;
11635 }
11636
11637 /*
11638  * All the scheduling class methods:
11639  */
11640 DEFINE_SCHED_CLASS(fair) = {
11641
11642         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
11643         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
11644         .yield_task             = yield_task_fair,
11645         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
11646
11647         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
11648
11649         .pick_next_task         = __pick_next_task_fair,
11650         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
11651         .set_next_task          = set_next_task_fair,
11652
11653 #ifdef CONFIG_SMP
11654         .balance                = balance_fair,
11655         .pick_task              = pick_task_fair,
11656         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
11657         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
11658
11659         .rq_online              = rq_online_fair,
11660         .rq_offline             = rq_offline_fair,
11661
11662         .task_dead              = task_dead_fair,
11663         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
11664 #endif
11665
11666         .task_tick              = task_tick_fair,
11667         .task_fork              = task_fork_fair,
11668
11669         .prio_changed           = prio_changed_fair,
11670         .switched_from          = switched_from_fair,
11671         .switched_to            = switched_to_fair,
11672
11673         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
11674
11675         .update_curr            = update_curr_fair,
11676
11677 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
11678         .task_change_group      = task_change_group_fair,
11679 #endif
11680
11681 #ifdef CONFIG_UCLAMP_TASK
11682         .uclamp_enabled         = 1,
11683 #endif
11684 };
11685
11686 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
11687 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
11688 {
11689         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
11690
11691         rcu_read_lock();
11692         for_each_leaf_cfs_rq_safe(cpu_rq(cpu), cfs_rq, pos)
11693                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
11694         rcu_read_unlock();
11695 }
11696
11697 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
11698 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
11699 {
11700         int node;
11701         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
11702         struct numa_group *ng;
11703
11704         rcu_read_lock();
11705         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
11706         for_each_online_node(node) {
11707                 if (p->numa_faults) {
11708                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
11709                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
11710                 }
11711                 if (ng) {
11712                         gsf = ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
11713                         gpf = ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
11714                 }
11715                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
11716         }
11717         rcu_read_unlock();
11718 }
11719 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
11720 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
11721
11722 __init void init_sched_fair_class(void)
11723 {
11724 #ifdef CONFIG_SMP
11725         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
11726
11727 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
11728         nohz.next_balance = jiffies;
11729         nohz.next_blocked = jiffies;
11730         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
11731 #endif
11732 #endif /* SMP */
11733
11734 }
11735
11736 /*
11737  * Helper functions to facilitate extracting info from tracepoints.
11738  */
11739
11740 const struct sched_avg *sched_trace_cfs_rq_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
11741 {
11742 #ifdef CONFIG_SMP
11743         return cfs_rq ? &cfs_rq->avg : NULL;
11744 #else
11745         return NULL;
11746 #endif
11747 }
11748 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_cfs_rq_avg);
11749
11750 char *sched_trace_cfs_rq_path(struct cfs_rq *cfs_rq, char *str, int len)
11751 {
11752         if (!cfs_rq) {
11753                 if (str)
11754                         strlcpy(str, "(null)", len);
11755                 else
11756                         return NULL;
11757         }
11758
11759         cfs_rq_tg_path(cfs_rq, str, len);
11760         return str;
11761 }
11762 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_cfs_rq_path);
11763
11764 int sched_trace_cfs_rq_cpu(struct cfs_rq *cfs_rq)
11765 {
11766         return cfs_rq ? cpu_of(rq_of(cfs_rq)) : -1;
11767 }
11768 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_cfs_rq_cpu);
11769
11770 const struct sched_avg *sched_trace_rq_avg_rt(struct rq *rq)
11771 {
11772 #ifdef CONFIG_SMP
11773         return rq ? &rq->avg_rt : NULL;
11774 #else
11775         return NULL;
11776 #endif
11777 }
11778 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_avg_rt);
11779
11780 const struct sched_avg *sched_trace_rq_avg_dl(struct rq *rq)
11781 {
11782 #ifdef CONFIG_SMP
11783         return rq ? &rq->avg_dl : NULL;
11784 #else
11785         return NULL;
11786 #endif
11787 }
11788 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_avg_dl);
11789
11790 const struct sched_avg *sched_trace_rq_avg_irq(struct rq *rq)
11791 {
11792 #if defined(CONFIG_SMP) && defined(CONFIG_HAVE_SCHED_AVG_IRQ)
11793         return rq ? &rq->avg_irq : NULL;
11794 #else
11795         return NULL;
11796 #endif
11797 }
11798 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_avg_irq);
11799
11800 int sched_trace_rq_cpu(struct rq *rq)
11801 {
11802         return rq ? cpu_of(rq) : -1;
11803 }
11804 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_cpu);
11805
11806 int sched_trace_rq_cpu_capacity(struct rq *rq)
11807 {
11808         return rq ?
11809 #ifdef CONFIG_SMP
11810                 rq->cpu_capacity
11811 #else
11812                 SCHED_CAPACITY_SCALE
11813 #endif
11814                 : -1;
11815 }
11816 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_cpu_capacity);
11817
11818 const struct cpumask *sched_trace_rd_span(struct root_domain *rd)
11819 {
11820 #ifdef CONFIG_SMP
11821         return rd ? rd->span : NULL;
11822 #else
11823         return NULL;
11824 #endif
11825 }
11826 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rd_span);
11827
11828 int sched_trace_rq_nr_running(struct rq *rq)
11829 {
11830         return rq ? rq->nr_running : -1;
11831 }
11832 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_nr_running);