Merge tag 'v5.15.61' into rpi-5.15.y
[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  * When on migration a sched_entity joins/leaves the PELT hierarchy, we need to
3427  * propagate its contribution. The key to this propagation is the invariant
3428  * that for each group:
3429  *
3430  *   ge->avg == grq->avg                                                (1)
3431  *
3432  * _IFF_ we look at the pure running and runnable sums. Because they
3433  * represent the very same entity, just at different points in the hierarchy.
3434  *
3435  * Per the above update_tg_cfs_util() and update_tg_cfs_runnable() are trivial
3436  * and simply copies the running/runnable sum over (but still wrong, because
3437  * the group entity and group rq do not have their PELT windows aligned).
3438  *
3439  * However, update_tg_cfs_load() is more complex. So we have:
3440  *
3441  *   ge->avg.load_avg = ge->load.weight * ge->avg.runnable_avg          (2)
3442  *
3443  * And since, like util, the runnable part should be directly transferable,
3444  * the following would _appear_ to be the straight forward approach:
3445  *
3446  *   grq->avg.load_avg = grq->load.weight * grq->avg.runnable_avg       (3)
3447  *
3448  * And per (1) we have:
3449  *
3450  *   ge->avg.runnable_avg == grq->avg.runnable_avg
3451  *
3452  * Which gives:
3453  *
3454  *                      ge->load.weight * grq->avg.load_avg
3455  *   ge->avg.load_avg = -----------------------------------             (4)
3456  *                               grq->load.weight
3457  *
3458  * Except that is wrong!
3459  *
3460  * Because while for entities historical weight is not important and we
3461  * really only care about our future and therefore can consider a pure
3462  * runnable sum, runqueues can NOT do this.
3463  *
3464  * We specifically want runqueues to have a load_avg that includes
3465  * historical weights. Those represent the blocked load, the load we expect
3466  * to (shortly) return to us. This only works by keeping the weights as
3467  * integral part of the sum. We therefore cannot decompose as per (3).
3468  *
3469  * Another reason this doesn't work is that runnable isn't a 0-sum entity.
3470  * Imagine a rq with 2 tasks that each are runnable 2/3 of the time. Then the
3471  * rq itself is runnable anywhere between 2/3 and 1 depending on how the
3472  * runnable section of these tasks overlap (or not). If they were to perfectly
3473  * align the rq as a whole would be runnable 2/3 of the time. If however we
3474  * always have at least 1 runnable task, the rq as a whole is always runnable.
3475  *
3476  * So we'll have to approximate.. :/
3477  *
3478  * Given the constraint:
3479  *
3480  *   ge->avg.running_sum <= ge->avg.runnable_sum <= LOAD_AVG_MAX
3481  *
3482  * We can construct a rule that adds runnable to a rq by assuming minimal
3483  * overlap.
3484  *
3485  * On removal, we'll assume each task is equally runnable; which yields:
3486  *
3487  *   grq->avg.runnable_sum = grq->avg.load_sum / grq->load.weight
3488  *
3489  * XXX: only do this for the part of runnable > running ?
3490  *
3491  */
3492 static inline void
3493 update_tg_cfs_util(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3494 {
3495         long delta = gcfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg;
3496         u32 divider;
3497
3498         /* Nothing to update */
3499         if (!delta)
3500                 return;
3501
3502         /*
3503          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3504          * See ___update_load_avg() for details.
3505          */
3506         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3507
3508         /* Set new sched_entity's utilization */
3509         se->avg.util_avg = gcfs_rq->avg.util_avg;
3510         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * divider;
3511
3512         /* Update parent cfs_rq utilization */
3513         add_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, delta);
3514         cfs_rq->avg.util_sum = cfs_rq->avg.util_avg * divider;
3515 }
3516
3517 static inline void
3518 update_tg_cfs_runnable(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3519 {
3520         long delta = gcfs_rq->avg.runnable_avg - se->avg.runnable_avg;
3521         u32 divider;
3522
3523         /* Nothing to update */
3524         if (!delta)
3525                 return;
3526
3527         /*
3528          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3529          * See ___update_load_avg() for details.
3530          */
3531         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3532
3533         /* Set new sched_entity's runnable */
3534         se->avg.runnable_avg = gcfs_rq->avg.runnable_avg;
3535         se->avg.runnable_sum = se->avg.runnable_avg * divider;
3536
3537         /* Update parent cfs_rq runnable */
3538         add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_avg, delta);
3539         cfs_rq->avg.runnable_sum = cfs_rq->avg.runnable_avg * divider;
3540 }
3541
3542 static inline void
3543 update_tg_cfs_load(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3544 {
3545         long delta, running_sum, runnable_sum = gcfs_rq->prop_runnable_sum;
3546         unsigned long load_avg;
3547         u64 load_sum = 0;
3548         u32 divider;
3549
3550         if (!runnable_sum)
3551                 return;
3552
3553         gcfs_rq->prop_runnable_sum = 0;
3554
3555         /*
3556          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3557          * See ___update_load_avg() for details.
3558          */
3559         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3560
3561         if (runnable_sum >= 0) {
3562                 /*
3563                  * Add runnable; clip at LOAD_AVG_MAX. Reflects that until
3564                  * the CPU is saturated running == runnable.
3565                  */
3566                 runnable_sum += se->avg.load_sum;
3567                 runnable_sum = min_t(long, runnable_sum, divider);
3568         } else {
3569                 /*
3570                  * Estimate the new unweighted runnable_sum of the gcfs_rq by
3571                  * assuming all tasks are equally runnable.
3572                  */
3573                 if (scale_load_down(gcfs_rq->load.weight)) {
3574                         load_sum = div_s64(gcfs_rq->avg.load_sum,
3575                                 scale_load_down(gcfs_rq->load.weight));
3576                 }
3577
3578                 /* But make sure to not inflate se's runnable */
3579                 runnable_sum = min(se->avg.load_sum, load_sum);
3580         }
3581
3582         /*
3583          * runnable_sum can't be lower than running_sum
3584          * Rescale running sum to be in the same range as runnable sum
3585          * running_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX <<  SCHED_CAPACITY_SHIFT]
3586          * runnable_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX]
3587          */
3588         running_sum = se->avg.util_sum >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
3589         runnable_sum = max(runnable_sum, running_sum);
3590
3591         load_sum = (s64)se_weight(se) * runnable_sum;
3592         load_avg = div_s64(load_sum, divider);
3593
3594         se->avg.load_sum = runnable_sum;
3595
3596         delta = load_avg - se->avg.load_avg;
3597         if (!delta)
3598                 return;
3599
3600         se->avg.load_avg = load_avg;
3601
3602         add_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, delta);
3603         cfs_rq->avg.load_sum = cfs_rq->avg.load_avg * divider;
3604 }
3605
3606 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum)
3607 {
3608         cfs_rq->propagate = 1;
3609         cfs_rq->prop_runnable_sum += runnable_sum;
3610 }
3611
3612 /* Update task and its cfs_rq load average */
3613 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3614 {
3615         struct cfs_rq *cfs_rq, *gcfs_rq;
3616
3617         if (entity_is_task(se))
3618                 return 0;
3619
3620         gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3621         if (!gcfs_rq->propagate)
3622                 return 0;
3623
3624         gcfs_rq->propagate = 0;
3625
3626         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3627
3628         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, gcfs_rq->prop_runnable_sum);
3629
3630         update_tg_cfs_util(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3631         update_tg_cfs_runnable(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3632         update_tg_cfs_load(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3633
3634         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
3635         trace_pelt_se_tp(se);
3636
3637         return 1;
3638 }
3639
3640 /*
3641  * Check if we need to update the load and the utilization of a blocked
3642  * group_entity:
3643  */
3644 static inline bool skip_blocked_update(struct sched_entity *se)
3645 {
3646         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3647
3648         /*
3649          * If sched_entity still have not zero load or utilization, we have to
3650          * decay it:
3651          */
3652         if (se->avg.load_avg || se->avg.util_avg)
3653                 return false;
3654
3655         /*
3656          * If there is a pending propagation, we have to update the load and
3657          * the utilization of the sched_entity:
3658          */
3659         if (gcfs_rq->propagate)
3660                 return false;
3661
3662         /*
3663          * Otherwise, the load and the utilization of the sched_entity is
3664          * already zero and there is no pending propagation, so it will be a
3665          * waste of time to try to decay it:
3666          */
3667         return true;
3668 }
3669
3670 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3671
3672 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3673
3674 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3675 {
3676         return 0;
3677 }
3678
3679 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum) {}
3680
3681 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3682
3683 /**
3684  * update_cfs_rq_load_avg - update the cfs_rq's load/util averages
3685  * @now: current time, as per cfs_rq_clock_pelt()
3686  * @cfs_rq: cfs_rq to update
3687  *
3688  * The cfs_rq avg is the direct sum of all its entities (blocked and runnable)
3689  * avg. The immediate corollary is that all (fair) tasks must be attached, see
3690  * post_init_entity_util_avg().
3691  *
3692  * cfs_rq->avg is used for task_h_load() and update_cfs_share() for example.
3693  *
3694  * Returns true if the load decayed or we removed load.
3695  *
3696  * Since both these conditions indicate a changed cfs_rq->avg.load we should
3697  * call update_tg_load_avg() when this function returns true.
3698  */
3699 static inline int
3700 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
3701 {
3702         unsigned long removed_load = 0, removed_util = 0, removed_runnable = 0;
3703         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
3704         int decayed = 0;
3705
3706         if (cfs_rq->removed.nr) {
3707                 unsigned long r;
3708                 u32 divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3709
3710                 raw_spin_lock(&cfs_rq->removed.lock);
3711                 swap(cfs_rq->removed.util_avg, removed_util);
3712                 swap(cfs_rq->removed.load_avg, removed_load);
3713                 swap(cfs_rq->removed.runnable_avg, removed_runnable);
3714                 cfs_rq->removed.nr = 0;
3715                 raw_spin_unlock(&cfs_rq->removed.lock);
3716
3717                 r = removed_load;
3718                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
3719                 sa->load_sum = sa->load_avg * divider;
3720
3721                 r = removed_util;
3722                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
3723                 sub_positive(&sa->util_sum, r * divider);
3724                 /*
3725                  * Because of rounding, se->util_sum might ends up being +1 more than
3726                  * cfs->util_sum. Although this is not a problem by itself, detaching
3727                  * a lot of tasks with the rounding problem between 2 updates of
3728                  * util_avg (~1ms) can make cfs->util_sum becoming null whereas
3729                  * cfs_util_avg is not.
3730                  * Check that util_sum is still above its lower bound for the new
3731                  * util_avg. Given that period_contrib might have moved since the last
3732                  * sync, we are only sure that util_sum must be above or equal to
3733                  *    util_avg * minimum possible divider
3734                  */
3735                 sa->util_sum = max_t(u32, sa->util_sum, sa->util_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
3736
3737                 r = removed_runnable;
3738                 sub_positive(&sa->runnable_avg, r);
3739                 sa->runnable_sum = sa->runnable_avg * divider;
3740
3741                 /*
3742                  * removed_runnable is the unweighted version of removed_load so we
3743                  * can use it to estimate removed_load_sum.
3744                  */
3745                 add_tg_cfs_propagate(cfs_rq,
3746                         -(long)(removed_runnable * divider) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT);
3747
3748                 decayed = 1;
3749         }
3750
3751         decayed |= __update_load_avg_cfs_rq(now, cfs_rq);
3752
3753 #ifndef CONFIG_64BIT
3754         smp_wmb();
3755         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
3756 #endif
3757
3758         return decayed;
3759 }
3760
3761 /**
3762  * attach_entity_load_avg - attach this entity to its cfs_rq load avg
3763  * @cfs_rq: cfs_rq to attach to
3764  * @se: sched_entity to attach
3765  *
3766  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3767  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3768  */
3769 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3770 {
3771         /*
3772          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3773          * See ___update_load_avg() for details.
3774          */
3775         u32 divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3776
3777         /*
3778          * When we attach the @se to the @cfs_rq, we must align the decay
3779          * window because without that, really weird and wonderful things can
3780          * happen.
3781          *
3782          * XXX illustrate
3783          */
3784         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3785         se->avg.period_contrib = cfs_rq->avg.period_contrib;
3786
3787         /*
3788          * Hell(o) Nasty stuff.. we need to recompute _sum based on the new
3789          * period_contrib. This isn't strictly correct, but since we're
3790          * entirely outside of the PELT hierarchy, nobody cares if we truncate
3791          * _sum a little.
3792          */
3793         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * divider;
3794
3795         se->avg.runnable_sum = se->avg.runnable_avg * divider;
3796
3797         se->avg.load_sum = se->avg.load_avg * divider;
3798         if (se_weight(se) < se->avg.load_sum)
3799                 se->avg.load_sum = div_u64(se->avg.load_sum, se_weight(se));
3800         else
3801                 se->avg.load_sum = 1;
3802
3803         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
3804         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
3805         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
3806         cfs_rq->avg.runnable_avg += se->avg.runnable_avg;
3807         cfs_rq->avg.runnable_sum += se->avg.runnable_sum;
3808
3809         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, se->avg.load_sum);
3810
3811         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3812
3813         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
3814 }
3815
3816 /**
3817  * detach_entity_load_avg - detach this entity from its cfs_rq load avg
3818  * @cfs_rq: cfs_rq to detach from
3819  * @se: sched_entity to detach
3820  *
3821  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3822  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3823  */
3824 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3825 {
3826         /*
3827          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3828          * See ___update_load_avg() for details.
3829          */
3830         u32 divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3831
3832         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
3833         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
3834         cfs_rq->avg.util_sum = cfs_rq->avg.util_avg * divider;
3835         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_avg, se->avg.runnable_avg);
3836         cfs_rq->avg.runnable_sum = cfs_rq->avg.runnable_avg * divider;
3837
3838         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, -se->avg.load_sum);
3839
3840         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3841
3842         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
3843 }
3844
3845 /*
3846  * Optional action to be done while updating the load average
3847  */
3848 #define UPDATE_TG       0x1
3849 #define SKIP_AGE_LOAD   0x2
3850 #define DO_ATTACH       0x4
3851
3852 /* Update task and its cfs_rq load average */
3853 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3854 {
3855         u64 now = cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
3856         int decayed;
3857
3858         /*
3859          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
3860          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
3861          */
3862         if (se->avg.last_update_time && !(flags & SKIP_AGE_LOAD))
3863                 __update_load_avg_se(now, cfs_rq, se);
3864
3865         decayed  = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
3866         decayed |= propagate_entity_load_avg(se);
3867
3868         if (!se->avg.last_update_time && (flags & DO_ATTACH)) {
3869
3870                 /*
3871                  * DO_ATTACH means we're here from enqueue_entity().
3872                  * !last_update_time means we've passed through
3873                  * migrate_task_rq_fair() indicating we migrated.
3874                  *
3875                  * IOW we're enqueueing a task on a new CPU.
3876                  */
3877                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3878                 update_tg_load_avg(cfs_rq);
3879
3880         } else if (decayed) {
3881                 cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3882
3883                 if (flags & UPDATE_TG)
3884                         update_tg_load_avg(cfs_rq);
3885         }
3886 }
3887
3888 #ifndef CONFIG_64BIT
3889 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3890 {
3891         u64 last_update_time_copy;
3892         u64 last_update_time;
3893
3894         do {
3895                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
3896                 smp_rmb();
3897                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3898         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
3899
3900         return last_update_time;
3901 }
3902 #else
3903 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3904 {
3905         return cfs_rq->avg.last_update_time;
3906 }
3907 #endif
3908
3909 /*
3910  * Synchronize entity load avg of dequeued entity without locking
3911  * the previous rq.
3912  */
3913 static void sync_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3914 {
3915         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3916         u64 last_update_time;
3917
3918         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3919         __update_load_avg_blocked_se(last_update_time, se);
3920 }
3921
3922 /*
3923  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
3924  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
3925  */
3926 static void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3927 {
3928         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3929         unsigned long flags;
3930
3931         /*
3932          * tasks cannot exit without having gone through wake_up_new_task() ->
3933          * post_init_entity_util_avg() which will have added things to the
3934          * cfs_rq, so we can remove unconditionally.
3935          */
3936
3937         sync_entity_load_avg(se);
3938
3939         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3940         ++cfs_rq->removed.nr;
3941         cfs_rq->removed.util_avg        += se->avg.util_avg;
3942         cfs_rq->removed.load_avg        += se->avg.load_avg;
3943         cfs_rq->removed.runnable_avg    += se->avg.runnable_avg;
3944         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3945 }
3946
3947 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3948 {
3949         return cfs_rq->avg.runnable_avg;
3950 }
3951
3952 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3953 {
3954         return cfs_rq->avg.load_avg;
3955 }
3956
3957 static int newidle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf);
3958
3959 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
3960 {
3961         return READ_ONCE(p->se.avg.util_avg);
3962 }
3963
3964 static inline unsigned long _task_util_est(struct task_struct *p)
3965 {
3966         struct util_est ue = READ_ONCE(p->se.avg.util_est);
3967
3968         return max(ue.ewma, (ue.enqueued & ~UTIL_AVG_UNCHANGED));
3969 }
3970
3971 static inline unsigned long task_util_est(struct task_struct *p)
3972 {
3973         return max(task_util(p), _task_util_est(p));
3974 }
3975
3976 #ifdef CONFIG_UCLAMP_TASK
3977 static inline unsigned long uclamp_task_util(struct task_struct *p)
3978 {
3979         return clamp(task_util_est(p),
3980                      uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MIN),
3981                      uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MAX));
3982 }
3983 #else
3984 static inline unsigned long uclamp_task_util(struct task_struct *p)
3985 {
3986         return task_util_est(p);
3987 }
3988 #endif
3989
3990 static inline void util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq,
3991                                     struct task_struct *p)
3992 {
3993         unsigned int enqueued;
3994
3995         if (!sched_feat(UTIL_EST))
3996                 return;
3997
3998         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
3999         enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
4000         enqueued += _task_util_est(p);
4001         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, enqueued);
4002
4003         trace_sched_util_est_cfs_tp(cfs_rq);
4004 }
4005
4006 static inline void util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq,
4007                                     struct task_struct *p)
4008 {
4009         unsigned int enqueued;
4010
4011         if (!sched_feat(UTIL_EST))
4012                 return;
4013
4014         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
4015         enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
4016         enqueued -= min_t(unsigned int, enqueued, _task_util_est(p));
4017         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, enqueued);
4018
4019         trace_sched_util_est_cfs_tp(cfs_rq);
4020 }
4021
4022 #define UTIL_EST_MARGIN (SCHED_CAPACITY_SCALE / 100)
4023
4024 /*
4025  * Check if a (signed) value is within a specified (unsigned) margin,
4026  * based on the observation that:
4027  *
4028  *     abs(x) < y := (unsigned)(x + y - 1) < (2 * y - 1)
4029  *
4030  * NOTE: this only works when value + margin < INT_MAX.
4031  */
4032 static inline bool within_margin(int value, int margin)
4033 {
4034         return ((unsigned int)(value + margin - 1) < (2 * margin - 1));
4035 }
4036
4037 static inline void util_est_update(struct cfs_rq *cfs_rq,
4038                                    struct task_struct *p,
4039                                    bool task_sleep)
4040 {
4041         long last_ewma_diff, last_enqueued_diff;
4042         struct util_est ue;
4043
4044         if (!sched_feat(UTIL_EST))
4045                 return;
4046
4047         /*
4048          * Skip update of task's estimated utilization when the task has not
4049          * yet completed an activation, e.g. being migrated.
4050          */
4051         if (!task_sleep)
4052                 return;
4053
4054         /*
4055          * If the PELT values haven't changed since enqueue time,
4056          * skip the util_est update.
4057          */
4058         ue = p->se.avg.util_est;
4059         if (ue.enqueued & UTIL_AVG_UNCHANGED)
4060                 return;
4061
4062         last_enqueued_diff = ue.enqueued;
4063
4064         /*
4065          * Reset EWMA on utilization increases, the moving average is used only
4066          * to smooth utilization decreases.
4067          */
4068         ue.enqueued = task_util(p);
4069         if (sched_feat(UTIL_EST_FASTUP)) {
4070                 if (ue.ewma < ue.enqueued) {
4071                         ue.ewma = ue.enqueued;
4072                         goto done;
4073                 }
4074         }
4075
4076         /*
4077          * Skip update of task's estimated utilization when its members are
4078          * already ~1% close to its last activation value.
4079          */
4080         last_ewma_diff = ue.enqueued - ue.ewma;
4081         last_enqueued_diff -= ue.enqueued;
4082         if (within_margin(last_ewma_diff, UTIL_EST_MARGIN)) {
4083                 if (!within_margin(last_enqueued_diff, UTIL_EST_MARGIN))
4084                         goto done;
4085
4086                 return;
4087         }
4088
4089         /*
4090          * To avoid overestimation of actual task utilization, skip updates if
4091          * we cannot grant there is idle time in this CPU.
4092          */
4093         if (task_util(p) > capacity_orig_of(cpu_of(rq_of(cfs_rq))))
4094                 return;
4095
4096         /*
4097          * Update Task's estimated utilization
4098          *
4099          * When *p completes an activation we can consolidate another sample
4100          * of the task size. This is done by storing the current PELT value
4101          * as ue.enqueued and by using this value to update the Exponential
4102          * Weighted Moving Average (EWMA):
4103          *
4104          *  ewma(t) = w *  task_util(p) + (1-w) * ewma(t-1)
4105          *          = w *  task_util(p) +         ewma(t-1)  - w * ewma(t-1)
4106          *          = w * (task_util(p) -         ewma(t-1)) +     ewma(t-1)
4107          *          = w * (      last_ewma_diff            ) +     ewma(t-1)
4108          *          = w * (last_ewma_diff  +  ewma(t-1) / w)
4109          *
4110          * Where 'w' is the weight of new samples, which is configured to be
4111          * 0.25, thus making w=1/4 ( >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT)
4112          */
4113         ue.ewma <<= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
4114         ue.ewma  += last_ewma_diff;
4115         ue.ewma >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
4116 done:
4117         ue.enqueued |= UTIL_AVG_UNCHANGED;
4118         WRITE_ONCE(p->se.avg.util_est, ue);
4119
4120         trace_sched_util_est_se_tp(&p->se);
4121 }
4122
4123 static inline int task_fits_capacity(struct task_struct *p, long capacity)
4124 {
4125         return fits_capacity(uclamp_task_util(p), capacity);
4126 }
4127
4128 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq)
4129 {
4130         if (!static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity))
4131                 return;
4132
4133         if (!p || p->nr_cpus_allowed == 1) {
4134                 rq->misfit_task_load = 0;
4135                 return;
4136         }
4137
4138         if (task_fits_capacity(p, capacity_of(cpu_of(rq)))) {
4139                 rq->misfit_task_load = 0;
4140                 return;
4141         }
4142
4143         /*
4144          * Make sure that misfit_task_load will not be null even if
4145          * task_h_load() returns 0.
4146          */
4147         rq->misfit_task_load = max_t(unsigned long, task_h_load(p), 1);
4148 }
4149
4150 #else /* CONFIG_SMP */
4151
4152 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
4153 {
4154         return true;
4155 }
4156
4157 #define UPDATE_TG       0x0
4158 #define SKIP_AGE_LOAD   0x0
4159 #define DO_ATTACH       0x0
4160
4161 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int not_used1)
4162 {
4163         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
4164 }
4165
4166 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
4167
4168 static inline void
4169 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
4170 static inline void
4171 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
4172
4173 static inline int newidle_balance(struct rq *rq, struct rq_flags *rf)
4174 {
4175         return 0;
4176 }
4177
4178 static inline void
4179 util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
4180
4181 static inline void
4182 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
4183
4184 static inline void
4185 util_est_update(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p,
4186                 bool task_sleep) {}
4187 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq) {}
4188
4189 #endif /* CONFIG_SMP */
4190
4191 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4192 {
4193 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
4194         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
4195
4196         if (d < 0)
4197                 d = -d;
4198
4199         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
4200                 schedstat_inc(cfs_rq->nr_spread_over);
4201 #endif
4202 }
4203
4204 static void
4205 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
4206 {
4207         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4208
4209         /*
4210          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
4211          * however the extra weight of the new task will slow them down a
4212          * little, place the new task so that it fits in the slot that
4213          * stays open at the end.
4214          */
4215         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
4216                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
4217
4218         /* sleeps up to a single latency don't count. */
4219         if (!initial) {
4220                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
4221
4222                 /*
4223                  * Halve their sleep time's effect, to allow
4224                  * for a gentler effect of sleepers:
4225                  */
4226                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
4227                         thresh >>= 1;
4228
4229                 vruntime -= thresh;
4230         }
4231
4232         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
4233         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
4234 }
4235
4236 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
4237
4238 static inline void check_schedstat_required(void)
4239 {
4240 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
4241         if (schedstat_enabled())
4242                 return;
4243
4244         /* Force schedstat enabled if a dependent tracepoint is active */
4245         if (trace_sched_stat_wait_enabled()    ||
4246                         trace_sched_stat_sleep_enabled()   ||
4247                         trace_sched_stat_iowait_enabled()  ||
4248                         trace_sched_stat_blocked_enabled() ||
4249                         trace_sched_stat_runtime_enabled())  {
4250                 printk_deferred_once("Scheduler tracepoints stat_sleep, stat_iowait, "
4251                              "stat_blocked and stat_runtime require the "
4252                              "kernel parameter schedstats=enable or "
4253                              "kernel.sched_schedstats=1\n");
4254         }
4255 #endif
4256 }
4257
4258 static inline bool cfs_bandwidth_used(void);
4259
4260 /*
4261  * MIGRATION
4262  *
4263  *      dequeue
4264  *        update_curr()
4265  *          update_min_vruntime()
4266  *        vruntime -= min_vruntime
4267  *
4268  *      enqueue
4269  *        update_curr()
4270  *          update_min_vruntime()
4271  *        vruntime += min_vruntime
4272  *
4273  * this way the vruntime transition between RQs is done when both
4274  * min_vruntime are up-to-date.
4275  *
4276  * WAKEUP (remote)
4277  *
4278  *      ->migrate_task_rq_fair() (p->state == TASK_WAKING)
4279  *        vruntime -= min_vruntime
4280  *
4281  *      enqueue
4282  *        update_curr()
4283  *          update_min_vruntime()
4284  *        vruntime += min_vruntime
4285  *
4286  * this way we don't have the most up-to-date min_vruntime on the originating
4287  * CPU and an up-to-date min_vruntime on the destination CPU.
4288  */
4289
4290 static void
4291 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4292 {
4293         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_MIGRATED);
4294         bool curr = cfs_rq->curr == se;
4295
4296         /*
4297          * If we're the current task, we must renormalise before calling
4298          * update_curr().
4299          */
4300         if (renorm && curr)
4301                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
4302
4303         update_curr(cfs_rq);
4304
4305         /*
4306          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
4307          * moment in time, instead of some random moment in the past. Being
4308          * placed in the past could significantly boost this task to the
4309          * fairness detriment of existing tasks.
4310          */
4311         if (renorm && !curr)
4312                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
4313
4314         /*
4315          * When enqueuing a sched_entity, we must:
4316          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
4317          *   - Add its load to cfs_rq->runnable_avg
4318          *   - For group_entity, update its weight to reflect the new share of
4319          *     its group cfs_rq
4320          *   - Add its new weight to cfs_rq->load.weight
4321          */
4322         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG | DO_ATTACH);
4323         se_update_runnable(se);
4324         update_cfs_group(se);
4325         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
4326
4327         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
4328                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
4329
4330         check_schedstat_required();
4331         update_stats_enqueue(cfs_rq, se, flags);
4332         check_spread(cfs_rq, se);
4333         if (!curr)
4334                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
4335         se->on_rq = 1;
4336
4337         /*
4338          * When bandwidth control is enabled, cfs might have been removed
4339          * because of a parent been throttled but cfs->nr_running > 1. Try to
4340          * add it unconditionally.
4341          */
4342         if (cfs_rq->nr_running == 1 || cfs_bandwidth_used())
4343                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4344
4345         if (cfs_rq->nr_running == 1)
4346                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
4347 }
4348
4349 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
4350 {
4351         for_each_sched_entity(se) {
4352                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4353                 if (cfs_rq->last != se)
4354                         break;
4355
4356                 cfs_rq->last = NULL;
4357         }
4358 }
4359
4360 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
4361 {
4362         for_each_sched_entity(se) {
4363                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4364                 if (cfs_rq->next != se)
4365                         break;
4366
4367                 cfs_rq->next = NULL;
4368         }
4369 }
4370
4371 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
4372 {
4373         for_each_sched_entity(se) {
4374                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4375                 if (cfs_rq->skip != se)
4376                         break;
4377
4378                 cfs_rq->skip = NULL;
4379         }
4380 }
4381
4382 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4383 {
4384         if (cfs_rq->last == se)
4385                 __clear_buddies_last(se);
4386
4387         if (cfs_rq->next == se)
4388                 __clear_buddies_next(se);
4389
4390         if (cfs_rq->skip == se)
4391                 __clear_buddies_skip(se);
4392 }
4393
4394 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4395
4396 static void
4397 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4398 {
4399         /*
4400          * Update run-time statistics of the 'current'.
4401          */
4402         update_curr(cfs_rq);
4403
4404         /*
4405          * When dequeuing a sched_entity, we must:
4406          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
4407          *   - Subtract its load from the cfs_rq->runnable_avg.
4408          *   - Subtract its previous weight from cfs_rq->load.weight.
4409          *   - For group entity, update its weight to reflect the new share
4410          *     of its group cfs_rq.
4411          */
4412         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4413         se_update_runnable(se);
4414
4415         update_stats_dequeue(cfs_rq, se, flags);
4416
4417         clear_buddies(cfs_rq, se);
4418
4419         if (se != cfs_rq->curr)
4420                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4421         se->on_rq = 0;
4422         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
4423
4424         /*
4425          * Normalize after update_curr(); which will also have moved
4426          * min_vruntime if @se is the one holding it back. But before doing
4427          * update_min_vruntime() again, which will discount @se's position and
4428          * can move min_vruntime forward still more.
4429          */
4430         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
4431                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
4432
4433         /* return excess runtime on last dequeue */
4434         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4435
4436         update_cfs_group(se);
4437
4438         /*
4439          * Now advance min_vruntime if @se was the entity holding it back,
4440          * except when: DEQUEUE_SAVE && !DEQUEUE_MOVE, in this case we'll be
4441          * put back on, and if we advance min_vruntime, we'll be placed back
4442          * further than we started -- ie. we'll be penalized.
4443          */
4444         if ((flags & (DEQUEUE_SAVE | DEQUEUE_MOVE)) != DEQUEUE_SAVE)
4445                 update_min_vruntime(cfs_rq);
4446 }
4447
4448 /*
4449  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
4450  */
4451 static void
4452 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4453 {
4454         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
4455         struct sched_entity *se;
4456         s64 delta;
4457
4458         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
4459         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
4460         if (delta_exec > ideal_runtime) {
4461                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4462                 /*
4463                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
4464                  * re-elected due to buddy favours.
4465                  */
4466                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
4467                 return;
4468         }
4469
4470         /*
4471          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
4472          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
4473          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
4474          */
4475         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
4476                 return;
4477
4478         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
4479         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
4480
4481         if (delta < 0)
4482                 return;
4483
4484         if (delta > ideal_runtime)
4485                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4486 }
4487
4488 static void
4489 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4490 {
4491         clear_buddies(cfs_rq, se);
4492
4493         /* 'current' is not kept within the tree. */
4494         if (se->on_rq) {
4495                 /*
4496                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
4497                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
4498                  * runqueue.
4499                  */
4500                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
4501                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4502                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4503         }
4504
4505         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
4506         cfs_rq->curr = se;
4507
4508         /*
4509          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
4510          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
4511          * when there are only lesser-weight tasks around):
4512          */
4513         if (schedstat_enabled() &&
4514             rq_of(cfs_rq)->cfs.load.weight >= 2*se->load.weight) {
4515                 schedstat_set(se->statistics.slice_max,
4516                         max((u64)schedstat_val(se->statistics.slice_max),
4517                             se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime));
4518         }
4519
4520         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
4521 }
4522
4523 static int
4524 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
4525
4526 /*
4527  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
4528  * 1) keep things fair between processes/task groups
4529  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
4530  * 3) pick the "last" process, for cache locality
4531  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
4532  */
4533 static struct sched_entity *
4534 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4535 {
4536         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
4537         struct sched_entity *se;
4538
4539         /*
4540          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
4541          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
4542          */
4543         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
4544                 left = curr;
4545
4546         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
4547
4548         /*
4549          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
4550          * be done without getting too unfair.
4551          */
4552         if (cfs_rq->skip && cfs_rq->skip == se) {
4553                 struct sched_entity *second;
4554
4555                 if (se == curr) {
4556                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
4557                 } else {
4558                         second = __pick_next_entity(se);
4559                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
4560                                 second = curr;
4561                 }
4562
4563                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
4564                         se = second;
4565         }
4566
4567         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1) {
4568                 /*
4569                  * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
4570                  */
4571                 se = cfs_rq->next;
4572         } else if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1) {
4573                 /*
4574                  * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
4575                  */
4576                 se = cfs_rq->last;
4577         }
4578
4579         return se;
4580 }
4581
4582 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4583
4584 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
4585 {
4586         /*
4587          * If still on the runqueue then deactivate_task()
4588          * was not called and update_curr() has to be done:
4589          */
4590         if (prev->on_rq)
4591                 update_curr(cfs_rq);
4592
4593         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
4594         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4595
4596         check_spread(cfs_rq, prev);
4597
4598         if (prev->on_rq) {
4599                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
4600                 /* Put 'current' back into the tree. */
4601                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
4602                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
4603                 update_load_avg(cfs_rq, prev, 0);
4604         }
4605         cfs_rq->curr = NULL;
4606 }
4607
4608 static void
4609 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
4610 {
4611         /*
4612          * Update run-time statistics of the 'current'.
4613          */
4614         update_curr(cfs_rq);
4615
4616         /*
4617          * Ensure that runnable average is periodically updated.
4618          */
4619         update_load_avg(cfs_rq, curr, UPDATE_TG);
4620         update_cfs_group(curr);
4621
4622 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4623         /*
4624          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
4625          * validating it and just reschedule.
4626          */
4627         if (queued) {
4628                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4629                 return;
4630         }
4631         /*
4632          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
4633          */
4634         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
4635                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
4636                 return;
4637 #endif
4638
4639         if (cfs_rq->nr_running > 1)
4640                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
4641 }
4642
4643
4644 /**************************************************
4645  * CFS bandwidth control machinery
4646  */
4647
4648 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
4649
4650 #ifdef CONFIG_JUMP_LABEL
4651 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
4652
4653 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
4654 {
4655         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
4656 }
4657
4658 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
4659 {
4660         static_key_slow_inc_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4661 }
4662
4663 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
4664 {
4665         static_key_slow_dec_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4666 }
4667 #else /* CONFIG_JUMP_LABEL */
4668 static bool cfs_bandwidth_used(void)
4669 {
4670         return true;
4671 }
4672
4673 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
4674 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
4675 #endif /* CONFIG_JUMP_LABEL */
4676
4677 /*
4678  * default period for cfs group bandwidth.
4679  * default: 0.1s, units: nanoseconds
4680  */
4681 static inline u64 default_cfs_period(void)
4682 {
4683         return 100000000ULL;
4684 }
4685
4686 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
4687 {
4688         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
4689 }
4690
4691 /*
4692  * Replenish runtime according to assigned quota. We use sched_clock_cpu
4693  * directly instead of rq->clock to avoid adding additional synchronization
4694  * around rq->lock.
4695  *
4696  * requires cfs_b->lock
4697  */
4698 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4699 {
4700         if (unlikely(cfs_b->quota == RUNTIME_INF))
4701                 return;
4702
4703         cfs_b->runtime += cfs_b->quota;
4704         cfs_b->runtime = min(cfs_b->runtime, cfs_b->quota + cfs_b->burst);
4705 }
4706
4707 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4708 {
4709         return &tg->cfs_bandwidth;
4710 }
4711
4712 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
4713 static int __assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
4714                                    struct cfs_rq *cfs_rq, u64 target_runtime)
4715 {
4716         u64 min_amount, amount = 0;
4717
4718         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4719
4720         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
4721         min_amount = target_runtime - cfs_rq->runtime_remaining;
4722
4723         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4724                 amount = min_amount;
4725         else {
4726                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4727
4728                 if (cfs_b->runtime > 0) {
4729                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
4730                         cfs_b->runtime -= amount;
4731                         cfs_b->idle = 0;
4732                 }
4733         }
4734
4735         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
4736
4737         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
4738 }
4739
4740 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
4741 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4742 {
4743         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4744         int ret;
4745
4746         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4747         ret = __assign_cfs_rq_runtime(cfs_b, cfs_rq, sched_cfs_bandwidth_slice());
4748         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4749
4750         return ret;
4751 }
4752
4753 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4754 {
4755         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
4756         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
4757
4758         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4759                 return;
4760
4761         if (cfs_rq->throttled)
4762                 return;
4763         /*
4764          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
4765          * hierarchy can be throttled
4766          */
4767         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
4768                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4769 }
4770
4771 static __always_inline
4772 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4773 {
4774         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
4775                 return;
4776
4777         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
4778 }
4779
4780 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4781 {
4782         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
4783 }
4784
4785 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
4786 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4787 {
4788         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
4789 }
4790
4791 /*
4792  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
4793  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
4794  * load-balance operations.
4795  */
4796 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4797                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4798 {
4799         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
4800
4801         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
4802         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
4803
4804         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
4805                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
4806 }
4807
4808 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
4809 {
4810         struct rq *rq = data;
4811         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4812
4813         cfs_rq->throttle_count--;
4814         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4815                 cfs_rq->throttled_clock_pelt_time += rq_clock_pelt(rq) -
4816                                              cfs_rq->throttled_clock_pelt;
4817
4818                 /* Add cfs_rq with load or one or more already running entities to the list */
4819                 if (!cfs_rq_is_decayed(cfs_rq) || cfs_rq->nr_running)
4820                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4821         }
4822
4823         return 0;
4824 }
4825
4826 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
4827 {
4828         struct rq *rq = data;
4829         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4830
4831         /* group is entering throttled state, stop time */
4832         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4833                 cfs_rq->throttled_clock_pelt = rq_clock_pelt(rq);
4834                 list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4835         }
4836         cfs_rq->throttle_count++;
4837
4838         return 0;
4839 }
4840
4841 static bool throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4842 {
4843         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4844         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4845         struct sched_entity *se;
4846         long task_delta, idle_task_delta, dequeue = 1;
4847
4848         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4849         /* This will start the period timer if necessary */
4850         if (__assign_cfs_rq_runtime(cfs_b, cfs_rq, 1)) {
4851                 /*
4852                  * We have raced with bandwidth becoming available, and if we
4853                  * actually throttled the timer might not unthrottle us for an
4854                  * entire period. We additionally needed to make sure that any
4855                  * subsequent check_cfs_rq_runtime calls agree not to throttle
4856                  * us, as we may commit to do cfs put_prev+pick_next, so we ask
4857                  * for 1ns of runtime rather than just check cfs_b.
4858                  */
4859                 dequeue = 0;
4860         } else {
4861                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->throttled_list,
4862                                   &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4863         }
4864         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4865
4866         if (!dequeue)
4867                 return false;  /* Throttle no longer required. */
4868
4869         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
4870
4871         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
4872         rcu_read_lock();
4873         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
4874         rcu_read_unlock();
4875
4876         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4877         idle_task_delta = cfs_rq->idle_h_nr_running;
4878         for_each_sched_entity(se) {
4879                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4880                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
4881                 if (!se->on_rq)
4882                         goto done;
4883
4884                 dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
4885
4886                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
4887                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4888
4889                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
4890                 qcfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_task_delta;
4891
4892                 if (qcfs_rq->load.weight) {
4893                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
4894                         se = parent_entity(se);
4895                         break;
4896                 }
4897         }
4898
4899         for_each_sched_entity(se) {
4900                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4901                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
4902                 if (!se->on_rq)
4903                         goto done;
4904
4905                 update_load_avg(qcfs_rq, se, 0);
4906                 se_update_runnable(se);
4907
4908                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
4909                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4910
4911                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
4912                 qcfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_task_delta;
4913         }
4914
4915         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
4916         sub_nr_running(rq, task_delta);
4917
4918 done:
4919         /*
4920          * Note: distribution will already see us throttled via the
4921          * throttled-list.  rq->lock protects completion.
4922          */
4923         cfs_rq->throttled = 1;
4924         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
4925         return true;
4926 }
4927
4928 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4929 {
4930         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4931         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4932         struct sched_entity *se;
4933         long task_delta, idle_task_delta;
4934
4935         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
4936
4937         cfs_rq->throttled = 0;
4938
4939         update_rq_clock(rq);
4940
4941         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4942         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
4943         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
4944         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4945
4946         /* update hierarchical throttle state */
4947         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
4948
4949         /* Nothing to run but something to decay (on_list)? Complete the branch */
4950         if (!cfs_rq->load.weight) {
4951                 if (cfs_rq->on_list)
4952                         goto unthrottle_throttle;
4953                 return;
4954         }
4955
4956         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4957         idle_task_delta = cfs_rq->idle_h_nr_running;
4958         for_each_sched_entity(se) {
4959                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4960
4961                 if (se->on_rq)
4962                         break;
4963                 enqueue_entity(qcfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
4964
4965                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
4966                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4967
4968                 qcfs_rq->h_nr_running += task_delta;
4969                 qcfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
4970
4971                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
4972                 if (cfs_rq_throttled(qcfs_rq))
4973                         goto unthrottle_throttle;
4974         }
4975
4976         for_each_sched_entity(se) {
4977                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4978
4979                 update_load_avg(qcfs_rq, se, UPDATE_TG);
4980                 se_update_runnable(se);
4981
4982                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
4983                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4984
4985                 qcfs_rq->h_nr_running += task_delta;
4986                 qcfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
4987
4988                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
4989                 if (cfs_rq_throttled(qcfs_rq))
4990                         goto unthrottle_throttle;
4991
4992                 /*
4993                  * One parent has been throttled and cfs_rq removed from the
4994                  * list. Add it back to not break the leaf list.
4995                  */
4996                 if (throttled_hierarchy(qcfs_rq))
4997                         list_add_leaf_cfs_rq(qcfs_rq);
4998         }
4999
5000         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
5001         add_nr_running(rq, task_delta);
5002
5003 unthrottle_throttle:
5004         /*
5005          * The cfs_rq_throttled() breaks in the above iteration can result in
5006          * incomplete leaf list maintenance, resulting in triggering the
5007          * assertion below.
5008          */
5009         for_each_sched_entity(se) {
5010                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
5011
5012                 if (list_add_leaf_cfs_rq(qcfs_rq))
5013                         break;
5014         }
5015
5016         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
5017
5018         /* Determine whether we need to wake up potentially idle CPU: */
5019         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
5020                 resched_curr(rq);
5021 }
5022
5023 static void distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5024 {
5025         struct cfs_rq *cfs_rq;
5026         u64 runtime, remaining = 1;
5027
5028         rcu_read_lock();
5029         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
5030                                 throttled_list) {
5031                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5032                 struct rq_flags rf;
5033
5034                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
5035                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5036                         goto next;
5037
5038                 /* By the above check, this should never be true */
5039                 SCHED_WARN_ON(cfs_rq->runtime_remaining > 0);
5040
5041                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5042                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
5043                 if (runtime > cfs_b->runtime)
5044                         runtime = cfs_b->runtime;
5045                 cfs_b->runtime -= runtime;
5046                 remaining = cfs_b->runtime;
5047                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5048
5049                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
5050
5051                 /* we check whether we're throttled above */
5052                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
5053                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
5054
5055 next:
5056                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
5057
5058                 if (!remaining)
5059                         break;
5060         }
5061         rcu_read_unlock();
5062 }
5063
5064 /*
5065  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
5066  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
5067  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
5068  * used to track this state.
5069  */
5070 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun, unsigned long flags)
5071 {
5072         int throttled;
5073
5074         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
5075         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
5076                 goto out_deactivate;
5077
5078         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
5079         cfs_b->nr_periods += overrun;
5080
5081         /* Refill extra burst quota even if cfs_b->idle */
5082         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
5083
5084         /*
5085          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
5086          * we're going inactive then everything else can be deferred
5087          */
5088         if (cfs_b->idle && !throttled)
5089                 goto out_deactivate;
5090
5091         if (!throttled) {
5092                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
5093                 cfs_b->idle = 1;
5094                 return 0;
5095         }
5096
5097         /* account preceding periods in which throttling occurred */
5098         cfs_b->nr_throttled += overrun;
5099
5100         /*
5101          * This check is repeated as we release cfs_b->lock while we unthrottle.
5102          */
5103         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
5104                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5105                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
5106                 distribute_cfs_runtime(cfs_b);
5107                 raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
5108
5109                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
5110         }
5111
5112         /*
5113          * While we are ensured activity in the period following an
5114          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
5115          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
5116          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
5117          */
5118         cfs_b->idle = 0;
5119
5120         return 0;
5121
5122 out_deactivate:
5123         return 1;
5124 }
5125
5126 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
5127 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
5128 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
5129 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
5130 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
5131 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
5132
5133 /*
5134  * Are we near the end of the current quota period?
5135  *
5136  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
5137  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
5138  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
5139  */
5140 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
5141 {
5142         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
5143         s64 remaining;
5144
5145         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
5146         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
5147                 return 1;
5148
5149         /* is a quota refresh about to occur? */
5150         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
5151         if (remaining < (s64)min_expire)
5152                 return 1;
5153
5154         return 0;
5155 }
5156
5157 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5158 {
5159         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
5160
5161         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
5162         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
5163                 return;
5164
5165         /* don't push forwards an existing deferred unthrottle */
5166         if (cfs_b->slack_started)
5167                 return;
5168         cfs_b->slack_started = true;
5169
5170         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
5171                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
5172                         HRTIMER_MODE_REL);
5173 }
5174
5175 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
5176 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5177 {
5178         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
5179         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
5180
5181         if (slack_runtime <= 0)
5182                 return;
5183
5184         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5185         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF) {
5186                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
5187
5188                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
5189                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
5190                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
5191                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
5192         }
5193         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5194
5195         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
5196         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
5197 }
5198
5199 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5200 {
5201         if (!cfs_bandwidth_used())
5202                 return;
5203
5204         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
5205                 return;
5206
5207         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
5208 }
5209
5210 /*
5211  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
5212  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
5213  */
5214 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5215 {
5216         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
5217         unsigned long flags;
5218
5219         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
5220         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
5221         cfs_b->slack_started = false;
5222
5223         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
5224                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5225                 return;
5226         }
5227
5228         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
5229                 runtime = cfs_b->runtime;
5230
5231         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5232
5233         if (!runtime)
5234                 return;
5235
5236         distribute_cfs_runtime(cfs_b);
5237 }
5238
5239 /*
5240  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
5241  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
5242  * runtime as update_curr() throttling can not trigger until it's on-rq.
5243  */
5244 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
5245 {
5246         if (!cfs_bandwidth_used())
5247                 return;
5248
5249         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
5250         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
5251                 return;
5252
5253         /* ensure the group is not already throttled */
5254         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5255                 return;
5256
5257         /* update runtime allocation */
5258         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
5259         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
5260                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
5261 }
5262
5263 static void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu)
5264 {
5265         struct cfs_rq *pcfs_rq, *cfs_rq;
5266
5267         if (!cfs_bandwidth_used())
5268                 return;
5269
5270         if (!tg->parent)
5271                 return;
5272
5273         cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
5274         pcfs_rq = tg->parent->cfs_rq[cpu];
5275
5276         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
5277         cfs_rq->throttled_clock_pelt = rq_clock_pelt(cpu_rq(cpu));
5278 }
5279
5280 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
5281 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5282 {
5283         if (!cfs_bandwidth_used())
5284                 return false;
5285
5286         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
5287                 return false;
5288
5289         /*
5290          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
5291          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
5292          */
5293         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5294                 return true;
5295
5296         return throttle_cfs_rq(cfs_rq);
5297 }
5298
5299 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
5300 {
5301         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
5302                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
5303
5304         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
5305
5306         return HRTIMER_NORESTART;
5307 }
5308
5309 extern const u64 max_cfs_quota_period;
5310
5311 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
5312 {
5313         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
5314                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
5315         unsigned long flags;
5316         int overrun;
5317         int idle = 0;
5318         int count = 0;
5319
5320         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
5321         for (;;) {
5322                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
5323                 if (!overrun)
5324                         break;
5325
5326                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun, flags);
5327
5328                 if (++count > 3) {
5329                         u64 new, old = ktime_to_ns(cfs_b->period);
5330
5331                         /*
5332                          * Grow period by a factor of 2 to avoid losing precision.
5333                          * Precision loss in the quota/period ratio can cause __cfs_schedulable
5334                          * to fail.
5335                          */
5336                         new = old * 2;
5337                         if (new < max_cfs_quota_period) {
5338                                 cfs_b->period = ns_to_ktime(new);
5339                                 cfs_b->quota *= 2;
5340                                 cfs_b->burst *= 2;
5341
5342                                 pr_warn_ratelimited(
5343         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, scaling up (new cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
5344                                         smp_processor_id(),
5345                                         div_u64(new, NSEC_PER_USEC),
5346                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
5347                         } else {
5348                                 pr_warn_ratelimited(
5349         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, but cannot scale up without losing precision (cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
5350                                         smp_processor_id(),
5351                                         div_u64(old, NSEC_PER_USEC),
5352                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
5353                         }
5354
5355                         /* reset count so we don't come right back in here */
5356                         count = 0;
5357                 }
5358         }
5359         if (idle)
5360                 cfs_b->period_active = 0;
5361         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5362
5363         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
5364 }
5365
5366 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5367 {
5368         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
5369         cfs_b->runtime = 0;
5370         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
5371         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
5372         cfs_b->burst = 0;
5373
5374         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
5375         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
5376         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
5377         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
5378         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
5379         cfs_b->slack_started = false;
5380 }
5381
5382 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5383 {
5384         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
5385         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
5386 }
5387
5388 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5389 {
5390         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
5391
5392         if (cfs_b->period_active)
5393                 return;
5394
5395         cfs_b->period_active = 1;
5396         hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
5397         hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
5398 }
5399
5400 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5401 {
5402         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
5403         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
5404                 return;
5405
5406         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
5407         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
5408 }
5409
5410 /*
5411  * Both these CPU hotplug callbacks race against unregister_fair_sched_group()
5412  *
5413  * The race is harmless, since modifying bandwidth settings of unhooked group
5414  * bits doesn't do much.
5415  */
5416
5417 /* cpu online callback */
5418 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
5419 {
5420         struct task_group *tg;
5421
5422         lockdep_assert_rq_held(rq);
5423
5424         rcu_read_lock();
5425         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5426                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &tg->cfs_bandwidth;
5427                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5428
5429                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5430                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
5431                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5432         }
5433         rcu_read_unlock();
5434 }
5435
5436 /* cpu offline callback */
5437 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
5438 {
5439         struct task_group *tg;
5440
5441         lockdep_assert_rq_held(rq);
5442
5443         rcu_read_lock();
5444         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5445                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5446
5447                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
5448                         continue;
5449
5450                 /*
5451                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
5452                  * there's some valid quota amount
5453                  */
5454                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
5455                 /*
5456                  * Offline rq is schedulable till CPU is completely disabled
5457                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
5458                  */
5459                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
5460
5461                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5462                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
5463         }
5464         rcu_read_unlock();
5465 }
5466
5467 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5468
5469 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
5470 {
5471         return false;
5472 }
5473
5474 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
5475 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
5476 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5477 static inline void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu) {}
5478 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5479
5480 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
5481 {
5482         return 0;
5483 }
5484
5485 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
5486 {
5487         return 0;
5488 }
5489
5490 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
5491                                     int src_cpu, int dest_cpu)
5492 {
5493         return 0;
5494 }
5495
5496 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5497
5498 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5499 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5500 #endif
5501
5502 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
5503 {
5504         return NULL;
5505 }
5506 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5507 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
5508 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
5509
5510 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5511
5512 /**************************************************
5513  * CFS operations on tasks:
5514  */
5515
5516 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
5517 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5518 {
5519         struct sched_entity *se = &p->se;
5520         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5521
5522         SCHED_WARN_ON(task_rq(p) != rq);
5523
5524         if (rq->cfs.h_nr_running > 1) {
5525                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
5526                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
5527                 s64 delta = slice - ran;
5528
5529                 if (delta < 0) {
5530                         if (task_current(rq, p))
5531                                 resched_curr(rq);
5532                         return;
5533                 }
5534                 hrtick_start(rq, delta);
5535         }
5536 }
5537
5538 /*
5539  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
5540  * current task is from our class and nr_running is low enough
5541  * to matter.
5542  */
5543 static void hrtick_update(struct rq *rq)
5544 {
5545         struct task_struct *curr = rq->curr;
5546
5547         if (!hrtick_enabled_fair(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
5548                 return;
5549
5550         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
5551                 hrtick_start_fair(rq, curr);
5552 }
5553 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
5554 static inline void
5555 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5556 {
5557 }
5558
5559 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
5560 {
5561 }
5562 #endif
5563
5564 #ifdef CONFIG_SMP
5565 static inline unsigned long cpu_util(int cpu);
5566
5567 static inline bool cpu_overutilized(int cpu)
5568 {
5569         return !fits_capacity(cpu_util(cpu), capacity_of(cpu));
5570 }
5571
5572 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq)
5573 {
5574         if (!READ_ONCE(rq->rd->overutilized) && cpu_overutilized(rq->cpu)) {
5575                 WRITE_ONCE(rq->rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
5576                 trace_sched_overutilized_tp(rq->rd, SG_OVERUTILIZED);
5577         }
5578 }
5579 #else
5580 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq) { }
5581 #endif
5582
5583 /* Runqueue only has SCHED_IDLE tasks enqueued */
5584 static int sched_idle_rq(struct rq *rq)
5585 {
5586         return unlikely(rq->nr_running == rq->cfs.idle_h_nr_running &&
5587                         rq->nr_running);
5588 }
5589
5590 #ifdef CONFIG_SMP
5591 static int sched_idle_cpu(int cpu)
5592 {
5593         return sched_idle_rq(cpu_rq(cpu));
5594 }
5595 #endif
5596
5597 /*
5598  * The enqueue_task method is called before nr_running is
5599  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
5600  * then put the task into the rbtree:
5601  */
5602 static void
5603 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5604 {
5605         struct cfs_rq *cfs_rq;
5606         struct sched_entity *se = &p->se;
5607         int idle_h_nr_running = task_has_idle_policy(p);
5608         int task_new = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP);
5609
5610         /*
5611          * The code below (indirectly) updates schedutil which looks at
5612          * the cfs_rq utilization to select a frequency.
5613          * Let's add the task's estimated utilization to the cfs_rq's
5614          * estimated utilization, before we update schedutil.
5615          */
5616         util_est_enqueue(&rq->cfs, p);
5617
5618         /*
5619          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
5620          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
5621          * passed.
5622          */
5623         if (p->in_iowait)
5624                 cpufreq_update_util(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
5625
5626         for_each_sched_entity(se) {
5627                 if (se->on_rq)
5628                         break;
5629                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5630                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
5631
5632                 cfs_rq->h_nr_running++;
5633                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_h_nr_running;
5634
5635                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
5636                         idle_h_nr_running = 1;
5637
5638                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5639                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5640                         goto enqueue_throttle;
5641
5642                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
5643         }
5644
5645         for_each_sched_entity(se) {
5646                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5647
5648                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5649                 se_update_runnable(se);
5650                 update_cfs_group(se);
5651
5652                 cfs_rq->h_nr_running++;
5653                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_h_nr_running;
5654
5655                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
5656                         idle_h_nr_running = 1;
5657
5658                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5659                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5660                         goto enqueue_throttle;
5661
5662                /*
5663                 * One parent has been throttled and cfs_rq removed from the
5664                 * list. Add it back to not break the leaf list.
5665                 */
5666                if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
5667                        list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
5668         }
5669
5670         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
5671         add_nr_running(rq, 1);
5672
5673         /*
5674          * Since new tasks are assigned an initial util_avg equal to
5675          * half of the spare capacity of their CPU, tiny tasks have the
5676          * ability to cross the overutilized threshold, which will
5677          * result in the load balancer ruining all the task placement
5678          * done by EAS. As a way to mitigate that effect, do not account
5679          * for the first enqueue operation of new tasks during the
5680          * overutilized flag detection.
5681          *
5682          * A better way of solving this problem would be to wait for
5683          * the PELT signals of tasks to converge before taking them
5684          * into account, but that is not straightforward to implement,
5685          * and the following generally works well enough in practice.
5686          */
5687         if (!task_new)
5688                 update_overutilized_status(rq);
5689
5690 enqueue_throttle:
5691         if (cfs_bandwidth_used()) {
5692                 /*
5693                  * When bandwidth control is enabled; the cfs_rq_throttled()
5694                  * breaks in the above iteration can result in incomplete
5695                  * leaf list maintenance, resulting in triggering the assertion
5696                  * below.
5697                  */
5698                 for_each_sched_entity(se) {
5699                         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5700
5701                         if (list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq))
5702                                 break;
5703                 }
5704         }
5705
5706         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
5707
5708         hrtick_update(rq);
5709 }
5710
5711 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
5712
5713 /*
5714  * The dequeue_task method is called before nr_running is
5715  * decreased. We remove the task from the rbtree and
5716  * update the fair scheduling stats:
5717  */
5718 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5719 {
5720         struct cfs_rq *cfs_rq;
5721         struct sched_entity *se = &p->se;
5722         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
5723         int idle_h_nr_running = task_has_idle_policy(p);
5724         bool was_sched_idle = sched_idle_rq(rq);
5725
5726         util_est_dequeue(&rq->cfs, p);
5727
5728         for_each_sched_entity(se) {
5729                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5730                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
5731
5732                 cfs_rq->h_nr_running--;
5733                 cfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_h_nr_running;
5734
5735                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
5736                         idle_h_nr_running = 1;
5737
5738                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5739                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5740                         goto dequeue_throttle;
5741
5742                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
5743                 if (cfs_rq->load.weight) {
5744                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
5745                         se = parent_entity(se);
5746                         /*
5747                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
5748                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
5749                          */
5750                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
5751                                 set_next_buddy(se);
5752                         break;
5753                 }
5754                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
5755         }
5756
5757         for_each_sched_entity(se) {
5758                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5759
5760                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5761                 se_update_runnable(se);
5762                 update_cfs_group(se);
5763
5764                 cfs_rq->h_nr_running--;
5765                 cfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_h_nr_running;
5766
5767                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
5768                         idle_h_nr_running = 1;
5769
5770                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5771                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5772                         goto dequeue_throttle;
5773
5774         }
5775
5776         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
5777         sub_nr_running(rq, 1);
5778
5779         /* balance early to pull high priority tasks */
5780         if (unlikely(!was_sched_idle && sched_idle_rq(rq)))
5781                 rq->next_balance = jiffies;
5782
5783 dequeue_throttle:
5784         util_est_update(&rq->cfs, p, task_sleep);
5785         hrtick_update(rq);
5786 }
5787
5788 #ifdef CONFIG_SMP
5789
5790 /* Working cpumask for: load_balance, load_balance_newidle. */
5791 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
5792 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, select_idle_mask);
5793
5794 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5795
5796 static struct {
5797         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
5798         atomic_t nr_cpus;
5799         int has_blocked;                /* Idle CPUS has blocked load */
5800         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
5801         unsigned long next_blocked;     /* Next update of blocked load in jiffies */
5802 } nohz ____cacheline_aligned;
5803
5804 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5805
5806 static unsigned long cpu_load(struct rq *rq)
5807 {
5808         return cfs_rq_load_avg(&rq->cfs);
5809 }
5810
5811 /*
5812  * cpu_load_without - compute CPU load without any contributions from *p
5813  * @cpu: the CPU which load is requested
5814  * @p: the task which load should be discounted
5815  *
5816  * The load of a CPU is defined by the load of tasks currently enqueued on that
5817  * CPU as well as tasks which are currently sleeping after an execution on that
5818  * CPU.
5819  *
5820  * This method returns the load of the specified CPU by discounting the load of
5821  * the specified task, whenever the task is currently contributing to the CPU
5822  * load.
5823  */
5824 static unsigned long cpu_load_without(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5825 {
5826         struct cfs_rq *cfs_rq;
5827         unsigned int load;
5828
5829         /* Task has no contribution or is new */
5830         if (cpu_of(rq) != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
5831                 return cpu_load(rq);
5832
5833         cfs_rq = &rq->cfs;
5834         load = READ_ONCE(cfs_rq->avg.load_avg);
5835
5836         /* Discount task's util from CPU's util */
5837         lsub_positive(&load, task_h_load(p));
5838
5839         return load;
5840 }
5841
5842 static unsigned long cpu_runnable(struct rq *rq)
5843 {
5844         return cfs_rq_runnable_avg(&rq->cfs);
5845 }
5846
5847 static unsigned long cpu_runnable_without(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5848 {
5849         struct cfs_rq *cfs_rq;
5850         unsigned int runnable;
5851
5852         /* Task has no contribution or is new */
5853         if (cpu_of(rq) != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
5854                 return cpu_runnable(rq);
5855
5856         cfs_rq = &rq->cfs;
5857         runnable = READ_ONCE(cfs_rq->avg.runnable_avg);
5858
5859         /* Discount task's runnable from CPU's runnable */
5860         lsub_positive(&runnable, p->se.avg.runnable_avg);
5861
5862         return runnable;
5863 }
5864
5865 static unsigned long capacity_of(int cpu)
5866 {
5867         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
5868 }
5869
5870 static void record_wakee(struct task_struct *p)
5871 {
5872         /*
5873          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
5874          * jiffy will not have built up many flips.
5875          */
5876         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
5877                 current->wakee_flips >>= 1;
5878                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
5879         }
5880
5881         if (current->last_wakee != p) {
5882                 current->last_wakee = p;
5883                 current->wakee_flips++;
5884         }
5885 }
5886
5887 /*
5888  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5889  *
5890  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5891  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
5892  *
5893  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
5894  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5895  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
5896  *
5897  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5898  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
5899  *
5900  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
5901  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
5902  * socket size.
5903  */
5904 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5905 {
5906         unsigned int master = current->wakee_flips;
5907         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5908         int factor = __this_cpu_read(sd_llc_size);
5909
5910         if (master < slave)
5911                 swap(master, slave);
5912         if (slave < factor || master < slave * factor)
5913                 return 0;
5914         return 1;
5915 }
5916
5917 /*
5918  * The purpose of wake_affine() is to quickly determine on which CPU we can run
5919  * soonest. For the purpose of speed we only consider the waking and previous
5920  * CPU.
5921  *
5922  * wake_affine_idle() - only considers 'now', it check if the waking CPU is
5923  *                      cache-affine and is (or will be) idle.
5924  *
5925  * wake_affine_weight() - considers the weight to reflect the average
5926  *                        scheduling latency of the CPUs. This seems to work
5927  *                        for the overloaded case.
5928  */
5929 static int
5930 wake_affine_idle(int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5931 {
5932         /*
5933          * If this_cpu is idle, it implies the wakeup is from interrupt
5934          * context. Only allow the move if cache is shared. Otherwise an
5935          * interrupt intensive workload could force all tasks onto one
5936          * node depending on the IO topology or IRQ affinity settings.
5937          *
5938          * If the prev_cpu is idle and cache affine then avoid a migration.
5939          * There is no guarantee that the cache hot data from an interrupt
5940          * is more important than cache hot data on the prev_cpu and from
5941          * a cpufreq perspective, it's better to have higher utilisation
5942          * on one CPU.
5943          */
5944         if (available_idle_cpu(this_cpu) && cpus_share_cache(this_cpu, prev_cpu))
5945                 return available_idle_cpu(prev_cpu) ? prev_cpu : this_cpu;
5946
5947         if (sync && cpu_rq(this_cpu)->nr_running == 1)
5948                 return this_cpu;
5949
5950         if (available_idle_cpu(prev_cpu))
5951                 return prev_cpu;
5952
5953         return nr_cpumask_bits;
5954 }
5955
5956 static int
5957 wake_affine_weight(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5958                    int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5959 {
5960         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5961         unsigned long task_load;
5962
5963         this_eff_load = cpu_load(cpu_rq(this_cpu));
5964
5965         if (sync) {
5966                 unsigned long current_load = task_h_load(current);
5967
5968                 if (current_load > this_eff_load)
5969                         return this_cpu;
5970
5971                 this_eff_load -= current_load;
5972         }
5973
5974         task_load = task_h_load(p);
5975
5976         this_eff_load += task_load;
5977         if (sched_feat(WA_BIAS))
5978                 this_eff_load *= 100;
5979         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5980
5981         prev_eff_load = cpu_load(cpu_rq(prev_cpu));
5982         prev_eff_load -= task_load;
5983         if (sched_feat(WA_BIAS))
5984                 prev_eff_load *= 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5985         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5986
5987         /*
5988          * If sync, adjust the weight of prev_eff_load such that if
5989          * prev_eff == this_eff that select_idle_sibling() will consider
5990          * stacking the wakee on top of the waker if no other CPU is
5991          * idle.
5992          */
5993         if (sync)
5994                 prev_eff_load += 1;
5995
5996         return this_eff_load < prev_eff_load ? this_cpu : nr_cpumask_bits;
5997 }
5998
5999 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
6000                        int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
6001 {
6002         int target = nr_cpumask_bits;
6003
6004         if (sched_feat(WA_IDLE))
6005                 target = wake_affine_idle(this_cpu, prev_cpu, sync);
6006
6007         if (sched_feat(WA_WEIGHT) && target == nr_cpumask_bits)
6008                 target = wake_affine_weight(sd, p, this_cpu, prev_cpu, sync);
6009
6010         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
6011         if (target == nr_cpumask_bits)
6012                 return prev_cpu;
6013
6014         schedstat_inc(sd->ttwu_move_affine);
6015         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine);
6016         return target;
6017 }
6018
6019 static struct sched_group *
6020 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int this_cpu);
6021
6022 /*
6023  * find_idlest_group_cpu - find the idlest CPU among the CPUs in the group.
6024  */
6025 static int
6026 find_idlest_group_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
6027 {
6028         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
6029         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
6030         u64 latest_idle_timestamp = 0;
6031         int least_loaded_cpu = this_cpu;
6032         int shallowest_idle_cpu = -1;
6033         int i;
6034
6035         /* Check if we have any choice: */
6036         if (group->group_weight == 1)
6037                 return cpumask_first(sched_group_span(group));
6038
6039         /* Traverse only the allowed CPUs */
6040         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), p->cpus_ptr) {
6041                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
6042
6043                 if (!sched_core_cookie_match(rq, p))
6044                         continue;
6045
6046                 if (sched_idle_cpu(i))
6047                         return i;
6048
6049                 if (available_idle_cpu(i)) {
6050                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
6051                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
6052                                 /*
6053                                  * We give priority to a CPU whose idle state
6054                                  * has the smallest exit latency irrespective
6055                                  * of any idle timestamp.
6056                                  */
6057                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
6058                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
6059                                 shallowest_idle_cpu = i;
6060                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
6061                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
6062                                 /*
6063                                  * If equal or no active idle state, then
6064                                  * the most recently idled CPU might have
6065                                  * a warmer cache.
6066                                  */
6067                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
6068                                 shallowest_idle_cpu = i;
6069                         }
6070                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
6071                         load = cpu_load(cpu_rq(i));
6072                         if (load < min_load) {
6073                                 min_load = load;
6074                                 least_loaded_cpu = i;
6075                         }
6076                 }
6077         }
6078
6079         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
6080 }
6081
6082 static inline int find_idlest_cpu(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
6083                                   int cpu, int prev_cpu, int sd_flag)
6084 {
6085         int new_cpu = cpu;
6086
6087         if (!cpumask_intersects(sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr))
6088                 return prev_cpu;
6089
6090         /*
6091          * We need task's util for cpu_util_without, sync it up to
6092          * prev_cpu's last_update_time.
6093          */
6094         if (!(sd_flag & SD_BALANCE_FORK))
6095                 sync_entity_load_avg(&p->se);
6096
6097         while (sd) {
6098                 struct sched_group *group;
6099                 struct sched_domain *tmp;
6100                 int weight;
6101
6102                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
6103                         sd = sd->child;
6104                         continue;
6105                 }
6106
6107                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu);
6108                 if (!group) {
6109                         sd = sd->child;
6110                         continue;
6111                 }
6112
6113                 new_cpu = find_idlest_group_cpu(group, p, cpu);
6114                 if (new_cpu == cpu) {
6115                         /* Now try balancing at a lower domain level of 'cpu': */
6116                         sd = sd->child;
6117                         continue;
6118                 }
6119
6120                 /* Now try balancing at a lower domain level of 'new_cpu': */
6121                 cpu = new_cpu;
6122                 weight = sd->span_weight;
6123                 sd = NULL;
6124                 for_each_domain(cpu, tmp) {
6125                         if (weight <= tmp->span_weight)
6126                                 break;
6127                         if (tmp->flags & sd_flag)
6128                                 sd = tmp;
6129                 }
6130         }
6131
6132         return new_cpu;
6133 }
6134
6135 static inline int __select_idle_cpu(int cpu, struct task_struct *p)
6136 {
6137         if ((available_idle_cpu(cpu) || sched_idle_cpu(cpu)) &&
6138             sched_cpu_cookie_match(cpu_rq(cpu), p))
6139                 return cpu;
6140
6141         return -1;
6142 }
6143
6144 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
6145 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(sched_smt_present);
6146 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_smt_present);
6147
6148 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
6149 {
6150         struct sched_domain_shared *sds;
6151
6152         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
6153         if (sds)
6154                 WRITE_ONCE(sds->has_idle_cores, val);
6155 }
6156
6157 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def)
6158 {
6159         struct sched_domain_shared *sds;
6160
6161         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
6162         if (sds)
6163                 return READ_ONCE(sds->has_idle_cores);
6164
6165         return def;
6166 }
6167
6168 /*
6169  * Scans the local SMT mask to see if the entire core is idle, and records this
6170  * information in sd_llc_shared->has_idle_cores.
6171  *
6172  * Since SMT siblings share all cache levels, inspecting this limited remote
6173  * state should be fairly cheap.
6174  */
6175 void __update_idle_core(struct rq *rq)
6176 {
6177         int core = cpu_of(rq);
6178         int cpu;
6179
6180         rcu_read_lock();
6181         if (test_idle_cores(core, true))
6182                 goto unlock;
6183
6184         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
6185                 if (cpu == core)
6186                         continue;
6187
6188                 if (!available_idle_cpu(cpu))
6189                         goto unlock;
6190         }
6191
6192         set_idle_cores(core, 1);
6193 unlock:
6194         rcu_read_unlock();
6195 }
6196
6197 /*
6198  * Scan the entire LLC domain for idle cores; this dynamically switches off if
6199  * there are no idle cores left in the system; tracked through
6200  * sd_llc->shared->has_idle_cores and enabled through update_idle_core() above.
6201  */
6202 static int select_idle_core(struct task_struct *p, int core, struct cpumask *cpus, int *idle_cpu)
6203 {
6204         bool idle = true;
6205         int cpu;
6206
6207         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
6208                 return __select_idle_cpu(core, p);
6209
6210         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
6211                 if (!available_idle_cpu(cpu)) {
6212                         idle = false;
6213                         if (*idle_cpu == -1) {
6214                                 if (sched_idle_cpu(cpu) && cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr)) {
6215                                         *idle_cpu = cpu;
6216                                         break;
6217                                 }
6218                                 continue;
6219                         }
6220                         break;
6221                 }
6222                 if (*idle_cpu == -1 && cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
6223                         *idle_cpu = cpu;
6224         }
6225
6226         if (idle)
6227                 return core;
6228
6229         cpumask_andnot(cpus, cpus, cpu_smt_mask(core));
6230         return -1;
6231 }
6232
6233 /*
6234  * Scan the local SMT mask for idle CPUs.
6235  */
6236 static int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6237 {
6238         int cpu;
6239
6240         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(target)) {
6241                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr) ||
6242                     !cpumask_test_cpu(cpu, sched_domain_span(sd)))
6243                         continue;
6244                 if (available_idle_cpu(cpu) || sched_idle_cpu(cpu))
6245                         return cpu;
6246         }
6247
6248         return -1;
6249 }
6250
6251 #else /* CONFIG_SCHED_SMT */
6252
6253 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
6254 {
6255 }
6256
6257 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def)
6258 {
6259         return def;
6260 }
6261
6262 static inline int select_idle_core(struct task_struct *p, int core, struct cpumask *cpus, int *idle_cpu)
6263 {
6264         return __select_idle_cpu(core, p);
6265 }
6266
6267 static inline int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6268 {
6269         return -1;
6270 }
6271
6272 #endif /* CONFIG_SCHED_SMT */
6273
6274 /*
6275  * Scan the LLC domain for idle CPUs; this is dynamically regulated by
6276  * comparing the average scan cost (tracked in sd->avg_scan_cost) against the
6277  * average idle time for this rq (as found in rq->avg_idle).
6278  */
6279 static int select_idle_cpu(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, bool has_idle_core, int target)
6280 {
6281         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
6282         int i, cpu, idle_cpu = -1, nr = INT_MAX;
6283         struct sched_domain_shared *sd_share;
6284         struct rq *this_rq = this_rq();
6285         int this = smp_processor_id();
6286         struct sched_domain *this_sd;
6287         u64 time = 0;
6288
6289         this_sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_llc));
6290         if (!this_sd)
6291                 return -1;
6292
6293         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr);
6294
6295         if (sched_feat(SIS_PROP) && !has_idle_core) {
6296                 u64 avg_cost, avg_idle, span_avg;
6297                 unsigned long now = jiffies;
6298
6299                 /*
6300                  * If we're busy, the assumption that the last idle period
6301                  * predicts the future is flawed; age away the remaining
6302                  * predicted idle time.
6303                  */
6304                 if (unlikely(this_rq->wake_stamp < now)) {
6305                         while (this_rq->wake_stamp < now && this_rq->wake_avg_idle) {
6306                                 this_rq->wake_stamp++;
6307                                 this_rq->wake_avg_idle >>= 1;
6308                         }
6309                 }
6310
6311                 avg_idle = this_rq->wake_avg_idle;
6312                 avg_cost = this_sd->avg_scan_cost + 1;
6313
6314                 span_avg = sd->span_weight * avg_idle;
6315                 if (span_avg > 4*avg_cost)
6316                         nr = div_u64(span_avg, avg_cost);
6317                 else
6318                         nr = 4;
6319
6320                 time = cpu_clock(this);
6321         }
6322
6323         if (sched_feat(SIS_UTIL)) {
6324                 sd_share = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, target));
6325                 if (sd_share) {
6326                         /* because !--nr is the condition to stop scan */
6327                         nr = READ_ONCE(sd_share->nr_idle_scan) + 1;
6328                         /* overloaded LLC is unlikely to have idle cpu/core */
6329                         if (nr == 1)
6330                                 return -1;
6331                 }
6332         }
6333
6334         for_each_cpu_wrap(cpu, cpus, target + 1) {
6335                 if (has_idle_core) {
6336                         i = select_idle_core(p, cpu, cpus, &idle_cpu);
6337                         if ((unsigned int)i < nr_cpumask_bits)
6338                                 return i;
6339
6340                 } else {
6341                         if (!--nr)
6342                                 return -1;
6343                         idle_cpu = __select_idle_cpu(cpu, p);
6344                         if ((unsigned int)idle_cpu < nr_cpumask_bits)
6345                                 break;
6346                 }
6347         }
6348
6349         if (has_idle_core)
6350                 set_idle_cores(target, false);
6351
6352         if (sched_feat(SIS_PROP) && !has_idle_core) {
6353                 time = cpu_clock(this) - time;
6354
6355                 /*
6356                  * Account for the scan cost of wakeups against the average
6357                  * idle time.
6358                  */
6359                 this_rq->wake_avg_idle -= min(this_rq->wake_avg_idle, time);
6360
6361                 update_avg(&this_sd->avg_scan_cost, time);
6362         }
6363
6364         return idle_cpu;
6365 }
6366
6367 /*
6368  * Scan the asym_capacity domain for idle CPUs; pick the first idle one on which
6369  * the task fits. If no CPU is big enough, but there are idle ones, try to
6370  * maximize capacity.
6371  */
6372 static int
6373 select_idle_capacity(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6374 {
6375         unsigned long task_util, best_cap = 0;
6376         int cpu, best_cpu = -1;
6377         struct cpumask *cpus;
6378
6379         cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
6380         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr);
6381
6382         task_util = uclamp_task_util(p);
6383
6384         for_each_cpu_wrap(cpu, cpus, target) {
6385                 unsigned long cpu_cap = capacity_of(cpu);
6386
6387                 if (!available_idle_cpu(cpu) && !sched_idle_cpu(cpu))
6388                         continue;
6389                 if (fits_capacity(task_util, cpu_cap))
6390                         return cpu;
6391
6392                 if (cpu_cap > best_cap) {
6393                         best_cap = cpu_cap;
6394                         best_cpu = cpu;
6395                 }
6396         }
6397
6398         return best_cpu;
6399 }
6400
6401 static inline bool asym_fits_capacity(int task_util, int cpu)
6402 {
6403         if (static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity))
6404                 return fits_capacity(task_util, capacity_of(cpu));
6405
6406         return true;
6407 }
6408
6409 /*
6410  * Try and locate an idle core/thread in the LLC cache domain.
6411  */
6412 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
6413 {
6414         bool has_idle_core = false;
6415         struct sched_domain *sd;
6416         unsigned long task_util;
6417         int i, recent_used_cpu;
6418
6419         /*
6420          * On asymmetric system, update task utilization because we will check
6421          * that the task fits with cpu's capacity.
6422          */
6423         if (static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity)) {
6424                 sync_entity_load_avg(&p->se);
6425                 task_util = uclamp_task_util(p);
6426         }
6427
6428         /*
6429          * per-cpu select_idle_mask usage
6430          */
6431         lockdep_assert_irqs_disabled();
6432
6433         if ((available_idle_cpu(target) || sched_idle_cpu(target)) &&
6434             asym_fits_capacity(task_util, target))
6435                 return target;
6436
6437         /*
6438          * If the previous CPU is cache affine and idle, don't be stupid:
6439          */
6440         if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) &&
6441             (available_idle_cpu(prev) || sched_idle_cpu(prev)) &&
6442             asym_fits_capacity(task_util, prev))
6443                 return prev;
6444
6445         /*
6446          * Allow a per-cpu kthread to stack with the wakee if the
6447          * kworker thread and the tasks previous CPUs are the same.
6448          * The assumption is that the wakee queued work for the
6449          * per-cpu kthread that is now complete and the wakeup is
6450          * essentially a sync wakeup. An obvious example of this
6451          * pattern is IO completions.
6452          */
6453         if (is_per_cpu_kthread(current) &&
6454             in_task() &&
6455             prev == smp_processor_id() &&
6456             this_rq()->nr_running <= 1 &&
6457             asym_fits_capacity(task_util, prev)) {
6458                 return prev;
6459         }
6460
6461         /* Check a recently used CPU as a potential idle candidate: */
6462         recent_used_cpu = p->recent_used_cpu;
6463         p->recent_used_cpu = prev;
6464         if (recent_used_cpu != prev &&
6465             recent_used_cpu != target &&
6466             cpus_share_cache(recent_used_cpu, target) &&
6467             (available_idle_cpu(recent_used_cpu) || sched_idle_cpu(recent_used_cpu)) &&
6468             cpumask_test_cpu(p->recent_used_cpu, p->cpus_ptr) &&
6469             asym_fits_capacity(task_util, recent_used_cpu)) {
6470                 /*
6471                  * Replace recent_used_cpu with prev as it is a potential
6472                  * candidate for the next wake:
6473                  */
6474                 p->recent_used_cpu = prev;
6475                 return recent_used_cpu;
6476         }
6477
6478         /*
6479          * For asymmetric CPU capacity systems, our domain of interest is
6480          * sd_asym_cpucapacity rather than sd_llc.
6481          */
6482         if (static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity)) {
6483                 sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_cpucapacity, target));
6484                 /*
6485                  * On an asymmetric CPU capacity system where an exclusive
6486                  * cpuset defines a symmetric island (i.e. one unique
6487                  * capacity_orig value through the cpuset), the key will be set
6488                  * but the CPUs within that cpuset will not have a domain with
6489                  * SD_ASYM_CPUCAPACITY. These should follow the usual symmetric
6490                  * capacity path.
6491                  */
6492                 if (sd) {
6493                         i = select_idle_capacity(p, sd, target);
6494                         return ((unsigned)i < nr_cpumask_bits) ? i : target;
6495                 }
6496         }
6497
6498         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
6499         if (!sd)
6500                 return target;
6501
6502         if (sched_smt_active()) {
6503                 has_idle_core = test_idle_cores(target, false);
6504
6505                 if (!has_idle_core && cpus_share_cache(prev, target)) {
6506                         i = select_idle_smt(p, sd, prev);
6507                         if ((unsigned int)i < nr_cpumask_bits)
6508                                 return i;
6509                 }
6510         }
6511
6512         i = select_idle_cpu(p, sd, has_idle_core, target);
6513         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6514                 return i;
6515
6516         return target;
6517 }
6518
6519 /**
6520  * cpu_util - Estimates the amount of capacity of a CPU used by CFS tasks.
6521  * @cpu: the CPU to get the utilization of
6522  *
6523  * The unit of the return value must be the one of capacity so we can compare
6524  * the utilization with the capacity of the CPU that is available for CFS task
6525  * (ie cpu_capacity).
6526  *
6527  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
6528  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
6529  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
6530  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
6531  * (arch_scale_freq_capacity()).
6532  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
6533  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
6534  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
6535  *
6536  * The estimated utilization of a CPU is defined to be the maximum between its
6537  * cfs_rq.avg.util_avg and the sum of the estimated utilization of the tasks
6538  * currently RUNNABLE on that CPU.
6539  * This allows to properly represent the expected utilization of a CPU which
6540  * has just got a big task running since a long sleep period. At the same time
6541  * however it preserves the benefits of the "blocked utilization" in
6542  * describing the potential for other tasks waking up on the same CPU.
6543  *
6544  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
6545  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
6546  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
6547  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
6548  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
6549  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
6550  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
6551  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
6552  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
6553  * migrations (scheduler-driven DVFS).
6554  *
6555  * Return: the (estimated) utilization for the specified CPU
6556  */
6557 static inline unsigned long cpu_util(int cpu)
6558 {
6559         struct cfs_rq *cfs_rq;
6560         unsigned int util;
6561
6562         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6563         util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6564
6565         if (sched_feat(UTIL_EST))
6566                 util = max(util, READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued));
6567
6568         return min_t(unsigned long, util, capacity_orig_of(cpu));
6569 }
6570
6571 /*
6572  * cpu_util_without: compute cpu utilization without any contributions from *p
6573  * @cpu: the CPU which utilization is requested
6574  * @p: the task which utilization should be discounted
6575  *
6576  * The utilization of a CPU is defined by the utilization of tasks currently
6577  * enqueued on that CPU as well as tasks which are currently sleeping after an
6578  * execution on that CPU.
6579  *
6580  * This method returns the utilization of the specified CPU by discounting the
6581  * utilization of the specified task, whenever the task is currently
6582  * contributing to the CPU utilization.
6583  */
6584 static unsigned long cpu_util_without(int cpu, struct task_struct *p)
6585 {
6586         struct cfs_rq *cfs_rq;
6587         unsigned int util;
6588
6589         /* Task has no contribution or is new */
6590         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
6591                 return cpu_util(cpu);
6592
6593         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6594         util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6595
6596         /* Discount task's util from CPU's util */
6597         lsub_positive(&util, task_util(p));
6598
6599         /*
6600          * Covered cases:
6601          *
6602          * a) if *p is the only task sleeping on this CPU, then:
6603          *      cpu_util (== task_util) > util_est (== 0)
6604          *    and thus we return:
6605          *      cpu_util_without = (cpu_util - task_util) = 0
6606          *
6607          * b) if other tasks are SLEEPING on this CPU, which is now exiting
6608          *    IDLE, then:
6609          *      cpu_util >= task_util
6610          *      cpu_util > util_est (== 0)
6611          *    and thus we discount *p's blocked utilization to return:
6612          *      cpu_util_without = (cpu_util - task_util) >= 0
6613          *
6614          * c) if other tasks are RUNNABLE on that CPU and
6615          *      util_est > cpu_util
6616          *    then we use util_est since it returns a more restrictive
6617          *    estimation of the spare capacity on that CPU, by just
6618          *    considering the expected utilization of tasks already
6619          *    runnable on that CPU.
6620          *
6621          * Cases a) and b) are covered by the above code, while case c) is
6622          * covered by the following code when estimated utilization is
6623          * enabled.
6624          */
6625         if (sched_feat(UTIL_EST)) {
6626                 unsigned int estimated =
6627                         READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued);
6628
6629                 /*
6630                  * Despite the following checks we still have a small window
6631                  * for a possible race, when an execl's select_task_rq_fair()
6632                  * races with LB's detach_task():
6633                  *
6634                  *   detach_task()
6635                  *     p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6636                  *     ---------------------------------- A
6637                  *     deactivate_task()                   \
6638                  *       dequeue_task()                     + RaceTime
6639                  *         util_est_dequeue()              /
6640                  *     ---------------------------------- B
6641                  *
6642                  * The additional check on "current == p" it's required to
6643                  * properly fix the execl regression and it helps in further
6644                  * reducing the chances for the above race.
6645                  */
6646                 if (unlikely(task_on_rq_queued(p) || current == p))
6647                         lsub_positive(&estimated, _task_util_est(p));
6648
6649                 util = max(util, estimated);
6650         }
6651
6652         /*
6653          * Utilization (estimated) can exceed the CPU capacity, thus let's
6654          * clamp to the maximum CPU capacity to ensure consistency with
6655          * the cpu_util call.
6656          */
6657         return min_t(unsigned long, util, capacity_orig_of(cpu));
6658 }
6659
6660 /*
6661  * Predicts what cpu_util(@cpu) would return if @p was migrated (and enqueued)
6662  * to @dst_cpu.
6663  */
6664 static unsigned long cpu_util_next(int cpu, struct task_struct *p, int dst_cpu)
6665 {
6666         struct cfs_rq *cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6667         unsigned long util_est, util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6668
6669         /*
6670          * If @p migrates from @cpu to another, remove its contribution. Or,
6671          * if @p migrates from another CPU to @cpu, add its contribution. In
6672          * the other cases, @cpu is not impacted by the migration, so the
6673          * util_avg should already be correct.
6674          */
6675         if (task_cpu(p) == cpu && dst_cpu != cpu)
6676                 lsub_positive(&util, task_util(p));
6677         else if (task_cpu(p) != cpu && dst_cpu == cpu)
6678                 util += task_util(p);
6679
6680         if (sched_feat(UTIL_EST)) {
6681                 util_est = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued);
6682
6683                 /*
6684                  * During wake-up, the task isn't enqueued yet and doesn't
6685                  * appear in the cfs_rq->avg.util_est.enqueued of any rq,
6686                  * so just add it (if needed) to "simulate" what will be
6687                  * cpu_util() after the task has been enqueued.
6688                  */
6689                 if (dst_cpu == cpu)
6690                         util_est += _task_util_est(p);
6691
6692                 util = max(util, util_est);
6693         }
6694
6695         return min(util, capacity_orig_of(cpu));
6696 }
6697
6698 /*
6699  * compute_energy(): Estimates the energy that @pd would consume if @p was
6700  * migrated to @dst_cpu. compute_energy() predicts what will be the utilization
6701  * landscape of @pd's CPUs after the task migration, and uses the Energy Model
6702  * to compute what would be the energy if we decided to actually migrate that
6703  * task.
6704  */
6705 static long
6706 compute_energy(struct task_struct *p, int dst_cpu, struct perf_domain *pd)
6707 {
6708         struct cpumask *pd_mask = perf_domain_span(pd);
6709         unsigned long cpu_cap = arch_scale_cpu_capacity(cpumask_first(pd_mask));
6710         unsigned long max_util = 0, sum_util = 0;
6711         unsigned long _cpu_cap = cpu_cap;
6712         int cpu;
6713
6714         _cpu_cap -= arch_scale_thermal_pressure(cpumask_first(pd_mask));
6715
6716         /*
6717          * The capacity state of CPUs of the current rd can be driven by CPUs
6718          * of another rd if they belong to the same pd. So, account for the
6719          * utilization of these CPUs too by masking pd with cpu_online_mask
6720          * instead of the rd span.
6721          *
6722          * If an entire pd is outside of the current rd, it will not appear in
6723          * its pd list and will not be accounted by compute_energy().
6724          */
6725         for_each_cpu_and(cpu, pd_mask, cpu_online_mask) {
6726                 unsigned long util_freq = cpu_util_next(cpu, p, dst_cpu);
6727                 unsigned long cpu_util, util_running = util_freq;
6728                 struct task_struct *tsk = NULL;
6729
6730                 /*
6731                  * When @p is placed on @cpu:
6732                  *
6733                  * util_running = max(cpu_util, cpu_util_est) +
6734                  *                max(task_util, _task_util_est)
6735                  *
6736                  * while cpu_util_next is: max(cpu_util + task_util,
6737                  *                             cpu_util_est + _task_util_est)
6738                  */
6739                 if (cpu == dst_cpu) {
6740                         tsk = p;
6741                         util_running =
6742                                 cpu_util_next(cpu, p, -1) + task_util_est(p);
6743                 }
6744
6745                 /*
6746                  * Busy time computation: utilization clamping is not
6747                  * required since the ratio (sum_util / cpu_capacity)
6748                  * is already enough to scale the EM reported power
6749                  * consumption at the (eventually clamped) cpu_capacity.
6750                  */
6751                 cpu_util = effective_cpu_util(cpu, util_running, cpu_cap,
6752                                               ENERGY_UTIL, NULL);
6753
6754                 sum_util += min(cpu_util, _cpu_cap);
6755
6756                 /*
6757                  * Performance domain frequency: utilization clamping
6758                  * must be considered since it affects the selection
6759                  * of the performance domain frequency.
6760                  * NOTE: in case RT tasks are running, by default the
6761                  * FREQUENCY_UTIL's utilization can be max OPP.
6762                  */
6763                 cpu_util = effective_cpu_util(cpu, util_freq, cpu_cap,
6764                                               FREQUENCY_UTIL, tsk);
6765                 max_util = max(max_util, min(cpu_util, _cpu_cap));
6766         }
6767
6768         return em_cpu_energy(pd->em_pd, max_util, sum_util, _cpu_cap);
6769 }
6770
6771 /*
6772  * find_energy_efficient_cpu(): Find most energy-efficient target CPU for the
6773  * waking task. find_energy_efficient_cpu() looks for the CPU with maximum
6774  * spare capacity in each performance domain and uses it as a potential
6775  * candidate to execute the task. Then, it uses the Energy Model to figure
6776  * out which of the CPU candidates is the most energy-efficient.
6777  *
6778  * The rationale for this heuristic is as follows. In a performance domain,
6779  * all the most energy efficient CPU candidates (according to the Energy
6780  * Model) are those for which we'll request a low frequency. When there are
6781  * several CPUs for which the frequency request will be the same, we don't
6782  * have enough data to break the tie between them, because the Energy Model
6783  * only includes active power costs. With this model, if we assume that
6784  * frequency requests follow utilization (e.g. using schedutil), the CPU with
6785  * the maximum spare capacity in a performance domain is guaranteed to be among
6786  * the best candidates of the performance domain.
6787  *
6788  * In practice, it could be preferable from an energy standpoint to pack
6789  * small tasks on a CPU in order to let other CPUs go in deeper idle states,
6790  * but that could also hurt our chances to go cluster idle, and we have no
6791  * ways to tell with the current Energy Model if this is actually a good
6792  * idea or not. So, find_energy_efficient_cpu() basically favors
6793  * cluster-packing, and spreading inside a cluster. That should at least be
6794  * a good thing for latency, and this is consistent with the idea that most
6795  * of the energy savings of EAS come from the asymmetry of the system, and
6796  * not so much from breaking the tie between identical CPUs. That's also the
6797  * reason why EAS is enabled in the topology code only for systems where
6798  * SD_ASYM_CPUCAPACITY is set.
6799  *
6800  * NOTE: Forkees are not accepted in the energy-aware wake-up path because
6801  * they don't have any useful utilization data yet and it's not possible to
6802  * forecast their impact on energy consumption. Consequently, they will be
6803  * placed by find_idlest_cpu() on the least loaded CPU, which might turn out
6804  * to be energy-inefficient in some use-cases. The alternative would be to
6805  * bias new tasks towards specific types of CPUs first, or to try to infer
6806  * their util_avg from the parent task, but those heuristics could hurt
6807  * other use-cases too. So, until someone finds a better way to solve this,
6808  * let's keep things simple by re-using the existing slow path.
6809  */
6810 static int find_energy_efficient_cpu(struct task_struct *p, int prev_cpu)
6811 {
6812         unsigned long prev_delta = ULONG_MAX, best_delta = ULONG_MAX;
6813         struct root_domain *rd = cpu_rq(smp_processor_id())->rd;
6814         int cpu, best_energy_cpu = prev_cpu, target = -1;
6815         unsigned long cpu_cap, util, base_energy = 0;
6816         struct sched_domain *sd;
6817         struct perf_domain *pd;
6818
6819         rcu_read_lock();
6820         pd = rcu_dereference(rd->pd);
6821         if (!pd || READ_ONCE(rd->overutilized))
6822                 goto unlock;
6823
6824         /*
6825          * Energy-aware wake-up happens on the lowest sched_domain starting
6826          * from sd_asym_cpucapacity spanning over this_cpu and prev_cpu.
6827          */
6828         sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_asym_cpucapacity));
6829         while (sd && !cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(sd)))
6830                 sd = sd->parent;
6831         if (!sd)
6832                 goto unlock;
6833
6834         target = prev_cpu;
6835
6836         sync_entity_load_avg(&p->se);
6837         if (!task_util_est(p))
6838                 goto unlock;
6839
6840         for (; pd; pd = pd->next) {
6841                 unsigned long cur_delta, spare_cap, max_spare_cap = 0;
6842                 bool compute_prev_delta = false;
6843                 unsigned long base_energy_pd;
6844                 int max_spare_cap_cpu = -1;
6845
6846                 for_each_cpu_and(cpu, perf_domain_span(pd), sched_domain_span(sd)) {
6847                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
6848                                 continue;
6849
6850                         util = cpu_util_next(cpu, p, cpu);
6851                         cpu_cap = capacity_of(cpu);
6852                         spare_cap = cpu_cap;
6853                         lsub_positive(&spare_cap, util);
6854
6855                         /*
6856                          * Skip CPUs that cannot satisfy the capacity request.
6857                          * IOW, placing the task there would make the CPU
6858                          * overutilized. Take uclamp into account to see how
6859                          * much capacity we can get out of the CPU; this is
6860                          * aligned with sched_cpu_util().
6861                          */
6862                         util = uclamp_rq_util_with(cpu_rq(cpu), util, p);
6863                         if (!fits_capacity(util, cpu_cap))
6864                                 continue;
6865
6866                         if (cpu == prev_cpu) {
6867                                 /* Always use prev_cpu as a candidate. */
6868                                 compute_prev_delta = true;
6869                         } else if (spare_cap > max_spare_cap) {
6870                                 /*
6871                                  * Find the CPU with the maximum spare capacity
6872                                  * in the performance domain.
6873                                  */
6874                                 max_spare_cap = spare_cap;
6875                                 max_spare_cap_cpu = cpu;
6876                         }
6877                 }
6878
6879                 if (max_spare_cap_cpu < 0 && !compute_prev_delta)
6880                         continue;
6881
6882                 /* Compute the 'base' energy of the pd, without @p */
6883                 base_energy_pd = compute_energy(p, -1, pd);
6884                 base_energy += base_energy_pd;
6885
6886                 /* Evaluate the energy impact of using prev_cpu. */
6887                 if (compute_prev_delta) {
6888                         prev_delta = compute_energy(p, prev_cpu, pd);
6889                         if (prev_delta < base_energy_pd)
6890                                 goto unlock;
6891                         prev_delta -= base_energy_pd;
6892                         best_delta = min(best_delta, prev_delta);
6893                 }
6894
6895                 /* Evaluate the energy impact of using max_spare_cap_cpu. */
6896                 if (max_spare_cap_cpu >= 0) {
6897                         cur_delta = compute_energy(p, max_spare_cap_cpu, pd);
6898                         if (cur_delta < base_energy_pd)
6899                                 goto unlock;
6900                         cur_delta -= base_energy_pd;
6901                         if (cur_delta < best_delta) {
6902                                 best_delta = cur_delta;
6903                                 best_energy_cpu = max_spare_cap_cpu;
6904                         }
6905                 }
6906         }
6907         rcu_read_unlock();
6908
6909         /*
6910          * Pick the best CPU if prev_cpu cannot be used, or if it saves at
6911          * least 6% of the energy used by prev_cpu.
6912          */
6913         if ((prev_delta == ULONG_MAX) ||
6914             (prev_delta - best_delta) > ((prev_delta + base_energy) >> 4))
6915                 target = best_energy_cpu;
6916
6917         return target;
6918
6919 unlock:
6920         rcu_read_unlock();
6921
6922         return target;
6923 }
6924
6925 /*
6926  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
6927  * that have the relevant SD flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
6928  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
6929  *
6930  * Balances load by selecting the idlest CPU in the idlest group, or under
6931  * certain conditions an idle sibling CPU if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
6932  *
6933  * Returns the target CPU number.
6934  */
6935 static int
6936 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int wake_flags)
6937 {
6938         int sync = (wake_flags & WF_SYNC) && !(current->flags & PF_EXITING);
6939         struct sched_domain *tmp, *sd = NULL;
6940         int cpu = smp_processor_id();
6941         int new_cpu = prev_cpu;
6942         int want_affine = 0;
6943         /* SD_flags and WF_flags share the first nibble */
6944         int sd_flag = wake_flags & 0xF;
6945
6946         /*
6947          * required for stable ->cpus_allowed
6948          */
6949         lockdep_assert_held(&p->pi_lock);
6950         if (wake_flags & WF_TTWU) {
6951                 record_wakee(p);
6952
6953                 if (sched_energy_enabled()) {
6954                         new_cpu = find_energy_efficient_cpu(p, prev_cpu);
6955                         if (new_cpu >= 0)
6956                                 return new_cpu;
6957                         new_cpu = prev_cpu;
6958                 }
6959
6960                 want_affine = !wake_wide(p) && cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr);
6961         }
6962
6963         rcu_read_lock();
6964         for_each_domain(cpu, tmp) {
6965                 /*
6966                  * If both 'cpu' and 'prev_cpu' are part of this domain,
6967                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
6968                  */
6969                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
6970                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
6971                         if (cpu != prev_cpu)
6972                                 new_cpu = wake_affine(tmp, p, cpu, prev_cpu, sync);
6973
6974                         sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
6975                         break;
6976                 }
6977
6978                 if (tmp->flags & sd_flag)
6979                         sd = tmp;
6980                 else if (!want_affine)
6981                         break;
6982         }
6983
6984         if (unlikely(sd)) {
6985                 /* Slow path */
6986                 new_cpu = find_idlest_cpu(sd, p, cpu, prev_cpu, sd_flag);
6987         } else if (wake_flags & WF_TTWU) { /* XXX always ? */
6988                 /* Fast path */
6989                 new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
6990         }
6991         rcu_read_unlock();
6992
6993         return new_cpu;
6994 }
6995
6996 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
6997
6998 /*
6999  * Called immediately before a task is migrated to a new CPU; task_cpu(p) and
7000  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
7001  * previous CPU. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
7002  */
7003 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p, int new_cpu)
7004 {
7005         /*
7006          * As blocked tasks retain absolute vruntime the migration needs to
7007          * deal with this by subtracting the old and adding the new
7008          * min_vruntime -- the latter is done by enqueue_entity() when placing
7009          * the task on the new runqueue.
7010          */
7011         if (READ_ONCE(p->__state) == TASK_WAKING) {
7012                 struct sched_entity *se = &p->se;
7013                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7014                 u64 min_vruntime;
7015
7016 #ifndef CONFIG_64BIT
7017                 u64 min_vruntime_copy;
7018
7019                 do {
7020                         min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
7021                         smp_rmb();
7022                         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
7023                 } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
7024 #else
7025                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
7026 #endif
7027
7028                 se->vruntime -= min_vruntime;
7029         }
7030
7031         if (p->on_rq == TASK_ON_RQ_MIGRATING) {
7032                 /*
7033                  * In case of TASK_ON_RQ_MIGRATING we in fact hold the 'old'
7034                  * rq->lock and can modify state directly.
7035                  */
7036                 lockdep_assert_rq_held(task_rq(p));
7037                 detach_entity_cfs_rq(&p->se);
7038
7039         } else {
7040                 /*
7041                  * We are supposed to update the task to "current" time, then
7042                  * its up to date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we
7043                  * have difficulty in getting what current time is, so simply
7044                  * throw away the out-of-date time. This will result in the
7045                  * wakee task is less decayed, but giving the wakee more load
7046                  * sounds not bad.
7047                  */
7048                 remove_entity_load_avg(&p->se);
7049         }
7050
7051         /* Tell new CPU we are migrated */
7052         p->se.avg.last_update_time = 0;
7053
7054         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
7055         p->se.exec_start = 0;
7056
7057         update_scan_period(p, new_cpu);
7058 }
7059
7060 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
7061 {
7062         remove_entity_load_avg(&p->se);
7063 }
7064
7065 static int
7066 balance_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
7067 {
7068         if (rq->nr_running)
7069                 return 1;
7070
7071         return newidle_balance(rq, rf) != 0;
7072 }
7073 #endif /* CONFIG_SMP */
7074
7075 static unsigned long wakeup_gran(struct sched_entity *se)
7076 {
7077         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
7078
7079         /*
7080          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
7081          * to virtual-time in his units.
7082          *
7083          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
7084          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
7085          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
7086          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
7087          * be smaller, again penalizing the lighter task.
7088          *
7089          * This is especially important for buddies when the leftmost
7090          * task is higher priority than the buddy.
7091          */
7092         return calc_delta_fair(gran, se);
7093 }
7094
7095 /*
7096  * Should 'se' preempt 'curr'.
7097  *
7098  *             |s1
7099  *        |s2
7100  *   |s3
7101  *         g
7102  *      |<--->|c
7103  *
7104  *  w(c, s1) = -1
7105  *  w(c, s2) =  0
7106  *  w(c, s3) =  1
7107  *
7108  */
7109 static int
7110 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
7111 {
7112         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
7113
7114         if (vdiff <= 0)
7115                 return -1;
7116
7117         gran = wakeup_gran(se);
7118         if (vdiff > gran)
7119                 return 1;
7120
7121         return 0;
7122 }
7123
7124 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
7125 {
7126         for_each_sched_entity(se) {
7127                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
7128                         return;
7129                 if (se_is_idle(se))
7130                         return;
7131                 cfs_rq_of(se)->last = se;
7132         }
7133 }
7134
7135 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
7136 {
7137         for_each_sched_entity(se) {
7138                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
7139                         return;
7140                 if (se_is_idle(se))
7141                         return;
7142                 cfs_rq_of(se)->next = se;
7143         }
7144 }
7145
7146 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
7147 {
7148         for_each_sched_entity(se)
7149                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
7150 }
7151
7152 /*
7153  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
7154  */
7155 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
7156 {
7157         struct task_struct *curr = rq->curr;
7158         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
7159         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
7160         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
7161         int next_buddy_marked = 0;
7162         int cse_is_idle, pse_is_idle;
7163
7164         if (unlikely(se == pse))
7165                 return;
7166
7167         /*
7168          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
7169          * unconditionally check_preempt_curr() after an enqueue (which may have
7170          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
7171          * next-buddy nomination below.
7172          */
7173         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
7174                 return;
7175
7176         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
7177                 set_next_buddy(pse);
7178                 next_buddy_marked = 1;
7179         }
7180
7181         /*
7182          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
7183          * wake up path.
7184          *
7185          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
7186          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
7187          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
7188          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
7189          * below.
7190          */
7191         if (test_tsk_need_resched(curr))
7192                 return;
7193
7194         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
7195         if (unlikely(task_has_idle_policy(curr)) &&
7196             likely(!task_has_idle_policy(p)))
7197                 goto preempt;
7198
7199         /*
7200          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
7201          * is driven by the tick):
7202          */
7203         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
7204                 return;
7205
7206         find_matching_se(&se, &pse);
7207         BUG_ON(!pse);
7208
7209         cse_is_idle = se_is_idle(se);
7210         pse_is_idle = se_is_idle(pse);
7211
7212         /*
7213          * Preempt an idle group in favor of a non-idle group (and don't preempt
7214          * in the inverse case).
7215          */
7216         if (cse_is_idle && !pse_is_idle)
7217                 goto preempt;
7218         if (cse_is_idle != pse_is_idle)
7219                 return;
7220
7221         update_curr(cfs_rq_of(se));
7222         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
7223                 /*
7224                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
7225                  * triggering this preemption.
7226                  */
7227                 if (!next_buddy_marked)
7228                         set_next_buddy(pse);
7229                 goto preempt;
7230         }
7231
7232         return;
7233
7234 preempt:
7235         resched_curr(rq);
7236         /*
7237          * Only set the backward buddy when the current task is still
7238          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
7239          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
7240          * point, either of which can * drop the rq lock.
7241          *
7242          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
7243          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
7244          */
7245         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
7246                 return;
7247
7248         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
7249                 set_last_buddy(se);
7250 }
7251
7252 #ifdef CONFIG_SMP
7253 static struct task_struct *pick_task_fair(struct rq *rq)
7254 {
7255         struct sched_entity *se;
7256         struct cfs_rq *cfs_rq;
7257
7258 again:
7259         cfs_rq = &rq->cfs;
7260         if (!cfs_rq->nr_running)
7261                 return NULL;
7262
7263         do {
7264                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
7265
7266                 /* When we pick for a remote RQ, we'll not have done put_prev_entity() */
7267                 if (curr) {
7268                         if (curr->on_rq)
7269                                 update_curr(cfs_rq);
7270                         else
7271                                 curr = NULL;
7272
7273                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
7274                                 goto again;
7275                 }
7276
7277                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
7278                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7279         } while (cfs_rq);
7280
7281         return task_of(se);
7282 }
7283 #endif
7284
7285 struct task_struct *
7286 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
7287 {
7288         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
7289         struct sched_entity *se;
7290         struct task_struct *p;
7291         int new_tasks;
7292
7293 again:
7294         if (!sched_fair_runnable(rq))
7295                 goto idle;
7296
7297 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7298         if (!prev || prev->sched_class != &fair_sched_class)
7299                 goto simple;
7300
7301         /*
7302          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
7303          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
7304          *
7305          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
7306          * hierarchy, only change the part that actually changes.
7307          */
7308
7309         do {
7310                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
7311
7312                 /*
7313                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
7314                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
7315                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
7316                  * forget we've ever seen it.
7317                  */
7318                 if (curr) {
7319                         if (curr->on_rq)
7320                                 update_curr(cfs_rq);
7321                         else
7322                                 curr = NULL;
7323
7324                         /*
7325                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
7326                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
7327                          * Therefore the nr_running test will indeed
7328                          * be correct.
7329                          */
7330                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq))) {
7331                                 cfs_rq = &rq->cfs;
7332
7333                                 if (!cfs_rq->nr_running)
7334                                         goto idle;
7335
7336                                 goto simple;
7337                         }
7338                 }
7339
7340                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
7341                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7342         } while (cfs_rq);
7343
7344         p = task_of(se);
7345
7346         /*
7347          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
7348          * is a different task than we started out with, try and touch the
7349          * least amount of cfs_rqs.
7350          */
7351         if (prev != p) {
7352                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
7353
7354                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
7355                         int se_depth = se->depth;
7356                         int pse_depth = pse->depth;
7357
7358                         if (se_depth <= pse_depth) {
7359                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
7360                                 pse = parent_entity(pse);
7361                         }
7362                         if (se_depth >= pse_depth) {
7363                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
7364                                 se = parent_entity(se);
7365                         }
7366                 }
7367
7368                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
7369                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7370         }
7371
7372         goto done;
7373 simple:
7374 #endif
7375         if (prev)
7376                 put_prev_task(rq, prev);
7377
7378         do {
7379                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
7380                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7381                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7382         } while (cfs_rq);
7383
7384         p = task_of(se);
7385
7386 done: __maybe_unused;
7387 #ifdef CONFIG_SMP
7388         /*
7389          * Move the next running task to the front of
7390          * the list, so our cfs_tasks list becomes MRU
7391          * one.
7392          */
7393         list_move(&p->se.group_node, &rq->cfs_tasks);
7394 #endif
7395
7396         if (hrtick_enabled_fair(rq))
7397                 hrtick_start_fair(rq, p);
7398
7399         update_misfit_status(p, rq);
7400
7401         return p;
7402
7403 idle:
7404         if (!rf)
7405                 return NULL;
7406
7407         new_tasks = newidle_balance(rq, rf);
7408
7409         /*
7410          * Because newidle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
7411          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
7412          * must re-start the pick_next_entity() loop.
7413          */
7414         if (new_tasks < 0)
7415                 return RETRY_TASK;
7416
7417         if (new_tasks > 0)
7418                 goto again;
7419
7420         /*
7421          * rq is about to be idle, check if we need to update the
7422          * lost_idle_time of clock_pelt
7423          */
7424         update_idle_rq_clock_pelt(rq);
7425
7426         return NULL;
7427 }
7428
7429 static struct task_struct *__pick_next_task_fair(struct rq *rq)
7430 {
7431         return pick_next_task_fair(rq, NULL, NULL);
7432 }
7433
7434 /*
7435  * Account for a descheduled task:
7436  */
7437 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
7438 {
7439         struct sched_entity *se = &prev->se;
7440         struct cfs_rq *cfs_rq;
7441
7442         for_each_sched_entity(se) {
7443                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7444                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
7445         }
7446 }
7447
7448 /*
7449  * sched_yield() is very simple
7450  *
7451  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
7452  */
7453 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
7454 {
7455         struct task_struct *curr = rq->curr;
7456         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
7457         struct sched_entity *se = &curr->se;
7458
7459         /*
7460          * Are we the only task in the tree?
7461          */
7462         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
7463                 return;
7464
7465         clear_buddies(cfs_rq, se);
7466
7467         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
7468                 update_rq_clock(rq);
7469                 /*
7470                  * Update run-time statistics of the 'current'.
7471                  */
7472                 update_curr(cfs_rq);
7473                 /*
7474                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
7475                  * so we don't do microscopic update in schedule()
7476                  * and double the fastpath cost.
7477                  */
7478                 rq_clock_skip_update(rq);
7479         }
7480
7481         set_skip_buddy(se);
7482 }
7483
7484 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7485 {
7486         struct sched_entity *se = &p->se;
7487
7488         /* throttled hierarchies are not runnable */
7489         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
7490                 return false;
7491
7492         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
7493         set_next_buddy(se);
7494
7495         yield_task_fair(rq);
7496
7497         return true;
7498 }
7499
7500 #ifdef CONFIG_SMP
7501 /**************************************************
7502  * Fair scheduling class load-balancing methods.
7503  *
7504  * BASICS
7505  *
7506  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
7507  * per-CPU scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
7508  * time to each task. This is expressed in the following equation:
7509  *
7510  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
7511  *
7512  * Where W_i,n is the n-th weight average for CPU i. The instantaneous weight
7513  * W_i,0 is defined as:
7514  *
7515  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
7516  *
7517  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on CPU i. This weight
7518  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
7519  *
7520  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
7521  * weight:
7522  *
7523  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
7524  *
7525  * C_i is the compute capacity of CPU i, typically it is the
7526  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
7527  * can also include other factors [XXX].
7528  *
7529  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
7530  * directly from (1):
7531  *
7532  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
7533  *
7534  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
7535  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
7536  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
7537  *
7538  * [XXX expand on:
7539  *     - infeasible weights;
7540  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
7541  *
7542  *
7543  * SCHED DOMAINS
7544  *
7545  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
7546  * for all i,j solution, we create a tree of CPUs that follows the hardware
7547  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
7548  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of CPUs going up the
7549  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
7550  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of CPUs in
7551  * the groups.
7552  *
7553  * This yields:
7554  *
7555  *     log_2 n     1     n
7556  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
7557  *     i = 0      2^i   2^i
7558  *                               `- size of each group
7559  *         |         |     `- number of CPUs doing load-balance
7560  *         |         `- freq
7561  *         `- sum over all levels
7562  *
7563  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
7564  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
7565  *
7566  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
7567  * to every other CPU in at most O(log n) steps:
7568  *
7569  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
7570  *
7571  *             log_2 n
7572  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
7573  *             k = 0
7574  *
7575  * And you'll find that:
7576  *
7577  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
7578  *
7579  * Showing there's indeed a path between every CPU in at most O(log n) steps.
7580  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
7581  * of:
7582  *
7583  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
7584  *
7585  *
7586  * WORK CONSERVING
7587  *
7588  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
7589  * balancing is more aggressive and has the newly idle CPU iterate up the domain
7590  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
7591  *
7592  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
7593  * time.
7594  *
7595  * [XXX more?]
7596  *
7597  *
7598  * CGROUPS
7599  *
7600  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
7601  *
7602  *                                s_k,i
7603  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
7604  *                                 S_k
7605  *
7606  * Where
7607  *
7608  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
7609  *
7610  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on CPU i.
7611  *
7612  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
7613  * property.
7614  *
7615  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
7616  *      rewrite all of this once again.]
7617  */
7618
7619 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
7620
7621 enum fbq_type { regular, remote, all };
7622
7623 /*
7624  * 'group_type' describes the group of CPUs at the moment of load balancing.
7625  *
7626  * The enum is ordered by pulling priority, with the group with lowest priority
7627  * first so the group_type can simply be compared when selecting the busiest
7628  * group. See update_sd_pick_busiest().
7629  */
7630 enum group_type {
7631         /* The group has spare capacity that can be used to run more tasks.  */
7632         group_has_spare = 0,
7633         /*
7634          * The group is fully used and the tasks don't compete for more CPU
7635          * cycles. Nevertheless, some tasks might wait before running.
7636          */
7637         group_fully_busy,
7638         /*
7639          * SD_ASYM_CPUCAPACITY only: One task doesn't fit with CPU's capacity
7640          * and must be migrated to a more powerful CPU.
7641          */
7642         group_misfit_task,
7643         /*
7644          * SD_ASYM_PACKING only: One local CPU with higher capacity is available,
7645          * and the task should be migrated to it instead of running on the
7646          * current CPU.
7647          */
7648         group_asym_packing,
7649         /*
7650          * The tasks' affinity constraints previously prevented the scheduler
7651          * from balancing the load across the system.
7652          */
7653         group_imbalanced,
7654         /*
7655          * The CPU is overloaded and can't provide expected CPU cycles to all
7656          * tasks.
7657          */
7658         group_overloaded
7659 };
7660
7661 enum migration_type {
7662         migrate_load = 0,
7663         migrate_util,
7664         migrate_task,
7665         migrate_misfit
7666 };
7667
7668 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
7669 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
7670 #define LBF_DST_PINNED  0x04
7671 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
7672 #define LBF_ACTIVE_LB   0x10
7673
7674 struct lb_env {
7675         struct sched_domain     *sd;
7676
7677         struct rq               *src_rq;
7678         int                     src_cpu;
7679
7680         int                     dst_cpu;
7681         struct rq               *dst_rq;
7682
7683         struct cpumask          *dst_grpmask;
7684         int                     new_dst_cpu;
7685         enum cpu_idle_type      idle;
7686         long                    imbalance;
7687         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
7688         struct cpumask          *cpus;
7689
7690         unsigned int            flags;
7691
7692         unsigned int            loop;
7693         unsigned int            loop_break;
7694         unsigned int            loop_max;
7695
7696         enum fbq_type           fbq_type;
7697         enum migration_type     migration_type;
7698         struct list_head        tasks;
7699 };
7700
7701 /*
7702  * Is this task likely cache-hot:
7703  */
7704 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7705 {
7706         s64 delta;
7707
7708         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
7709
7710         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
7711                 return 0;
7712
7713         if (unlikely(task_has_idle_policy(p)))
7714                 return 0;
7715
7716         /* SMT siblings share cache */
7717         if (env->sd->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY)
7718                 return 0;
7719
7720         /*
7721          * Buddy candidates are cache hot:
7722          */
7723         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
7724                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
7725                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
7726                 return 1;
7727
7728         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
7729                 return 1;
7730
7731         /*
7732          * Don't migrate task if the task's cookie does not match
7733          * with the destination CPU's core cookie.
7734          */
7735         if (!sched_core_cookie_match(cpu_rq(env->dst_cpu), p))
7736                 return 1;
7737
7738         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
7739                 return 0;
7740
7741         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
7742
7743         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
7744 }
7745
7746 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7747 /*
7748  * Returns 1, if task migration degrades locality
7749  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
7750  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
7751  */
7752 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7753 {
7754         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
7755         unsigned long src_weight, dst_weight;
7756         int src_nid, dst_nid, dist;
7757
7758         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
7759                 return -1;
7760
7761         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
7762                 return -1;
7763
7764         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
7765         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
7766
7767         if (src_nid == dst_nid)
7768                 return -1;
7769
7770         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
7771         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
7772                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
7773                         return 1;
7774                 else
7775                         return -1;
7776         }
7777
7778         /* Encourage migration to the preferred node. */
7779         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
7780                 return 0;
7781
7782         /* Leaving a core idle is often worse than degrading locality. */
7783         if (env->idle == CPU_IDLE)
7784                 return -1;
7785
7786         dist = node_distance(src_nid, dst_nid);
7787         if (numa_group) {
7788                 src_weight = group_weight(p, src_nid, dist);
7789                 dst_weight = group_weight(p, dst_nid, dist);
7790         } else {
7791                 src_weight = task_weight(p, src_nid, dist);
7792                 dst_weight = task_weight(p, dst_nid, dist);
7793         }
7794
7795         return dst_weight < src_weight;
7796 }
7797
7798 #else
7799 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
7800                                              struct lb_env *env)
7801 {
7802         return -1;
7803 }
7804 #endif
7805
7806 /*
7807  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
7808  */
7809 static
7810 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7811 {
7812         int tsk_cache_hot;
7813
7814         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
7815
7816         /*
7817          * We do not migrate tasks that are:
7818          * 1) throttled_lb_pair, or
7819          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_ptr, or
7820          * 3) running (obviously), or
7821          * 4) are cache-hot on their current CPU.
7822          */
7823         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
7824                 return 0;
7825
7826         /* Disregard pcpu kthreads; they are where they need to be. */
7827         if (kthread_is_per_cpu(p))
7828                 return 0;
7829
7830         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, p->cpus_ptr)) {
7831                 int cpu;
7832
7833                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
7834
7835                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
7836
7837                 /*
7838                  * Remember if this task can be migrated to any other CPU in
7839                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
7840                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
7841                  *
7842                  * Avoid computing new_dst_cpu
7843                  * - for NEWLY_IDLE
7844                  * - if we have already computed one in current iteration
7845                  * - if it's an active balance
7846                  */
7847                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE ||
7848                     env->flags & (LBF_DST_PINNED | LBF_ACTIVE_LB))
7849                         return 0;
7850
7851                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs: */
7852                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
7853                         if (cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr)) {
7854                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
7855                                 env->new_dst_cpu = cpu;
7856                                 break;
7857                         }
7858                 }
7859
7860                 return 0;
7861         }
7862
7863         /* Record that we found at least one task that could run on dst_cpu */
7864         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
7865
7866         if (task_running(env->src_rq, p)) {
7867                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_running);
7868                 return 0;
7869         }
7870
7871         /*
7872          * Aggressive migration if:
7873          * 1) active balance
7874          * 2) destination numa is preferred
7875          * 3) task is cache cold, or
7876          * 4) too many balance attempts have failed.
7877          */
7878         if (env->flags & LBF_ACTIVE_LB)
7879                 return 1;
7880
7881         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
7882         if (tsk_cache_hot == -1)
7883                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
7884
7885         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
7886             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
7887                 if (tsk_cache_hot == 1) {
7888                         schedstat_inc(env->sd->lb_hot_gained[env->idle]);
7889                         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_forced_migrations);
7890                 }
7891                 return 1;
7892         }
7893
7894         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
7895         return 0;
7896 }
7897
7898 /*
7899  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
7900  */
7901 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7902 {
7903         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
7904
7905         deactivate_task(env->src_rq, p, DEQUEUE_NOCLOCK);
7906         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
7907 }
7908
7909 /*
7910  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
7911  * part of active balancing operations within "domain".
7912  *
7913  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
7914  */
7915 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
7916 {
7917         struct task_struct *p;
7918
7919         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
7920
7921         list_for_each_entry_reverse(p,
7922                         &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
7923                 if (!can_migrate_task(p, env))
7924                         continue;
7925
7926                 detach_task(p, env);
7927
7928                 /*
7929                  * Right now, this is only the second place where
7930                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
7931                  * so we can safely collect stats here rather than
7932                  * inside detach_tasks().
7933                  */
7934                 schedstat_inc(env->sd->lb_gained[env->idle]);
7935                 return p;
7936         }
7937         return NULL;
7938 }
7939
7940 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
7941
7942 /*
7943  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance load/util/tasks from
7944  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
7945  *
7946  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
7947  */
7948 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
7949 {
7950         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
7951         unsigned long util, load;
7952         struct task_struct *p;
7953         int detached = 0;
7954
7955         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
7956
7957         /*
7958          * Source run queue has been emptied by another CPU, clear
7959          * LBF_ALL_PINNED flag as we will not test any task.
7960          */
7961         if (env->src_rq->nr_running <= 1) {
7962                 env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
7963                 return 0;
7964         }
7965
7966         if (env->imbalance <= 0)
7967                 return 0;
7968
7969         while (!list_empty(tasks)) {
7970                 /*
7971                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
7972                  * which could at worst lead to a livelock crash.
7973                  */
7974                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
7975                         break;
7976
7977                 p = list_last_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7978
7979                 env->loop++;
7980                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
7981                 if (env->loop > env->loop_max)
7982                         break;
7983
7984                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
7985                 if (env->loop > env->loop_break) {
7986                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
7987                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
7988                         break;
7989                 }
7990
7991                 if (!can_migrate_task(p, env))
7992                         goto next;
7993
7994                 switch (env->migration_type) {
7995                 case migrate_load:
7996                         /*
7997                          * Depending of the number of CPUs and tasks and the
7998                          * cgroup hierarchy, task_h_load() can return a null
7999                          * value. Make sure that env->imbalance decreases
8000                          * otherwise detach_tasks() will stop only after
8001                          * detaching up to loop_max tasks.
8002                          */
8003                         load = max_t(unsigned long, task_h_load(p), 1);
8004
8005                         if (sched_feat(LB_MIN) &&
8006                             load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
8007                                 goto next;
8008
8009                         /*
8010                          * Make sure that we don't migrate too much load.
8011                          * Nevertheless, let relax the constraint if
8012                          * scheduler fails to find a good waiting task to
8013                          * migrate.
8014                          */
8015                         if (shr_bound(load, env->sd->nr_balance_failed) > env->imbalance)
8016                                 goto next;
8017
8018                         env->imbalance -= load;
8019                         break;
8020
8021                 case migrate_util:
8022                         util = task_util_est(p);
8023
8024                         if (util > env->imbalance)
8025                                 goto next;
8026
8027                         env->imbalance -= util;
8028                         break;
8029
8030                 case migrate_task:
8031                         env->imbalance--;
8032                         break;
8033
8034                 case migrate_misfit:
8035                         /* This is not a misfit task */
8036                         if (task_fits_capacity(p, capacity_of(env->src_cpu)))
8037                                 goto next;
8038
8039                         env->imbalance = 0;
8040                         break;
8041                 }
8042
8043                 detach_task(p, env);
8044                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
8045
8046                 detached++;
8047
8048 #ifdef CONFIG_PREEMPTION
8049                 /*
8050                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
8051                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
8052                  * the critical section.
8053                  */
8054                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
8055                         break;
8056 #endif
8057
8058                 /*
8059                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
8060                  * load/util/tasks.
8061                  */
8062                 if (env->imbalance <= 0)
8063                         break;
8064
8065                 continue;
8066 next:
8067                 list_move(&p->se.group_node, tasks);
8068         }
8069
8070         /*
8071          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
8072          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
8073          * than inside detach_one_task().
8074          */
8075         schedstat_add(env->sd->lb_gained[env->idle], detached);
8076
8077         return detached;
8078 }
8079
8080 /*
8081  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
8082  */
8083 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8084 {
8085         lockdep_assert_rq_held(rq);
8086
8087         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
8088         activate_task(rq, p, ENQUEUE_NOCLOCK);
8089         check_preempt_curr(rq, p, 0);
8090 }
8091
8092 /*
8093  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
8094  * its new rq.
8095  */
8096 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8097 {
8098         struct rq_flags rf;
8099
8100         rq_lock(rq, &rf);
8101         update_rq_clock(rq);
8102         attach_task(rq, p);
8103         rq_unlock(rq, &rf);
8104 }
8105
8106 /*
8107  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
8108  * new rq.
8109  */
8110 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
8111 {
8112         struct list_head *tasks = &env->tasks;
8113         struct task_struct *p;
8114         struct rq_flags rf;
8115
8116         rq_lock(env->dst_rq, &rf);
8117         update_rq_clock(env->dst_rq);
8118
8119         while (!list_empty(tasks)) {
8120                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
8121                 list_del_init(&p->se.group_node);
8122
8123                 attach_task(env->dst_rq, p);
8124         }
8125
8126         rq_unlock(env->dst_rq, &rf);
8127 }
8128
8129 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8130 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq)
8131 {
8132         if (cfs_rq->avg.load_avg)
8133                 return true;
8134
8135         if (cfs_rq->avg.util_avg)
8136                 return true;
8137
8138         return false;
8139 }
8140
8141 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq)
8142 {
8143         if (READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg))
8144                 return true;
8145
8146         if (READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg))
8147                 return true;
8148
8149         if (thermal_load_avg(rq))
8150                 return true;
8151
8152 #ifdef CONFIG_HAVE_SCHED_AVG_IRQ
8153         if (READ_ONCE(rq->avg_irq.util_avg))
8154                 return true;
8155 #endif
8156
8157         return false;
8158 }
8159
8160 static inline void update_blocked_load_tick(struct rq *rq)
8161 {
8162         WRITE_ONCE(rq->last_blocked_load_update_tick, jiffies);
8163 }
8164
8165 static inline void update_blocked_load_status(struct rq *rq, bool has_blocked)
8166 {
8167         if (!has_blocked)
8168                 rq->has_blocked_load = 0;
8169 }
8170 #else
8171 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
8172 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq) { return false; }
8173 static inline void update_blocked_load_tick(struct rq *rq) {}
8174 static inline void update_blocked_load_status(struct rq *rq, bool has_blocked) {}
8175 #endif
8176
8177 static bool __update_blocked_others(struct rq *rq, bool *done)
8178 {
8179         const struct sched_class *curr_class;
8180         u64 now = rq_clock_pelt(rq);
8181         unsigned long thermal_pressure;
8182         bool decayed;
8183
8184         /*
8185          * update_load_avg() can call cpufreq_update_util(). Make sure that RT,
8186          * DL and IRQ signals have been updated before updating CFS.
8187          */
8188         curr_class = rq->curr->sched_class;
8189
8190         thermal_pressure = arch_scale_thermal_pressure(cpu_of(rq));
8191
8192         decayed = update_rt_rq_load_avg(now, rq, curr_class == &rt_sched_class) |
8193                   update_dl_rq_load_avg(now, rq, curr_class == &dl_sched_class) |
8194                   update_thermal_load_avg(rq_clock_thermal(rq), rq, thermal_pressure) |
8195                   update_irq_load_avg(rq, 0);
8196
8197         if (others_have_blocked(rq))
8198                 *done = false;
8199
8200         return decayed;
8201 }
8202
8203 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8204
8205 static bool __update_blocked_fair(struct rq *rq, bool *done)
8206 {
8207         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
8208         bool decayed = false;
8209         int cpu = cpu_of(rq);
8210
8211         /*
8212          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
8213          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
8214          */
8215         for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos) {
8216                 struct sched_entity *se;
8217
8218                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq)) {
8219                         update_tg_load_avg(cfs_rq);
8220
8221                         if (cfs_rq == &rq->cfs)
8222                                 decayed = true;
8223                 }
8224
8225                 /* Propagate pending load changes to the parent, if any: */
8226                 se = cfs_rq->tg->se[cpu];
8227                 if (se && !skip_blocked_update(se))
8228                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
8229
8230                 /*
8231                  * There can be a lot of idle CPU cgroups.  Don't let fully
8232                  * decayed cfs_rqs linger on the list.
8233                  */
8234                 if (cfs_rq_is_decayed(cfs_rq))
8235                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
8236
8237                 /* Don't need periodic decay once load/util_avg are null */
8238                 if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
8239                         *done = false;
8240         }
8241
8242         return decayed;
8243 }
8244
8245 /*
8246  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
8247  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
8248  * group is a fraction of its parents load.
8249  */
8250 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
8251 {
8252         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
8253         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
8254         unsigned long now = jiffies;
8255         unsigned long load;
8256
8257         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
8258                 return;
8259
8260         WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, NULL);
8261         for_each_sched_entity(se) {
8262                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8263                 WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, se);
8264                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
8265                         break;
8266         }
8267
8268         if (!se) {
8269                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
8270                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
8271         }
8272
8273         while ((se = READ_ONCE(cfs_rq->h_load_next)) != NULL) {
8274                 load = cfs_rq->h_load;
8275                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
8276                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
8277                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
8278                 cfs_rq->h_load = load;
8279                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
8280         }
8281 }
8282
8283 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
8284 {
8285         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
8286
8287         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
8288         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
8289                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
8290 }
8291 #else
8292 static bool __update_blocked_fair(struct rq *rq, bool *done)
8293 {
8294         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
8295         bool decayed;
8296
8297         decayed = update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq);
8298         if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
8299                 *done = false;
8300
8301         return decayed;
8302 }
8303
8304 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
8305 {
8306         return p->se.avg.load_avg;
8307 }
8308 #endif
8309
8310 static void update_blocked_averages(int cpu)
8311 {
8312         bool decayed = false, done = true;
8313         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8314         struct rq_flags rf;
8315
8316         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
8317         update_blocked_load_tick(rq);
8318         update_rq_clock(rq);
8319
8320         decayed |= __update_blocked_others(rq, &done);
8321         decayed |= __update_blocked_fair(rq, &done);
8322
8323         update_blocked_load_status(rq, !done);
8324         if (decayed)
8325                 cpufreq_update_util(rq, 0);
8326         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
8327 }
8328
8329 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
8330
8331 /*
8332  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
8333  */
8334 struct sg_lb_stats {
8335         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
8336         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
8337         unsigned long group_capacity;
8338         unsigned long group_util; /* Total utilization over the CPUs of the group */
8339         unsigned long group_runnable; /* Total runnable time over the CPUs of the group */
8340         unsigned int sum_nr_running; /* Nr of tasks running in the group */
8341         unsigned int sum_h_nr_running; /* Nr of CFS tasks running in the group */
8342         unsigned int idle_cpus;
8343         unsigned int group_weight;
8344         enum group_type group_type;
8345         unsigned int group_asym_packing; /* Tasks should be moved to preferred CPU */
8346         unsigned long group_misfit_task_load; /* A CPU has a task too big for its capacity */
8347 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8348         unsigned int nr_numa_running;
8349         unsigned int nr_preferred_running;
8350 #endif
8351 };
8352
8353 /*
8354  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
8355  *               during load balancing.
8356  */
8357 struct sd_lb_stats {
8358         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
8359         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
8360         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
8361         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
8362         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
8363         unsigned int prefer_sibling; /* tasks should go to sibling first */
8364
8365         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
8366         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
8367 };
8368
8369 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
8370 {
8371         /*
8372          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
8373          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
8374          * We must however set busiest_stat::group_type and
8375          * busiest_stat::idle_cpus to the worst busiest group because
8376          * update_sd_pick_busiest() reads these before assignment.
8377          */
8378         *sds = (struct sd_lb_stats){
8379                 .busiest = NULL,
8380                 .local = NULL,
8381                 .total_load = 0UL,
8382                 .total_capacity = 0UL,
8383                 .busiest_stat = {
8384                         .idle_cpus = UINT_MAX,
8385                         .group_type = group_has_spare,
8386                 },
8387         };
8388 }
8389
8390 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
8391 {
8392         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8393         unsigned long max = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
8394         unsigned long used, free;
8395         unsigned long irq;
8396
8397         irq = cpu_util_irq(rq);
8398
8399         if (unlikely(irq >= max))
8400                 return 1;
8401
8402         /*
8403          * avg_rt.util_avg and avg_dl.util_avg track binary signals
8404          * (running and not running) with weights 0 and 1024 respectively.
8405          * avg_thermal.load_avg tracks thermal pressure and the weighted
8406          * average uses the actual delta max capacity(load).
8407          */
8408         used = READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg);
8409         used += READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg);
8410         used += thermal_load_avg(rq);
8411
8412         if (unlikely(used >= max))
8413                 return 1;
8414
8415         free = max - used;
8416
8417         return scale_irq_capacity(free, irq, max);
8418 }
8419
8420 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
8421 {
8422         unsigned long capacity = scale_rt_capacity(cpu);
8423         struct sched_group *sdg = sd->groups;
8424
8425         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
8426
8427         if (!capacity)
8428                 capacity = 1;
8429
8430         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
8431         trace_sched_cpu_capacity_tp(cpu_rq(cpu));
8432
8433         sdg->sgc->capacity = capacity;
8434         sdg->sgc->min_capacity = capacity;
8435         sdg->sgc->max_capacity = capacity;
8436 }
8437
8438 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
8439 {
8440         struct sched_domain *child = sd->child;
8441         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
8442         unsigned long capacity, min_capacity, max_capacity;
8443         unsigned long interval;
8444
8445         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
8446         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
8447         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
8448
8449         if (!child) {
8450                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
8451                 return;
8452         }
8453
8454         capacity = 0;
8455         min_capacity = ULONG_MAX;
8456         max_capacity = 0;
8457
8458         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
8459                 /*
8460                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
8461                  * span the current group.
8462                  */
8463
8464                 for_each_cpu(cpu, sched_group_span(sdg)) {
8465                         unsigned long cpu_cap = capacity_of(cpu);
8466
8467                         capacity += cpu_cap;
8468                         min_capacity = min(cpu_cap, min_capacity);
8469                         max_capacity = max(cpu_cap, max_capacity);
8470                 }
8471         } else  {
8472                 /*
8473                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
8474                  * span the current group.
8475                  */
8476
8477                 group = child->groups;
8478                 do {
8479                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
8480
8481                         capacity += sgc->capacity;
8482                         min_capacity = min(sgc->min_capacity, min_capacity);
8483                         max_capacity = max(sgc->max_capacity, max_capacity);
8484                         group = group->next;
8485                 } while (group != child->groups);
8486         }
8487
8488         sdg->sgc->capacity = capacity;
8489         sdg->sgc->min_capacity = min_capacity;
8490         sdg->sgc->max_capacity = max_capacity;
8491 }
8492
8493 /*
8494  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
8495  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
8496  * Return true is the capacity is reduced
8497  */
8498 static inline int
8499 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
8500 {
8501         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
8502                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
8503 }
8504
8505 /*
8506  * Check whether a rq has a misfit task and if it looks like we can actually
8507  * help that task: we can migrate the task to a CPU of higher capacity, or
8508  * the task's current CPU is heavily pressured.
8509  */
8510 static inline int check_misfit_status(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
8511 {
8512         return rq->misfit_task_load &&
8513                 (rq->cpu_capacity_orig < rq->rd->max_cpu_capacity ||
8514                  check_cpu_capacity(rq, sd));
8515 }
8516
8517 /*
8518  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
8519  * groups is inadequate due to ->cpus_ptr constraints.
8520  *
8521  * Imagine a situation of two groups of 4 CPUs each and 4 tasks each with a
8522  * cpumask covering 1 CPU of the first group and 3 CPUs of the second group.
8523  * Something like:
8524  *
8525  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
8526  *              *     * * *
8527  *
8528  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
8529  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
8530  * cpu 3 and leave one of the CPUs in the second group unused.
8531  *
8532  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
8533  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
8534  * moving tasks due to affinity constraints.
8535  *
8536  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
8537  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
8538  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
8539  * to create an effective group imbalance.
8540  *
8541  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
8542  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
8543  * subtle and fragile situation.
8544  */
8545
8546 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
8547 {
8548         return group->sgc->imbalance;
8549 }
8550
8551 /*
8552  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
8553  * be used by some tasks.
8554  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
8555  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
8556  * available capacity for CFS tasks.
8557  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
8558  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
8559  * capacity in meaningful for the load balancer.
8560  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
8561  * any benefit for the load balance.
8562  */
8563 static inline bool
8564 group_has_capacity(unsigned int imbalance_pct, struct sg_lb_stats *sgs)
8565 {
8566         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
8567                 return true;
8568
8569         if ((sgs->group_capacity * imbalance_pct) <
8570                         (sgs->group_runnable * 100))
8571                 return false;
8572
8573         if ((sgs->group_capacity * 100) >
8574                         (sgs->group_util * imbalance_pct))
8575                 return true;
8576
8577         return false;
8578 }
8579
8580 /*
8581  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
8582  *  handle.
8583  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
8584  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
8585  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
8586  *  false.
8587  */
8588 static inline bool
8589 group_is_overloaded(unsigned int imbalance_pct, struct sg_lb_stats *sgs)
8590 {
8591         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
8592                 return false;
8593
8594         if ((sgs->group_capacity * 100) <
8595                         (sgs->group_util * imbalance_pct))
8596                 return true;
8597
8598         if ((sgs->group_capacity * imbalance_pct) <
8599                         (sgs->group_runnable * 100))
8600                 return true;
8601
8602         return false;
8603 }
8604
8605 static inline enum
8606 group_type group_classify(unsigned int imbalance_pct,
8607                           struct sched_group *group,
8608                           struct sg_lb_stats *sgs)
8609 {
8610         if (group_is_overloaded(imbalance_pct, sgs))
8611                 return group_overloaded;
8612
8613         if (sg_imbalanced(group))
8614                 return group_imbalanced;
8615
8616         if (sgs->group_asym_packing)
8617                 return group_asym_packing;
8618
8619         if (sgs->group_misfit_task_load)
8620                 return group_misfit_task;
8621
8622         if (!group_has_capacity(imbalance_pct, sgs))
8623                 return group_fully_busy;
8624
8625         return group_has_spare;
8626 }
8627
8628 /**
8629  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
8630  * @env: The load balancing environment.
8631  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
8632  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
8633  * @sg_status: Holds flag indicating the status of the sched_group
8634  */
8635 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
8636                                       struct sched_group *group,
8637                                       struct sg_lb_stats *sgs,
8638                                       int *sg_status)
8639 {
8640         int i, nr_running, local_group;
8641
8642         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
8643
8644         local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(group));
8645
8646         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
8647                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8648
8649                 sgs->group_load += cpu_load(rq);
8650                 sgs->group_util += cpu_util(i);
8651                 sgs->group_runnable += cpu_runnable(rq);
8652                 sgs->sum_h_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
8653
8654                 nr_running = rq->nr_running;
8655                 sgs->sum_nr_running += nr_running;
8656
8657                 if (nr_running > 1)
8658                         *sg_status |= SG_OVERLOAD;
8659
8660                 if (cpu_overutilized(i))
8661                         *sg_status |= SG_OVERUTILIZED;
8662
8663 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8664                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
8665                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
8666 #endif
8667                 /*
8668                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
8669                  */
8670                 if (!nr_running && idle_cpu(i)) {
8671                         sgs->idle_cpus++;
8672                         /* Idle cpu can't have misfit task */
8673                         continue;
8674                 }
8675
8676                 if (local_group)
8677                         continue;
8678
8679                 /* Check for a misfit task on the cpu */
8680                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
8681                     sgs->group_misfit_task_load < rq->misfit_task_load) {
8682                         sgs->group_misfit_task_load = rq->misfit_task_load;
8683                         *sg_status |= SG_OVERLOAD;
8684                 }
8685         }
8686
8687         /* Check if dst CPU is idle and preferred to this group */
8688         if (env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING &&
8689             env->idle != CPU_NOT_IDLE &&
8690             sgs->sum_h_nr_running &&
8691             sched_asym_prefer(env->dst_cpu, group->asym_prefer_cpu)) {
8692                 sgs->group_asym_packing = 1;
8693         }
8694
8695         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
8696
8697         sgs->group_weight = group->group_weight;
8698
8699         sgs->group_type = group_classify(env->sd->imbalance_pct, group, sgs);
8700
8701         /* Computing avg_load makes sense only when group is overloaded */
8702         if (sgs->group_type == group_overloaded)
8703                 sgs->avg_load = (sgs->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8704                                 sgs->group_capacity;
8705 }
8706
8707 /**
8708  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
8709  * @env: The load balancing environment.
8710  * @sds: sched_domain statistics
8711  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
8712  * @sgs: sched_group statistics
8713  *
8714  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
8715  * busiest group.
8716  *
8717  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
8718  * busiest group. %false otherwise.
8719  */
8720 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
8721                                    struct sd_lb_stats *sds,
8722                                    struct sched_group *sg,
8723                                    struct sg_lb_stats *sgs)
8724 {
8725         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
8726
8727         /* Make sure that there is at least one task to pull */
8728         if (!sgs->sum_h_nr_running)
8729                 return false;
8730
8731         /*
8732          * Don't try to pull misfit tasks we can't help.
8733          * We can use max_capacity here as reduction in capacity on some
8734          * CPUs in the group should either be possible to resolve
8735          * internally or be covered by avg_load imbalance (eventually).
8736          */
8737         if (sgs->group_type == group_misfit_task &&
8738             (!capacity_greater(capacity_of(env->dst_cpu), sg->sgc->max_capacity) ||
8739              sds->local_stat.group_type != group_has_spare))
8740                 return false;
8741
8742         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
8743                 return true;
8744
8745         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
8746                 return false;
8747
8748         /*
8749          * The candidate and the current busiest group are the same type of
8750          * group. Let check which one is the busiest according to the type.
8751          */
8752
8753         switch (sgs->group_type) {
8754         case group_overloaded:
8755                 /* Select the overloaded group with highest avg_load. */
8756                 if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
8757                         return false;
8758                 break;
8759
8760         case group_imbalanced:
8761                 /*
8762                  * Select the 1st imbalanced group as we don't have any way to
8763                  * choose one more than another.
8764                  */
8765                 return false;
8766
8767         case group_asym_packing:
8768                 /* Prefer to move from lowest priority CPU's work */
8769                 if (sched_asym_prefer(sg->asym_prefer_cpu, sds->busiest->asym_prefer_cpu))
8770                         return false;
8771                 break;
8772
8773         case group_misfit_task:
8774                 /*
8775                  * If we have more than one misfit sg go with the biggest
8776                  * misfit.
8777                  */
8778                 if (sgs->group_misfit_task_load < busiest->group_misfit_task_load)
8779                         return false;
8780                 break;
8781
8782         case group_fully_busy:
8783                 /*
8784                  * Select the fully busy group with highest avg_load. In
8785                  * theory, there is no need to pull task from such kind of
8786                  * group because tasks have all compute capacity that they need
8787                  * but we can still improve the overall throughput by reducing
8788                  * contention when accessing shared HW resources.
8789                  *
8790                  * XXX for now avg_load is not computed and always 0 so we
8791                  * select the 1st one.
8792                  */
8793                 if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
8794                         return false;
8795                 break;
8796
8797         case group_has_spare:
8798                 /*
8799                  * Select not overloaded group with lowest number of idle cpus
8800                  * and highest number of running tasks. We could also compare
8801                  * the spare capacity which is more stable but it can end up
8802                  * that the group has less spare capacity but finally more idle
8803                  * CPUs which means less opportunity to pull tasks.
8804                  */
8805                 if (sgs->idle_cpus > busiest->idle_cpus)
8806                         return false;
8807                 else if ((sgs->idle_cpus == busiest->idle_cpus) &&
8808                          (sgs->sum_nr_running <= busiest->sum_nr_running))
8809                         return false;
8810
8811                 break;
8812         }
8813
8814         /*
8815          * Candidate sg has no more than one task per CPU and has higher
8816          * per-CPU capacity. Migrating tasks to less capable CPUs may harm
8817          * throughput. Maximize throughput, power/energy consequences are not
8818          * considered.
8819          */
8820         if ((env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY) &&
8821             (sgs->group_type <= group_fully_busy) &&
8822             (capacity_greater(sg->sgc->min_capacity, capacity_of(env->dst_cpu))))
8823                 return false;
8824
8825         return true;
8826 }
8827
8828 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8829 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8830 {
8831         if (sgs->sum_h_nr_running > sgs->nr_numa_running)
8832                 return regular;
8833         if (sgs->sum_h_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
8834                 return remote;
8835         return all;
8836 }
8837
8838 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8839 {
8840         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
8841                 return regular;
8842         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
8843                 return remote;
8844         return all;
8845 }
8846 #else
8847 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8848 {
8849         return all;
8850 }
8851
8852 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8853 {
8854         return regular;
8855 }
8856 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
8857
8858
8859 struct sg_lb_stats;
8860
8861 /*
8862  * task_running_on_cpu - return 1 if @p is running on @cpu.
8863  */
8864
8865 static unsigned int task_running_on_cpu(int cpu, struct task_struct *p)
8866 {
8867         /* Task has no contribution or is new */
8868         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
8869                 return 0;
8870
8871         if (task_on_rq_queued(p))
8872                 return 1;
8873
8874         return 0;
8875 }
8876
8877 /**
8878  * idle_cpu_without - would a given CPU be idle without p ?
8879  * @cpu: the processor on which idleness is tested.
8880  * @p: task which should be ignored.
8881  *
8882  * Return: 1 if the CPU would be idle. 0 otherwise.
8883  */
8884 static int idle_cpu_without(int cpu, struct task_struct *p)
8885 {
8886         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8887
8888         if (rq->curr != rq->idle && rq->curr != p)
8889                 return 0;
8890
8891         /*
8892          * rq->nr_running can't be used but an updated version without the
8893          * impact of p on cpu must be used instead. The updated nr_running
8894          * be computed and tested before calling idle_cpu_without().
8895          */
8896
8897 #ifdef CONFIG_SMP
8898         if (rq->ttwu_pending)
8899                 return 0;
8900 #endif
8901
8902         return 1;
8903 }
8904
8905 /*
8906  * update_sg_wakeup_stats - Update sched_group's statistics for wakeup.
8907  * @sd: The sched_domain level to look for idlest group.
8908  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
8909  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
8910  * @p: The task for which we look for the idlest group/CPU.
8911  */
8912 static inline void update_sg_wakeup_stats(struct sched_domain *sd,
8913                                           struct sched_group *group,
8914                                           struct sg_lb_stats *sgs,
8915                                           struct task_struct *p)
8916 {
8917         int i, nr_running;
8918
8919         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
8920
8921         for_each_cpu(i, sched_group_span(group)) {
8922                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8923                 unsigned int local;
8924
8925                 sgs->group_load += cpu_load_without(rq, p);
8926                 sgs->group_util += cpu_util_without(i, p);
8927                 sgs->group_runnable += cpu_runnable_without(rq, p);
8928                 local = task_running_on_cpu(i, p);
8929                 sgs->sum_h_nr_running += rq->cfs.h_nr_running - local;
8930
8931                 nr_running = rq->nr_running - local;
8932                 sgs->sum_nr_running += nr_running;
8933
8934                 /*
8935                  * No need to call idle_cpu_without() if nr_running is not 0
8936                  */
8937                 if (!nr_running && idle_cpu_without(i, p))
8938                         sgs->idle_cpus++;
8939
8940         }
8941
8942         /* Check if task fits in the group */
8943         if (sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
8944             !task_fits_capacity(p, group->sgc->max_capacity)) {
8945                 sgs->group_misfit_task_load = 1;
8946         }
8947
8948         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
8949
8950         sgs->group_weight = group->group_weight;
8951
8952         sgs->group_type = group_classify(sd->imbalance_pct, group, sgs);
8953
8954         /*
8955          * Computing avg_load makes sense only when group is fully busy or
8956          * overloaded
8957          */
8958         if (sgs->group_type == group_fully_busy ||
8959                 sgs->group_type == group_overloaded)
8960                 sgs->avg_load = (sgs->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8961                                 sgs->group_capacity;
8962 }
8963
8964 static bool update_pick_idlest(struct sched_group *idlest,
8965                                struct sg_lb_stats *idlest_sgs,
8966                                struct sched_group *group,
8967                                struct sg_lb_stats *sgs)
8968 {
8969         if (sgs->group_type < idlest_sgs->group_type)
8970                 return true;
8971
8972         if (sgs->group_type > idlest_sgs->group_type)
8973                 return false;
8974
8975         /*
8976          * The candidate and the current idlest group are the same type of
8977          * group. Let check which one is the idlest according to the type.
8978          */
8979
8980         switch (sgs->group_type) {
8981         case group_overloaded:
8982         case group_fully_busy:
8983                 /* Select the group with lowest avg_load. */
8984                 if (idlest_sgs->avg_load <= sgs->avg_load)
8985                         return false;
8986                 break;
8987
8988         case group_imbalanced:
8989         case group_asym_packing:
8990                 /* Those types are not used in the slow wakeup path */
8991                 return false;
8992
8993         case group_misfit_task:
8994                 /* Select group with the highest max capacity */
8995                 if (idlest->sgc->max_capacity >= group->sgc->max_capacity)
8996                         return false;
8997                 break;
8998
8999         case group_has_spare:
9000                 /* Select group with most idle CPUs */
9001                 if (idlest_sgs->idle_cpus > sgs->idle_cpus)
9002                         return false;
9003
9004                 /* Select group with lowest group_util */
9005                 if (idlest_sgs->idle_cpus == sgs->idle_cpus &&
9006                         idlest_sgs->group_util <= sgs->group_util)
9007                         return false;
9008
9009                 break;
9010         }
9011
9012         return true;
9013 }
9014
9015 /*
9016  * Allow a NUMA imbalance if busy CPUs is less than 25% of the domain.
9017  * This is an approximation as the number of running tasks may not be
9018  * related to the number of busy CPUs due to sched_setaffinity.
9019  */
9020 static inline bool
9021 allow_numa_imbalance(unsigned int running, unsigned int weight)
9022 {
9023         return (running < (weight >> 2));
9024 }
9025
9026 /*
9027  * find_idlest_group() finds and returns the least busy CPU group within the
9028  * domain.
9029  *
9030  * Assumes p is allowed on at least one CPU in sd.
9031  */
9032 static struct sched_group *
9033 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int this_cpu)
9034 {
9035         struct sched_group *idlest = NULL, *local = NULL, *group = sd->groups;
9036         struct sg_lb_stats local_sgs, tmp_sgs;
9037         struct sg_lb_stats *sgs;
9038         unsigned long imbalance;
9039         struct sg_lb_stats idlest_sgs = {
9040                         .avg_load = UINT_MAX,
9041                         .group_type = group_overloaded,
9042         };
9043
9044         do {
9045                 int local_group;
9046
9047                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
9048                 if (!cpumask_intersects(sched_group_span(group),
9049                                         p->cpus_ptr))
9050                         continue;
9051
9052                 /* Skip over this group if no cookie matched */
9053                 if (!sched_group_cookie_match(cpu_rq(this_cpu), p, group))
9054                         continue;
9055
9056                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
9057                                                sched_group_span(group));
9058
9059                 if (local_group) {
9060                         sgs = &local_sgs;
9061                         local = group;
9062                 } else {
9063                         sgs = &tmp_sgs;
9064                 }
9065
9066                 update_sg_wakeup_stats(sd, group, sgs, p);
9067
9068                 if (!local_group && update_pick_idlest(idlest, &idlest_sgs, group, sgs)) {
9069                         idlest = group;
9070                         idlest_sgs = *sgs;
9071                 }
9072
9073         } while (group = group->next, group != sd->groups);
9074
9075
9076         /* There is no idlest group to push tasks to */
9077         if (!idlest)
9078                 return NULL;
9079
9080         /* The local group has been skipped because of CPU affinity */
9081         if (!local)
9082                 return idlest;
9083
9084         /*
9085          * If the local group is idler than the selected idlest group
9086          * don't try and push the task.
9087          */
9088         if (local_sgs.group_type < idlest_sgs.group_type)
9089                 return NULL;
9090
9091         /*
9092          * If the local group is busier than the selected idlest group
9093          * try and push the task.
9094          */
9095         if (local_sgs.group_type > idlest_sgs.group_type)
9096                 return idlest;
9097
9098         switch (local_sgs.group_type) {
9099         case group_overloaded:
9100         case group_fully_busy:
9101
9102                 /* Calculate allowed imbalance based on load */
9103                 imbalance = scale_load_down(NICE_0_LOAD) *
9104                                 (sd->imbalance_pct-100) / 100;
9105
9106                 /*
9107                  * When comparing groups across NUMA domains, it's possible for
9108                  * the local domain to be very lightly loaded relative to the
9109                  * remote domains but "imbalance" skews the comparison making
9110                  * remote CPUs look much more favourable. When considering
9111                  * cross-domain, add imbalance to the load on the remote node
9112                  * and consider staying local.
9113                  */
9114
9115                 if ((sd->flags & SD_NUMA) &&
9116                     ((idlest_sgs.avg_load + imbalance) >= local_sgs.avg_load))
9117                         return NULL;
9118
9119                 /*
9120                  * If the local group is less loaded than the selected
9121                  * idlest group don't try and push any tasks.
9122                  */
9123                 if (idlest_sgs.avg_load >= (local_sgs.avg_load + imbalance))
9124                         return NULL;
9125
9126                 if (100 * local_sgs.avg_load <= sd->imbalance_pct * idlest_sgs.avg_load)
9127                         return NULL;
9128                 break;
9129
9130         case group_imbalanced:
9131         case group_asym_packing:
9132                 /* Those type are not used in the slow wakeup path */
9133                 return NULL;
9134
9135         case group_misfit_task:
9136                 /* Select group with the highest max capacity */
9137                 if (local->sgc->max_capacity >= idlest->sgc->max_capacity)
9138                         return NULL;
9139                 break;
9140
9141         case group_has_spare:
9142                 if (sd->flags & SD_NUMA) {
9143 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9144                         int idlest_cpu;
9145                         /*
9146                          * If there is spare capacity at NUMA, try to select
9147                          * the preferred node
9148                          */
9149                         if (cpu_to_node(this_cpu) == p->numa_preferred_nid)
9150                                 return NULL;
9151
9152                         idlest_cpu = cpumask_first(sched_group_span(idlest));
9153                         if (cpu_to_node(idlest_cpu) == p->numa_preferred_nid)
9154                                 return idlest;
9155 #endif
9156                         /*
9157                          * Otherwise, keep the task close to the wakeup source
9158                          * and improve locality if the number of running tasks
9159                          * would remain below threshold where an imbalance is
9160                          * allowed. If there is a real need of migration,
9161                          * periodic load balance will take care of it.
9162                          */
9163                         if (allow_numa_imbalance(local_sgs.sum_nr_running + 1, local_sgs.group_weight))
9164                                 return NULL;
9165                 }
9166
9167                 /*
9168                  * Select group with highest number of idle CPUs. We could also
9169                  * compare the utilization which is more stable but it can end
9170                  * up that the group has less spare capacity but finally more
9171                  * idle CPUs which means more opportunity to run task.
9172                  */
9173                 if (local_sgs.idle_cpus >= idlest_sgs.idle_cpus)
9174                         return NULL;
9175                 break;
9176         }
9177
9178         return idlest;
9179 }
9180
9181 static void update_idle_cpu_scan(struct lb_env *env,
9182                                  unsigned long sum_util)
9183 {
9184         struct sched_domain_shared *sd_share;
9185         int llc_weight, pct;
9186         u64 x, y, tmp;
9187         /*
9188          * Update the number of CPUs to scan in LLC domain, which could
9189          * be used as a hint in select_idle_cpu(). The update of sd_share
9190          * could be expensive because it is within a shared cache line.
9191          * So the write of this hint only occurs during periodic load
9192          * balancing, rather than CPU_NEWLY_IDLE, because the latter
9193          * can fire way more frequently than the former.
9194          */
9195         if (!sched_feat(SIS_UTIL) || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
9196                 return;
9197
9198         llc_weight = per_cpu(sd_llc_size, env->dst_cpu);
9199         if (env->sd->span_weight != llc_weight)
9200                 return;
9201
9202         sd_share = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, env->dst_cpu));
9203         if (!sd_share)
9204                 return;
9205
9206         /*
9207          * The number of CPUs to search drops as sum_util increases, when
9208          * sum_util hits 85% or above, the scan stops.
9209          * The reason to choose 85% as the threshold is because this is the
9210          * imbalance_pct(117) when a LLC sched group is overloaded.
9211          *
9212          * let y = SCHED_CAPACITY_SCALE - p * x^2                       [1]
9213          * and y'= y / SCHED_CAPACITY_SCALE
9214          *
9215          * x is the ratio of sum_util compared to the CPU capacity:
9216          * x = sum_util / (llc_weight * SCHED_CAPACITY_SCALE)
9217          * y' is the ratio of CPUs to be scanned in the LLC domain,
9218          * and the number of CPUs to scan is calculated by:
9219          *
9220          * nr_scan = llc_weight * y'                                    [2]
9221          *
9222          * When x hits the threshold of overloaded, AKA, when
9223          * x = 100 / pct, y drops to 0. According to [1],
9224          * p should be SCHED_CAPACITY_SCALE * pct^2 / 10000
9225          *
9226          * Scale x by SCHED_CAPACITY_SCALE:
9227          * x' = sum_util / llc_weight;                                  [3]
9228          *
9229          * and finally [1] becomes:
9230          * y = SCHED_CAPACITY_SCALE -
9231          *     x'^2 * pct^2 / (10000 * SCHED_CAPACITY_SCALE)            [4]
9232          *
9233          */
9234         /* equation [3] */
9235         x = sum_util;
9236         do_div(x, llc_weight);
9237
9238         /* equation [4] */
9239         pct = env->sd->imbalance_pct;
9240         tmp = x * x * pct * pct;
9241         do_div(tmp, 10000 * SCHED_CAPACITY_SCALE);
9242         tmp = min_t(long, tmp, SCHED_CAPACITY_SCALE);
9243         y = SCHED_CAPACITY_SCALE - tmp;
9244
9245         /* equation [2] */
9246         y *= llc_weight;
9247         do_div(y, SCHED_CAPACITY_SCALE);
9248         if ((int)y != sd_share->nr_idle_scan)
9249                 WRITE_ONCE(sd_share->nr_idle_scan, (int)y);
9250 }
9251
9252 /**
9253  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
9254  * @env: The load balancing environment.
9255  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
9256  */
9257
9258 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
9259 {
9260         struct sched_domain *child = env->sd->child;
9261         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
9262         struct sg_lb_stats *local = &sds->local_stat;
9263         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
9264         unsigned long sum_util = 0;
9265         int sg_status = 0;
9266
9267         do {
9268                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
9269                 int local_group;
9270
9271                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(sg));
9272                 if (local_group) {
9273                         sds->local = sg;
9274                         sgs = local;
9275
9276                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
9277                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
9278                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
9279                 }
9280
9281                 update_sg_lb_stats(env, sg, sgs, &sg_status);
9282
9283                 if (local_group)
9284                         goto next_group;
9285
9286
9287                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
9288                         sds->busiest = sg;
9289                         sds->busiest_stat = *sgs;
9290                 }
9291
9292 next_group:
9293                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
9294                 sds->total_load += sgs->group_load;
9295                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
9296
9297                 sum_util += sgs->group_util;
9298                 sg = sg->next;
9299         } while (sg != env->sd->groups);
9300
9301         /* Tag domain that child domain prefers tasks go to siblings first */
9302         sds->prefer_sibling = child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING;
9303
9304
9305         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
9306                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
9307
9308         if (!env->sd->parent) {
9309                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
9310
9311                 /* update overload indicator if we are at root domain */
9312                 WRITE_ONCE(rd->overload, sg_status & SG_OVERLOAD);
9313
9314                 /* Update over-utilization (tipping point, U >= 0) indicator */
9315                 WRITE_ONCE(rd->overutilized, sg_status & SG_OVERUTILIZED);
9316                 trace_sched_overutilized_tp(rd, sg_status & SG_OVERUTILIZED);
9317         } else if (sg_status & SG_OVERUTILIZED) {
9318                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
9319
9320                 WRITE_ONCE(rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
9321                 trace_sched_overutilized_tp(rd, SG_OVERUTILIZED);
9322         }
9323
9324         update_idle_cpu_scan(env, sum_util);
9325 }
9326
9327 #define NUMA_IMBALANCE_MIN 2
9328
9329 static inline long adjust_numa_imbalance(int imbalance,
9330                                 int dst_running, int dst_weight)
9331 {
9332         if (!allow_numa_imbalance(dst_running, dst_weight))
9333                 return imbalance;
9334
9335         /*
9336          * Allow a small imbalance based on a simple pair of communicating
9337          * tasks that remain local when the destination is lightly loaded.
9338          */
9339         if (imbalance <= NUMA_IMBALANCE_MIN)
9340                 return 0;
9341
9342         return imbalance;
9343 }
9344
9345 /**
9346  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
9347  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
9348  * @env: load balance environment
9349  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
9350  */
9351 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
9352 {
9353         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
9354
9355         local = &sds->local_stat;
9356         busiest = &sds->busiest_stat;
9357
9358         if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
9359                 /* Set imbalance to allow misfit tasks to be balanced. */
9360                 env->migration_type = migrate_misfit;
9361                 env->imbalance = 1;
9362                 return;
9363         }
9364
9365         if (busiest->group_type == group_asym_packing) {
9366                 /*
9367                  * In case of asym capacity, we will try to migrate all load to
9368                  * the preferred CPU.
9369                  */
9370                 env->migration_type = migrate_task;
9371                 env->imbalance = busiest->sum_h_nr_running;
9372                 return;
9373         }
9374
9375         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
9376                 /*
9377                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
9378                  * to ensure CPU-load equilibrium, try to move any task to fix
9379                  * the imbalance. The next load balance will take care of
9380                  * balancing back the system.
9381                  */
9382                 env->migration_type = migrate_task;
9383                 env->imbalance = 1;
9384                 return;
9385         }
9386
9387         /*
9388          * Try to use spare capacity of local group without overloading it or
9389          * emptying busiest.
9390          */
9391         if (local->group_type == group_has_spare) {
9392                 if ((busiest->group_type > group_fully_busy) &&
9393                     !(env->sd->flags & SD_SHARE_PKG_RESOURCES)) {
9394                         /*
9395                          * If busiest is overloaded, try to fill spare
9396                          * capacity. This might end up creating spare capacity
9397                          * in busiest or busiest still being overloaded but
9398                          * there is no simple way to directly compute the
9399                          * amount of load to migrate in order to balance the
9400                          * system.
9401                          */
9402                         env->migration_type = migrate_util;
9403                         env->imbalance = max(local->group_capacity, local->group_util) -
9404                                          local->group_util;
9405
9406                         /*
9407                          * In some cases, the group's utilization is max or even
9408                          * higher than capacity because of migrations but the
9409                          * local CPU is (newly) idle. There is at least one
9410                          * waiting task in this overloaded busiest group. Let's
9411                          * try to pull it.
9412                          */
9413                         if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->imbalance == 0) {
9414                                 env->migration_type = migrate_task;
9415                                 env->imbalance = 1;
9416                         }
9417
9418                         return;
9419                 }
9420
9421                 if (busiest->group_weight == 1 || sds->prefer_sibling) {
9422                         unsigned int nr_diff = busiest->sum_nr_running;
9423                         /*
9424                          * When prefer sibling, evenly spread running tasks on
9425                          * groups.
9426                          */
9427                         env->migration_type = migrate_task;
9428                         lsub_positive(&nr_diff, local->sum_nr_running);
9429                         env->imbalance = nr_diff >> 1;
9430                 } else {
9431
9432                         /*
9433                          * If there is no overload, we just want to even the number of
9434                          * idle cpus.
9435                          */
9436                         env->migration_type = migrate_task;
9437                         env->imbalance = max_t(long, 0, (local->idle_cpus -
9438                                                  busiest->idle_cpus) >> 1);
9439                 }
9440
9441                 /* Consider allowing a small imbalance between NUMA groups */
9442                 if (env->sd->flags & SD_NUMA) {
9443                         env->imbalance = adjust_numa_imbalance(env->imbalance,
9444                                 local->sum_nr_running + 1, local->group_weight);
9445                 }
9446
9447                 return;
9448         }
9449
9450         /*
9451          * Local is fully busy but has to take more load to relieve the
9452          * busiest group
9453          */
9454         if (local->group_type < group_overloaded) {
9455                 /*
9456                  * Local will become overloaded so the avg_load metrics are
9457                  * finally needed.
9458                  */
9459
9460                 local->avg_load = (local->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9461                                   local->group_capacity;
9462
9463                 sds->avg_load = (sds->total_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9464                                 sds->total_capacity;
9465                 /*
9466                  * If the local group is more loaded than the selected
9467                  * busiest group don't try to pull any tasks.
9468                  */
9469                 if (local->avg_load >= busiest->avg_load) {
9470                         env->imbalance = 0;
9471                         return;
9472                 }
9473         }
9474
9475         /*
9476          * Both group are or will become overloaded and we're trying to get all
9477          * the CPUs to the average_load, so we don't want to push ourselves
9478          * above the average load, nor do we wish to reduce the max loaded CPU
9479          * below the average load. At the same time, we also don't want to
9480          * reduce the group load below the group capacity. Thus we look for
9481          * the minimum possible imbalance.
9482          */
9483         env->migration_type = migrate_load;
9484         env->imbalance = min(
9485                 (busiest->avg_load - sds->avg_load) * busiest->group_capacity,
9486                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
9487         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
9488 }
9489
9490 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
9491
9492 /*
9493  * Decision matrix according to the local and busiest group type:
9494  *
9495  * busiest \ local has_spare fully_busy misfit asym imbalanced overloaded
9496  * has_spare        nr_idle   balanced   N/A    N/A  balanced   balanced
9497  * fully_busy       nr_idle   nr_idle    N/A    N/A  balanced   balanced
9498  * misfit_task      force     N/A        N/A    N/A  force      force
9499  * asym_packing     force     force      N/A    N/A  force      force
9500  * imbalanced       force     force      N/A    N/A  force      force
9501  * overloaded       force     force      N/A    N/A  force      avg_load
9502  *
9503  * N/A :      Not Applicable because already filtered while updating
9504  *            statistics.
9505  * balanced : The system is balanced for these 2 groups.
9506  * force :    Calculate the imbalance as load migration is probably needed.
9507  * avg_load : Only if imbalance is significant enough.
9508  * nr_idle :  dst_cpu is not busy and the number of idle CPUs is quite
9509  *            different in groups.
9510  */
9511
9512 /**
9513  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
9514  * if there is an imbalance.
9515  *
9516  * Also calculates the amount of runnable load which should be moved
9517  * to restore balance.
9518  *
9519  * @env: The load balancing environment.
9520  *
9521  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
9522  */
9523 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
9524 {
9525         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
9526         struct sd_lb_stats sds;
9527
9528         init_sd_lb_stats(&sds);
9529
9530         /*
9531          * Compute the various statistics relevant for load balancing at
9532          * this level.
9533          */
9534         update_sd_lb_stats(env, &sds);
9535
9536         if (sched_energy_enabled()) {
9537                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
9538
9539                 if (rcu_dereference(rd->pd) && !READ_ONCE(rd->overutilized))
9540                         goto out_balanced;
9541         }
9542
9543         local = &sds.local_stat;
9544         busiest = &sds.busiest_stat;
9545
9546         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
9547         if (!sds.busiest)
9548                 goto out_balanced;
9549
9550         /* Misfit tasks should be dealt with regardless of the avg load */
9551         if (busiest->group_type == group_misfit_task)
9552                 goto force_balance;
9553
9554         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
9555         if (busiest->group_type == group_asym_packing)
9556                 goto force_balance;
9557
9558         /*
9559          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
9560          * work because they assume all things are equal, which typically
9561          * isn't true due to cpus_ptr constraints and the like.
9562          */
9563         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
9564                 goto force_balance;
9565
9566         /*
9567          * If the local group is busier than the selected busiest group
9568          * don't try and pull any tasks.
9569          */
9570         if (local->group_type > busiest->group_type)
9571                 goto out_balanced;
9572
9573         /*
9574          * When groups are overloaded, use the avg_load to ensure fairness
9575          * between tasks.
9576          */
9577         if (local->group_type == group_overloaded) {
9578                 /*
9579                  * If the local group is more loaded than the selected
9580                  * busiest group don't try to pull any tasks.
9581                  */
9582                 if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
9583                         goto out_balanced;
9584
9585                 /* XXX broken for overlapping NUMA groups */
9586                 sds.avg_load = (sds.total_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9587                                 sds.total_capacity;
9588
9589                 /*
9590                  * Don't pull any tasks if this group is already above the
9591                  * domain average load.
9592                  */
9593                 if (local->avg_load >= sds.avg_load)
9594                         goto out_balanced;
9595
9596                 /*
9597                  * If the busiest group is more loaded, use imbalance_pct to be
9598                  * conservative.
9599                  */
9600                 if (100 * busiest->avg_load <=
9601                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
9602                         goto out_balanced;
9603         }
9604
9605         /* Try to move all excess tasks to child's sibling domain */
9606         if (sds.prefer_sibling && local->group_type == group_has_spare &&
9607             busiest->sum_nr_running > local->sum_nr_running + 1)
9608                 goto force_balance;
9609
9610         if (busiest->group_type != group_overloaded) {
9611                 if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
9612                         /*
9613                          * If the busiest group is not overloaded (and as a
9614                          * result the local one too) but this CPU is already
9615                          * busy, let another idle CPU try to pull task.
9616                          */
9617                         goto out_balanced;
9618
9619                 if (busiest->group_weight > 1 &&
9620                     local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1))
9621                         /*
9622                          * If the busiest group is not overloaded
9623                          * and there is no imbalance between this and busiest
9624                          * group wrt idle CPUs, it is balanced. The imbalance
9625                          * becomes significant if the diff is greater than 1
9626                          * otherwise we might end up to just move the imbalance
9627                          * on another group. Of course this applies only if
9628                          * there is more than 1 CPU per group.
9629                          */
9630                         goto out_balanced;
9631
9632                 if (busiest->sum_h_nr_running == 1)
9633                         /*
9634                          * busiest doesn't have any tasks waiting to run
9635                          */
9636                         goto out_balanced;
9637         }
9638
9639 force_balance:
9640         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
9641         calculate_imbalance(env, &sds);
9642         return env->imbalance ? sds.busiest : NULL;
9643
9644 out_balanced:
9645         env->imbalance = 0;
9646         return NULL;
9647 }
9648
9649 /*
9650  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the CPUs in the group.
9651  */
9652 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
9653                                      struct sched_group *group)
9654 {
9655         struct rq *busiest = NULL, *rq;
9656         unsigned long busiest_util = 0, busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
9657         unsigned int busiest_nr = 0;
9658         int i;
9659
9660         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
9661                 unsigned long capacity, load, util;
9662                 unsigned int nr_running;
9663                 enum fbq_type rt;
9664
9665                 rq = cpu_rq(i);
9666                 rt = fbq_classify_rq(rq);
9667
9668                 /*
9669                  * We classify groups/runqueues into three groups:
9670                  *  - regular: there are !numa tasks
9671                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
9672                  *  - all:     there is no distinction
9673                  *
9674                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
9675                  * ignore those when there's better options.
9676                  *
9677                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
9678                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
9679                  * queue by moving tasks around inside the node.
9680                  *
9681                  * If we cannot move enough load due to this classification
9682                  * the next pass will adjust the group classification and
9683                  * allow migration of more tasks.
9684                  *
9685                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
9686                  */
9687                 if (rt > env->fbq_type)
9688                         continue;
9689
9690                 nr_running = rq->cfs.h_nr_running;
9691                 if (!nr_running)
9692                         continue;
9693
9694                 capacity = capacity_of(i);
9695
9696                 /*
9697                  * For ASYM_CPUCAPACITY domains, don't pick a CPU that could
9698                  * eventually lead to active_balancing high->low capacity.
9699                  * Higher per-CPU capacity is considered better than balancing
9700                  * average load.
9701                  */
9702                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
9703                     !capacity_greater(capacity_of(env->dst_cpu), capacity) &&
9704                     nr_running == 1)
9705                         continue;
9706
9707                 switch (env->migration_type) {
9708                 case migrate_load:
9709                         /*
9710                          * When comparing with load imbalance, use cpu_load()
9711                          * which is not scaled with the CPU capacity.
9712                          */
9713                         load = cpu_load(rq);
9714
9715                         if (nr_running == 1 && load > env->imbalance &&
9716                             !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
9717                                 break;
9718
9719                         /*
9720                          * For the load comparisons with the other CPUs,
9721                          * consider the cpu_load() scaled with the CPU
9722                          * capacity, so that the load can be moved away
9723                          * from the CPU that is potentially running at a
9724                          * lower capacity.
9725                          *
9726                          * Thus we're looking for max(load_i / capacity_i),
9727                          * crosswise multiplication to rid ourselves of the
9728                          * division works out to:
9729                          * load_i * capacity_j > load_j * capacity_i;
9730                          * where j is our previous maximum.
9731                          */
9732                         if (load * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
9733                                 busiest_load = load;
9734                                 busiest_capacity = capacity;
9735                                 busiest = rq;
9736                         }
9737                         break;
9738
9739                 case migrate_util:
9740                         util = cpu_util(cpu_of(rq));
9741
9742                         /*
9743                          * Don't try to pull utilization from a CPU with one
9744                          * running task. Whatever its utilization, we will fail
9745                          * detach the task.
9746                          */
9747                         if (nr_running <= 1)
9748                                 continue;
9749
9750                         if (busiest_util < util) {
9751                                 busiest_util = util;
9752                                 busiest = rq;
9753                         }
9754                         break;
9755
9756                 case migrate_task:
9757                         if (busiest_nr < nr_running) {
9758                                 busiest_nr = nr_running;
9759                                 busiest = rq;
9760                         }
9761                         break;
9762
9763                 case migrate_misfit:
9764                         /*
9765                          * For ASYM_CPUCAPACITY domains with misfit tasks we
9766                          * simply seek the "biggest" misfit task.
9767                          */
9768                         if (rq->misfit_task_load > busiest_load) {
9769                                 busiest_load = rq->misfit_task_load;
9770                                 busiest = rq;
9771                         }
9772
9773                         break;
9774
9775                 }
9776         }
9777
9778         return busiest;
9779 }
9780
9781 /*
9782  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
9783  * so long as it is large enough.
9784  */
9785 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
9786
9787 static inline bool
9788 asym_active_balance(struct lb_env *env)
9789 {
9790         /*
9791          * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
9792          * lower priority CPUs in order to pack all tasks in the
9793          * highest priority CPUs.
9794          */
9795         return env->idle != CPU_NOT_IDLE && (env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING) &&
9796                sched_asym_prefer(env->dst_cpu, env->src_cpu);
9797 }
9798
9799 static inline bool
9800 imbalanced_active_balance(struct lb_env *env)
9801 {
9802         struct sched_domain *sd = env->sd;
9803
9804         /*
9805          * The imbalanced case includes the case of pinned tasks preventing a fair
9806          * distribution of the load on the system but also the even distribution of the
9807          * threads on a system with spare capacity
9808          */
9809         if ((env->migration_type == migrate_task) &&
9810             (sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2))
9811                 return 1;
9812
9813         return 0;
9814 }
9815
9816 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
9817 {
9818         struct sched_domain *sd = env->sd;
9819
9820         if (asym_active_balance(env))
9821                 return 1;
9822
9823         if (imbalanced_active_balance(env))
9824                 return 1;
9825
9826         /*
9827          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
9828          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
9829          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
9830          * available on dst_cpu.
9831          */
9832         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
9833             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
9834                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
9835                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
9836                         return 1;
9837         }
9838
9839         if (env->migration_type == migrate_misfit)
9840                 return 1;
9841
9842         return 0;
9843 }
9844
9845 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
9846
9847 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
9848 {
9849         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
9850         int cpu;
9851
9852         /*
9853          * Ensure the balancing environment is consistent; can happen
9854          * when the softirq triggers 'during' hotplug.
9855          */
9856         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, env->cpus))
9857                 return 0;
9858
9859         /*
9860          * In the newly idle case, we will allow all the CPUs
9861          * to do the newly idle load balance.
9862          */
9863         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
9864                 return 1;
9865
9866         /* Try to find first idle CPU */
9867         for_each_cpu_and(cpu, group_balance_mask(sg), env->cpus) {
9868                 if (!idle_cpu(cpu))
9869                         continue;
9870
9871                 /* Are we the first idle CPU? */
9872                 return cpu == env->dst_cpu;
9873         }
9874
9875         /* Are we the first CPU of this group ? */
9876         return group_balance_cpu(sg) == env->dst_cpu;
9877 }
9878
9879 /*
9880  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
9881  * tasks if there is an imbalance.
9882  */
9883 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
9884                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
9885                         int *continue_balancing)
9886 {
9887         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
9888         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
9889         struct sched_group *group;
9890         struct rq *busiest;
9891         struct rq_flags rf;
9892         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
9893
9894         struct lb_env env = {
9895                 .sd             = sd,
9896                 .dst_cpu        = this_cpu,
9897                 .dst_rq         = this_rq,
9898                 .dst_grpmask    = sched_group_span(sd->groups),
9899                 .idle           = idle,
9900                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
9901                 .cpus           = cpus,
9902                 .fbq_type       = all,
9903                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
9904         };
9905
9906         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), cpu_active_mask);
9907
9908         schedstat_inc(sd->lb_count[idle]);
9909
9910 redo:
9911         if (!should_we_balance(&env)) {
9912                 *continue_balancing = 0;
9913                 goto out_balanced;
9914         }
9915
9916         group = find_busiest_group(&env);
9917         if (!group) {
9918                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyg[idle]);
9919                 goto out_balanced;
9920         }
9921
9922         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
9923         if (!busiest) {
9924                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyq[idle]);
9925                 goto out_balanced;
9926         }
9927
9928         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
9929
9930         schedstat_add(sd->lb_imbalance[idle], env.imbalance);
9931
9932         env.src_cpu = busiest->cpu;
9933         env.src_rq = busiest;
9934
9935         ld_moved = 0;
9936         /* Clear this flag as soon as we find a pullable task */
9937         env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
9938         if (busiest->nr_running > 1) {
9939                 /*
9940                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
9941                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
9942                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
9943                  * correctly treated as an imbalance.
9944                  */
9945                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
9946
9947 more_balance:
9948                 rq_lock_irqsave(busiest, &rf);
9949                 update_rq_clock(busiest);
9950
9951                 /*
9952                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
9953                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
9954                  */
9955                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
9956
9957                 /*
9958                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
9959                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
9960                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
9961                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
9962                  * See task_rq_lock() family for the details.
9963                  */
9964
9965                 rq_unlock(busiest, &rf);
9966
9967                 if (cur_ld_moved) {
9968                         attach_tasks(&env);
9969                         ld_moved += cur_ld_moved;
9970                 }
9971
9972                 local_irq_restore(rf.flags);
9973
9974                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
9975                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
9976                         goto more_balance;
9977                 }
9978
9979                 /*
9980                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
9981                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
9982                  * where they can run. The upper limit on how many times we
9983                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of CPUs in our
9984                  * sched_group.
9985                  *
9986                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
9987                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
9988                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
9989                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
9990                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
9991                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
9992                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
9993                  * given_cpu) causing excess load to be moved to given_cpu.
9994                  * This however should not happen so much in practice and
9995                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
9996                  * excess load moved.
9997                  */
9998                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
9999
10000                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs */
10001                         __cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
10002
10003                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
10004                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
10005                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
10006                         env.loop         = 0;
10007                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
10008
10009                         /*
10010                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
10011                          * need to continue with same src_cpu.
10012                          */
10013                         goto more_balance;
10014                 }
10015
10016                 /*
10017                  * We failed to reach balance because of affinity.
10018                  */
10019                 if (sd_parent) {
10020                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
10021
10022                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
10023                                 *group_imbalance = 1;
10024                 }
10025
10026                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
10027                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
10028                         __cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
10029                         /*
10030                          * Attempting to continue load balancing at the current
10031                          * sched_domain level only makes sense if there are
10032                          * active CPUs remaining as possible busiest CPUs to
10033                          * pull load from which are not contained within the
10034                          * destination group that is receiving any migrated
10035                          * load.
10036                          */
10037                         if (!cpumask_subset(cpus, env.dst_grpmask)) {
10038                                 env.loop = 0;
10039                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
10040                                 goto redo;
10041                         }
10042                         goto out_all_pinned;
10043                 }
10044         }
10045
10046         if (!ld_moved) {
10047                 schedstat_inc(sd->lb_failed[idle]);
10048                 /*
10049                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
10050                  * We do not want newidle balance, which can be very
10051                  * frequent, pollute the failure counter causing
10052                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
10053                  */
10054                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
10055                         sd->nr_balance_failed++;
10056
10057                 if (need_active_balance(&env)) {
10058                         unsigned long flags;
10059
10060                         raw_spin_rq_lock_irqsave(busiest, flags);
10061
10062                         /*
10063                          * Don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
10064                          * if the curr task on busiest CPU can't be
10065                          * moved to this_cpu:
10066                          */
10067                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu, busiest->curr->cpus_ptr)) {
10068                                 raw_spin_rq_unlock_irqrestore(busiest, flags);
10069                                 goto out_one_pinned;
10070                         }
10071
10072                         /* Record that we found at least one task that could run on this_cpu */
10073                         env.flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
10074
10075                         /*
10076                          * ->active_balance synchronizes accesses to
10077                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
10078                          * only after active load balance is finished.
10079                          */
10080                         if (!busiest->active_balance) {
10081                                 busiest->active_balance = 1;
10082                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
10083                                 active_balance = 1;
10084                         }
10085                         raw_spin_rq_unlock_irqrestore(busiest, flags);
10086
10087                         if (active_balance) {
10088                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
10089                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
10090                                         &busiest->active_balance_work);
10091                         }
10092                 }
10093         } else {
10094                 sd->nr_balance_failed = 0;
10095         }
10096
10097         if (likely(!active_balance) || need_active_balance(&env)) {
10098                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
10099                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
10100         }
10101
10102         goto out;
10103
10104 out_balanced:
10105         /*
10106          * We reach balance although we may have faced some affinity
10107          * constraints. Clear the imbalance flag only if other tasks got
10108          * a chance to move and fix the imbalance.
10109          */
10110         if (sd_parent && !(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
10111                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
10112
10113                 if (*group_imbalance)
10114                         *group_imbalance = 0;
10115         }
10116
10117 out_all_pinned:
10118         /*
10119          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
10120          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
10121          * can try to migrate them.
10122          */
10123         schedstat_inc(sd->lb_balanced[idle]);
10124
10125         sd->nr_balance_failed = 0;
10126
10127 out_one_pinned:
10128         ld_moved = 0;
10129
10130         /*
10131          * newidle_balance() disregards balance intervals, so we could
10132          * repeatedly reach this code, which would lead to balance_interval
10133          * skyrocketing in a short amount of time. Skip the balance_interval
10134          * increase logic to avoid that.
10135          */
10136         if (env.idle == CPU_NEWLY_IDLE)
10137                 goto out;
10138
10139         /* tune up the balancing interval */
10140         if ((env.flags & LBF_ALL_PINNED &&
10141              sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
10142             sd->balance_interval < sd->max_interval)
10143                 sd->balance_interval *= 2;
10144 out:
10145         return ld_moved;
10146 }
10147
10148 static inline unsigned long
10149 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
10150 {
10151         unsigned long interval = sd->balance_interval;
10152
10153         if (cpu_busy)
10154                 interval *= sd->busy_factor;
10155
10156         /* scale ms to jiffies */
10157         interval = msecs_to_jiffies(interval);
10158
10159         /*
10160          * Reduce likelihood of busy balancing at higher domains racing with
10161          * balancing at lower domains by preventing their balancing periods
10162          * from being multiples of each other.
10163          */
10164         if (cpu_busy)
10165                 interval -= 1;
10166
10167         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
10168
10169         return interval;
10170 }
10171
10172 static inline void
10173 update_next_balance(struct sched_domain *sd, unsigned long *next_balance)
10174 {
10175         unsigned long interval, next;
10176
10177         /* used by idle balance, so cpu_busy = 0 */
10178         interval = get_sd_balance_interval(sd, 0);
10179         next = sd->last_balance + interval;
10180
10181         if (time_after(*next_balance, next))
10182                 *next_balance = next;
10183 }
10184
10185 /*
10186  * active_load_balance_cpu_stop is run by the CPU stopper. It pushes
10187  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
10188  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
10189  * avoids physical / logical imbalances.
10190  */
10191 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
10192 {
10193         struct rq *busiest_rq = data;
10194         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
10195         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
10196         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
10197         struct sched_domain *sd;
10198         struct task_struct *p = NULL;
10199         struct rq_flags rf;
10200
10201         rq_lock_irq(busiest_rq, &rf);
10202         /*
10203          * Between queueing the stop-work and running it is a hole in which
10204          * CPUs can become inactive. We should not move tasks from or to
10205          * inactive CPUs.
10206          */
10207         if (!cpu_active(busiest_cpu) || !cpu_active(target_cpu))
10208                 goto out_unlock;
10209
10210         /* Make sure the requested CPU hasn't gone down in the meantime: */
10211         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
10212                      !busiest_rq->active_balance))
10213                 goto out_unlock;
10214
10215         /* Is there any task to move? */
10216         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
10217                 goto out_unlock;
10218
10219         /*
10220          * This condition is "impossible", if it occurs
10221          * we need to fix it. Originally reported by
10222          * Bjorn Helgaas on a 128-CPU setup.
10223          */
10224         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
10225
10226         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
10227         rcu_read_lock();
10228         for_each_domain(target_cpu, sd) {
10229                 if (cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
10230                         break;
10231         }
10232
10233         if (likely(sd)) {
10234                 struct lb_env env = {
10235                         .sd             = sd,
10236                         .dst_cpu        = target_cpu,
10237                         .dst_rq         = target_rq,
10238                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
10239                         .src_rq         = busiest_rq,
10240                         .idle           = CPU_IDLE,
10241                         .flags          = LBF_ACTIVE_LB,
10242                 };
10243
10244                 schedstat_inc(sd->alb_count);
10245                 update_rq_clock(busiest_rq);
10246
10247                 p = detach_one_task(&env);
10248                 if (p) {
10249                         schedstat_inc(sd->alb_pushed);
10250                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
10251                         sd->nr_balance_failed = 0;
10252                 } else {
10253                         schedstat_inc(sd->alb_failed);
10254                 }
10255         }
10256         rcu_read_unlock();
10257 out_unlock:
10258         busiest_rq->active_balance = 0;
10259         rq_unlock(busiest_rq, &rf);
10260
10261         if (p)
10262                 attach_one_task(target_rq, p);
10263
10264         local_irq_enable();
10265
10266         return 0;
10267 }
10268
10269 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
10270
10271 /*
10272  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
10273  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
10274  */
10275 void update_max_interval(void)
10276 {
10277         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
10278 }
10279
10280 /*
10281  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
10282  * and initiates a balancing operation if so.
10283  *
10284  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
10285  */
10286 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
10287 {
10288         int continue_balancing = 1;
10289         int cpu = rq->cpu;
10290         int busy = idle != CPU_IDLE && !sched_idle_cpu(cpu);
10291         unsigned long interval;
10292         struct sched_domain *sd;
10293         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
10294         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
10295         int update_next_balance = 0;
10296         int need_serialize, need_decay = 0;
10297         u64 max_cost = 0;
10298
10299         rcu_read_lock();
10300         for_each_domain(cpu, sd) {
10301                 /*
10302                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
10303                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
10304                  */
10305                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
10306                         sd->max_newidle_lb_cost =
10307                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
10308                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
10309                         need_decay = 1;
10310                 }
10311                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
10312
10313                 /*
10314                  * Stop the load balance at this level. There is another
10315                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
10316                  * actively.
10317                  */
10318                 if (!continue_balancing) {
10319                         if (need_decay)
10320                                 continue;
10321                         break;
10322                 }
10323
10324                 interval = get_sd_balance_interval(sd, busy);
10325
10326                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
10327                 if (need_serialize) {
10328                         if (!spin_trylock(&balancing))
10329                                 goto out;
10330                 }
10331
10332                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
10333                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
10334                                 /*
10335                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
10336                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
10337                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
10338                                  */
10339                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
10340                                 busy = idle != CPU_IDLE && !sched_idle_cpu(cpu);
10341                         }
10342                         sd->last_balance = jiffies;
10343                         interval = get_sd_balance_interval(sd, busy);
10344                 }
10345                 if (need_serialize)
10346                         spin_unlock(&balancing);
10347 out:
10348                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
10349                         next_balance = sd->last_balance + interval;
10350                         update_next_balance = 1;
10351                 }
10352         }
10353         if (need_decay) {
10354                 /*
10355                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
10356                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
10357                  */
10358                 rq->max_idle_balance_cost =
10359                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
10360         }
10361         rcu_read_unlock();
10362
10363         /*
10364          * next_balance will be updated only when there is a need.
10365          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
10366          * updated.
10367          */
10368         if (likely(update_next_balance))
10369                 rq->next_balance = next_balance;
10370
10371 }
10372
10373 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
10374 {
10375         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
10376 }
10377
10378 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
10379 /*
10380  * idle load balancing details
10381  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
10382  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
10383  *   load balancing for all the idle CPUs.
10384  * - HK_FLAG_MISC CPUs are used for this task, because HK_FLAG_SCHED not set
10385  *   anywhere yet.
10386  */
10387
10388 static inline int find_new_ilb(void)
10389 {
10390         int ilb;
10391         const struct cpumask *hk_mask;
10392
10393         hk_mask = housekeeping_cpumask(HK_FLAG_MISC);
10394
10395         for_each_cpu_and(ilb, nohz.idle_cpus_mask, hk_mask) {
10396
10397                 if (ilb == smp_processor_id())
10398                         continue;
10399
10400                 if (idle_cpu(ilb))
10401                         return ilb;
10402         }
10403
10404         return nr_cpu_ids;
10405 }
10406
10407 /*
10408  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick any
10409  * idle CPU in the HK_FLAG_MISC housekeeping set (if there is one).
10410  */
10411 static void kick_ilb(unsigned int flags)
10412 {
10413         int ilb_cpu;
10414
10415         /*
10416          * Increase nohz.next_balance only when if full ilb is triggered but
10417          * not if we only update stats.
10418          */
10419         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
10420                 nohz.next_balance = jiffies+1;
10421
10422         ilb_cpu = find_new_ilb();
10423
10424         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
10425                 return;
10426
10427         /*
10428          * Access to rq::nohz_csd is serialized by NOHZ_KICK_MASK; he who sets
10429          * the first flag owns it; cleared by nohz_csd_func().
10430          */
10431         flags = atomic_fetch_or(flags, nohz_flags(ilb_cpu));
10432         if (flags & NOHZ_KICK_MASK)
10433                 return;
10434
10435         /*
10436          * This way we generate an IPI on the target CPU which
10437          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
10438          * will be run before returning from the IPI.
10439          */
10440         smp_call_function_single_async(ilb_cpu, &cpu_rq(ilb_cpu)->nohz_csd);
10441 }
10442
10443 /*
10444  * Current decision point for kicking the idle load balancer in the presence
10445  * of idle CPUs in the system.
10446  */
10447 static void nohz_balancer_kick(struct rq *rq)
10448 {
10449         unsigned long now = jiffies;
10450         struct sched_domain_shared *sds;
10451         struct sched_domain *sd;
10452         int nr_busy, i, cpu = rq->cpu;
10453         unsigned int flags = 0;
10454
10455         if (unlikely(rq->idle_balance))
10456                 return;
10457
10458         /*
10459          * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
10460          * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
10461          */
10462         nohz_balance_exit_idle(rq);
10463
10464         /*
10465          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
10466          * balancing.
10467          */
10468         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
10469                 return;
10470
10471         if (READ_ONCE(nohz.has_blocked) &&
10472             time_after(now, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
10473                 flags = NOHZ_STATS_KICK;
10474
10475         if (time_before(now, nohz.next_balance))
10476                 goto out;
10477
10478         if (rq->nr_running >= 2) {
10479                 flags = NOHZ_KICK_MASK;
10480                 goto out;
10481         }
10482
10483         rcu_read_lock();
10484
10485         sd = rcu_dereference(rq->sd);
10486         if (sd) {
10487                 /*
10488                  * If there's a CFS task and the current CPU has reduced
10489                  * capacity; kick the ILB to see if there's a better CPU to run
10490                  * on.
10491                  */
10492                 if (rq->cfs.h_nr_running >= 1 && check_cpu_capacity(rq, sd)) {
10493                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
10494                         goto unlock;
10495                 }
10496         }
10497
10498         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_packing, cpu));
10499         if (sd) {
10500                 /*
10501                  * When ASYM_PACKING; see if there's a more preferred CPU
10502                  * currently idle; in which case, kick the ILB to move tasks
10503                  * around.
10504                  */
10505                 for_each_cpu_and(i, sched_domain_span(sd), nohz.idle_cpus_mask) {
10506                         if (sched_asym_prefer(i, cpu)) {
10507                                 flags = NOHZ_KICK_MASK;
10508                                 goto unlock;
10509                         }
10510                 }
10511         }
10512
10513         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_cpucapacity, cpu));
10514         if (sd) {
10515                 /*
10516                  * When ASYM_CPUCAPACITY; see if there's a higher capacity CPU
10517                  * to run the misfit task on.
10518                  */
10519                 if (check_misfit_status(rq, sd)) {
10520                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
10521                         goto unlock;
10522                 }
10523
10524                 /*
10525                  * For asymmetric systems, we do not want to nicely balance
10526                  * cache use, instead we want to embrace asymmetry and only
10527                  * ensure tasks have enough CPU capacity.
10528                  *
10529                  * Skip the LLC logic because it's not relevant in that case.
10530                  */
10531                 goto unlock;
10532         }
10533
10534         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
10535         if (sds) {
10536                 /*
10537                  * If there is an imbalance between LLC domains (IOW we could
10538                  * increase the overall cache use), we need some less-loaded LLC
10539                  * domain to pull some load. Likewise, we may need to spread
10540                  * load within the current LLC domain (e.g. packed SMT cores but
10541                  * other CPUs are idle). We can't really know from here how busy
10542                  * the others are - so just get a nohz balance going if it looks
10543                  * like this LLC domain has tasks we could move.
10544                  */
10545                 nr_busy = atomic_read(&sds->nr_busy_cpus);
10546                 if (nr_busy > 1) {
10547                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
10548                         goto unlock;
10549                 }
10550         }
10551 unlock:
10552         rcu_read_unlock();
10553 out:
10554         if (flags)
10555                 kick_ilb(flags);
10556 }
10557
10558 static void set_cpu_sd_state_busy(int cpu)
10559 {
10560         struct sched_domain *sd;
10561
10562         rcu_read_lock();
10563         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
10564
10565         if (!sd || !sd->nohz_idle)
10566                 goto unlock;
10567         sd->nohz_idle = 0;
10568
10569         atomic_inc(&sd->shared->nr_busy_cpus);
10570 unlock:
10571         rcu_read_unlock();
10572 }
10573
10574 void nohz_balance_exit_idle(struct rq *rq)
10575 {
10576         SCHED_WARN_ON(rq != this_rq());
10577
10578         if (likely(!rq->nohz_tick_stopped))
10579                 return;
10580
10581         rq->nohz_tick_stopped = 0;
10582         cpumask_clear_cpu(rq->cpu, nohz.idle_cpus_mask);
10583         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
10584
10585         set_cpu_sd_state_busy(rq->cpu);
10586 }
10587
10588 static void set_cpu_sd_state_idle(int cpu)
10589 {
10590         struct sched_domain *sd;
10591
10592         rcu_read_lock();
10593         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
10594
10595         if (!sd || sd->nohz_idle)
10596                 goto unlock;
10597         sd->nohz_idle = 1;
10598
10599         atomic_dec(&sd->shared->nr_busy_cpus);
10600 unlock:
10601         rcu_read_unlock();
10602 }
10603
10604 /*
10605  * This routine will record that the CPU is going idle with tick stopped.
10606  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
10607  */
10608 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
10609 {
10610         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
10611
10612         SCHED_WARN_ON(cpu != smp_processor_id());
10613
10614         /* If this CPU is going down, then nothing needs to be done: */
10615         if (!cpu_active(cpu))
10616                 return;
10617
10618         /* Spare idle load balancing on CPUs that don't want to be disturbed: */
10619         if (!housekeeping_cpu(cpu, HK_FLAG_SCHED))
10620                 return;
10621
10622         /*
10623          * Can be set safely without rq->lock held
10624          * If a clear happens, it will have evaluated last additions because
10625          * rq->lock is held during the check and the clear
10626          */
10627         rq->has_blocked_load = 1;
10628
10629         /*
10630          * The tick is still stopped but load could have been added in the
10631          * meantime. We set the nohz.has_blocked flag to trig a check of the
10632          * *_avg. The CPU is already part of nohz.idle_cpus_mask so the clear
10633          * of nohz.has_blocked can only happen after checking the new load
10634          */
10635         if (rq->nohz_tick_stopped)
10636                 goto out;
10637
10638         /* If we're a completely isolated CPU, we don't play: */
10639         if (on_null_domain(rq))
10640                 return;
10641
10642         rq->nohz_tick_stopped = 1;
10643
10644         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
10645         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
10646
10647         /*
10648          * Ensures that if nohz_idle_balance() fails to observe our
10649          * @idle_cpus_mask store, it must observe the @has_blocked
10650          * store.
10651          */
10652         smp_mb__after_atomic();
10653
10654         set_cpu_sd_state_idle(cpu);
10655
10656 out:
10657         /*
10658          * Each time a cpu enter idle, we assume that it has blocked load and
10659          * enable the periodic update of the load of idle cpus
10660          */
10661         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
10662 }
10663
10664 static bool update_nohz_stats(struct rq *rq)
10665 {
10666         unsigned int cpu = rq->cpu;
10667
10668         if (!rq->has_blocked_load)
10669                 return false;
10670
10671         if (!cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))
10672                 return false;
10673
10674         if (!time_after(jiffies, READ_ONCE(rq->last_blocked_load_update_tick)))
10675                 return true;
10676
10677         update_blocked_averages(cpu);
10678
10679         return rq->has_blocked_load;
10680 }
10681
10682 /*
10683  * Internal function that runs load balance for all idle cpus. The load balance
10684  * can be a simple update of blocked load or a complete load balance with
10685  * tasks movement depending of flags.
10686  */
10687 static void _nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, unsigned int flags,
10688                                enum cpu_idle_type idle)
10689 {
10690         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
10691         unsigned long now = jiffies;
10692         unsigned long next_balance = now + 60*HZ;
10693         bool has_blocked_load = false;
10694         int update_next_balance = 0;
10695         int this_cpu = this_rq->cpu;
10696         int balance_cpu;
10697         struct rq *rq;
10698
10699         SCHED_WARN_ON((flags & NOHZ_KICK_MASK) == NOHZ_BALANCE_KICK);
10700
10701         /*
10702          * We assume there will be no idle load after this update and clear
10703          * the has_blocked flag. If a cpu enters idle in the mean time, it will
10704          * set the has_blocked flag and trig another update of idle load.
10705          * Because a cpu that becomes idle, is added to idle_cpus_mask before
10706          * setting the flag, we are sure to not clear the state and not
10707          * check the load of an idle cpu.
10708          */
10709         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 0);
10710
10711         /*
10712          * Ensures that if we miss the CPU, we must see the has_blocked
10713          * store from nohz_balance_enter_idle().
10714          */
10715         smp_mb();
10716
10717         /*
10718          * Start with the next CPU after this_cpu so we will end with this_cpu and let a
10719          * chance for other idle cpu to pull load.
10720          */
10721         for_each_cpu_wrap(balance_cpu,  nohz.idle_cpus_mask, this_cpu+1) {
10722                 if (!idle_cpu(balance_cpu))
10723                         continue;
10724
10725                 /*
10726                  * If this CPU gets work to do, stop the load balancing
10727                  * work being done for other CPUs. Next load
10728                  * balancing owner will pick it up.
10729                  */
10730                 if (need_resched()) {
10731                         has_blocked_load = true;
10732                         goto abort;
10733                 }
10734
10735                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
10736
10737                 has_blocked_load |= update_nohz_stats(rq);
10738
10739                 /*
10740                  * If time for next balance is due,
10741                  * do the balance.
10742                  */
10743                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
10744                         struct rq_flags rf;
10745
10746                         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
10747                         update_rq_clock(rq);
10748                         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
10749
10750                         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
10751                                 rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
10752                 }
10753
10754                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
10755                         next_balance = rq->next_balance;
10756                         update_next_balance = 1;
10757                 }
10758         }
10759
10760         /*
10761          * next_balance will be updated only when there is a need.
10762          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
10763          * updated.
10764          */
10765         if (likely(update_next_balance))
10766                 nohz.next_balance = next_balance;
10767
10768         WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
10769                 now + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
10770
10771 abort:
10772         /* There is still blocked load, enable periodic update */
10773         if (has_blocked_load)
10774                 WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
10775 }
10776
10777 /*
10778  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
10779  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
10780  */
10781 static bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
10782 {
10783         unsigned int flags = this_rq->nohz_idle_balance;
10784
10785         if (!flags)
10786                 return false;
10787
10788         this_rq->nohz_idle_balance = 0;
10789
10790         if (idle != CPU_IDLE)
10791                 return false;
10792
10793         _nohz_idle_balance(this_rq, flags, idle);
10794
10795         return true;
10796 }
10797
10798 /*
10799  * Check if we need to run the ILB for updating blocked load before entering
10800  * idle state.
10801  */
10802 void nohz_run_idle_balance(int cpu)
10803 {
10804         unsigned int flags;
10805
10806         flags = atomic_fetch_andnot(NOHZ_NEWILB_KICK, nohz_flags(cpu));
10807
10808         /*
10809          * Update the blocked load only if no SCHED_SOFTIRQ is about to happen
10810          * (ie NOHZ_STATS_KICK set) and will do the same.
10811          */
10812         if ((flags == NOHZ_NEWILB_KICK) && !need_resched())
10813                 _nohz_idle_balance(cpu_rq(cpu), NOHZ_STATS_KICK, CPU_IDLE);
10814 }
10815
10816 static void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq)
10817 {
10818         int this_cpu = this_rq->cpu;
10819
10820         /*
10821          * This CPU doesn't want to be disturbed by scheduler
10822          * housekeeping
10823          */
10824         if (!housekeeping_cpu(this_cpu, HK_FLAG_SCHED))
10825                 return;
10826
10827         /* Will wake up very soon. No time for doing anything else*/
10828         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost)
10829                 return;
10830
10831         /* Don't need to update blocked load of idle CPUs*/
10832         if (!READ_ONCE(nohz.has_blocked) ||
10833             time_before(jiffies, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
10834                 return;
10835
10836         /*
10837          * Set the need to trigger ILB in order to update blocked load
10838          * before entering idle state.
10839          */
10840         atomic_or(NOHZ_NEWILB_KICK, nohz_flags(this_cpu));
10841 }
10842
10843 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
10844 static inline void nohz_balancer_kick(struct rq *rq) { }
10845
10846 static inline bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
10847 {
10848         return false;
10849 }
10850
10851 static inline void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq) { }
10852 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
10853
10854 /*
10855  * newidle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
10856  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
10857  *
10858  * Returns:
10859  *   < 0 - we released the lock and there are !fair tasks present
10860  *     0 - failed, no new tasks
10861  *   > 0 - success, new (fair) tasks present
10862  */
10863 static int newidle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf)
10864 {
10865         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
10866         int this_cpu = this_rq->cpu;
10867         struct sched_domain *sd;
10868         int pulled_task = 0;
10869         u64 curr_cost = 0;
10870
10871         update_misfit_status(NULL, this_rq);
10872
10873         /*
10874          * There is a task waiting to run. No need to search for one.
10875          * Return 0; the task will be enqueued when switching to idle.
10876          */
10877         if (this_rq->ttwu_pending)
10878                 return 0;
10879
10880         /*
10881          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
10882          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
10883          */
10884         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
10885
10886         /*
10887          * Do not pull tasks towards !active CPUs...
10888          */
10889         if (!cpu_active(this_cpu))
10890                 return 0;
10891
10892         /*
10893          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
10894          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
10895          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
10896          * re-start the picking loop.
10897          */
10898         rq_unpin_lock(this_rq, rf);
10899
10900         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
10901             !READ_ONCE(this_rq->rd->overload)) {
10902
10903                 rcu_read_lock();
10904                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
10905                 if (sd)
10906                         update_next_balance(sd, &next_balance);
10907                 rcu_read_unlock();
10908
10909                 goto out;
10910         }
10911
10912         raw_spin_rq_unlock(this_rq);
10913
10914         update_blocked_averages(this_cpu);
10915         rcu_read_lock();
10916         for_each_domain(this_cpu, sd) {
10917                 int continue_balancing = 1;
10918                 u64 t0, domain_cost;
10919
10920                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
10921                         update_next_balance(sd, &next_balance);
10922                         break;
10923                 }
10924
10925                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
10926                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
10927
10928                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
10929                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
10930                                                    &continue_balancing);
10931
10932                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
10933                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
10934                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
10935
10936                         curr_cost += domain_cost;
10937                 }
10938
10939                 update_next_balance(sd, &next_balance);
10940
10941                 /*
10942                  * Stop searching for tasks to pull if there are
10943                  * now runnable tasks on this rq.
10944                  */
10945                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0 ||
10946                     this_rq->ttwu_pending)
10947                         break;
10948         }
10949         rcu_read_unlock();
10950
10951         raw_spin_rq_lock(this_rq);
10952
10953         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
10954                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
10955
10956         /*
10957          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
10958          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
10959          * pretend we pulled a task.
10960          */
10961         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
10962                 pulled_task = 1;
10963
10964         /* Is there a task of a high priority class? */
10965         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
10966                 pulled_task = -1;
10967
10968 out:
10969         /* Move the next balance forward */
10970         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
10971                 this_rq->next_balance = next_balance;
10972
10973         if (pulled_task)
10974                 this_rq->idle_stamp = 0;
10975         else
10976                 nohz_newidle_balance(this_rq);
10977
10978         rq_repin_lock(this_rq, rf);
10979
10980         return pulled_task;
10981 }
10982
10983 /*
10984  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
10985  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
10986  */
10987 static __latent_entropy void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
10988 {
10989         struct rq *this_rq = this_rq();
10990         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
10991                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
10992
10993         /*
10994          * If this CPU has a pending nohz_balance_kick, then do the
10995          * balancing on behalf of the other idle CPUs whose ticks are
10996          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
10997          * give the idle CPUs a chance to load balance. Else we may
10998          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
10999          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
11000          */
11001         if (nohz_idle_balance(this_rq, idle))
11002                 return;
11003
11004         /* normal load balance */
11005         update_blocked_averages(this_rq->cpu);
11006         rebalance_domains(this_rq, idle);
11007 }
11008
11009 /*
11010  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
11011  */
11012 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
11013 {
11014         /*
11015          * Don't need to rebalance while attached to NULL domain or
11016          * runqueue CPU is not active
11017          */
11018         if (unlikely(on_null_domain(rq) || !cpu_active(cpu_of(rq))))
11019                 return;
11020
11021         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
11022                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
11023
11024         nohz_balancer_kick(rq);
11025 }
11026
11027 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
11028 {
11029         update_sysctl();
11030
11031         update_runtime_enabled(rq);
11032 }
11033
11034 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
11035 {
11036         update_sysctl();
11037
11038         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
11039         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
11040 }
11041
11042 #endif /* CONFIG_SMP */
11043
11044 #ifdef CONFIG_SCHED_CORE
11045 static inline bool
11046 __entity_slice_used(struct sched_entity *se, int min_nr_tasks)
11047 {
11048         u64 slice = sched_slice(cfs_rq_of(se), se);
11049         u64 rtime = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
11050
11051         return (rtime * min_nr_tasks > slice);
11052 }
11053
11054 #define MIN_NR_TASKS_DURING_FORCEIDLE   2
11055 static inline void task_tick_core(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
11056 {
11057         if (!sched_core_enabled(rq))
11058                 return;
11059
11060         /*
11061          * If runqueue has only one task which used up its slice and
11062          * if the sibling is forced idle, then trigger schedule to
11063          * give forced idle task a chance.
11064          *
11065          * sched_slice() considers only this active rq and it gets the
11066          * whole slice. But during force idle, we have siblings acting
11067          * like a single runqueue and hence we need to consider runnable
11068          * tasks on this CPU and the forced idle CPU. Ideally, we should
11069          * go through the forced idle rq, but that would be a perf hit.
11070          * We can assume that the forced idle CPU has at least
11071          * MIN_NR_TASKS_DURING_FORCEIDLE - 1 tasks and use that to check
11072          * if we need to give up the CPU.
11073          */
11074         if (rq->core->core_forceidle && rq->cfs.nr_running == 1 &&
11075             __entity_slice_used(&curr->se, MIN_NR_TASKS_DURING_FORCEIDLE))
11076                 resched_curr(rq);
11077 }
11078
11079 /*
11080  * se_fi_update - Update the cfs_rq->min_vruntime_fi in a CFS hierarchy if needed.
11081  */
11082 static void se_fi_update(struct sched_entity *se, unsigned int fi_seq, bool forceidle)
11083 {
11084         for_each_sched_entity(se) {
11085                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11086
11087                 if (forceidle) {
11088                         if (cfs_rq->forceidle_seq == fi_seq)
11089                                 break;
11090                         cfs_rq->forceidle_seq = fi_seq;
11091                 }
11092
11093                 cfs_rq->min_vruntime_fi = cfs_rq->min_vruntime;
11094         }
11095 }
11096
11097 void task_vruntime_update(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool in_fi)
11098 {
11099         struct sched_entity *se = &p->se;
11100
11101         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
11102                 return;
11103
11104         se_fi_update(se, rq->core->core_forceidle_seq, in_fi);
11105 }
11106
11107 bool cfs_prio_less(struct task_struct *a, struct task_struct *b, bool in_fi)
11108 {
11109         struct rq *rq = task_rq(a);
11110         struct sched_entity *sea = &a->se;
11111         struct sched_entity *seb = &b->se;
11112         struct cfs_rq *cfs_rqa;
11113         struct cfs_rq *cfs_rqb;
11114         s64 delta;
11115
11116         SCHED_WARN_ON(task_rq(b)->core != rq->core);
11117
11118 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
11119         /*
11120          * Find an se in the hierarchy for tasks a and b, such that the se's
11121          * are immediate siblings.
11122          */
11123         while (sea->cfs_rq->tg != seb->cfs_rq->tg) {
11124                 int sea_depth = sea->depth;
11125                 int seb_depth = seb->depth;
11126
11127                 if (sea_depth >= seb_depth)
11128                         sea = parent_entity(sea);
11129                 if (sea_depth <= seb_depth)
11130                         seb = parent_entity(seb);
11131         }
11132
11133         se_fi_update(sea, rq->core->core_forceidle_seq, in_fi);
11134         se_fi_update(seb, rq->core->core_forceidle_seq, in_fi);
11135
11136         cfs_rqa = sea->cfs_rq;
11137         cfs_rqb = seb->cfs_rq;
11138 #else
11139         cfs_rqa = &task_rq(a)->cfs;
11140         cfs_rqb = &task_rq(b)->cfs;
11141 #endif
11142
11143         /*
11144          * Find delta after normalizing se's vruntime with its cfs_rq's
11145          * min_vruntime_fi, which would have been updated in prior calls
11146          * to se_fi_update().
11147          */
11148         delta = (s64)(sea->vruntime - seb->vruntime) +
11149                 (s64)(cfs_rqb->min_vruntime_fi - cfs_rqa->min_vruntime_fi);
11150
11151         return delta > 0;
11152 }
11153 #else
11154 static inline void task_tick_core(struct rq *rq, struct task_struct *curr) {}
11155 #endif
11156
11157 /*
11158  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class.
11159  *
11160  * NOTE: This function can be called remotely by the tick offload that
11161  * goes along full dynticks. Therefore no local assumption can be made
11162  * and everything must be accessed through the @rq and @curr passed in
11163  * parameters.
11164  */
11165 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
11166 {
11167         struct cfs_rq *cfs_rq;
11168         struct sched_entity *se = &curr->se;
11169
11170         for_each_sched_entity(se) {
11171                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11172                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
11173         }
11174
11175         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
11176                 task_tick_numa(rq, curr);
11177
11178         update_misfit_status(curr, rq);
11179         update_overutilized_status(task_rq(curr));
11180
11181         task_tick_core(rq, curr);
11182 }
11183
11184 /*
11185  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
11186  *  - child not yet on the tasklist
11187  *  - preemption disabled
11188  */
11189 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
11190 {
11191         struct cfs_rq *cfs_rq;
11192         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
11193         struct rq *rq = this_rq();
11194         struct rq_flags rf;
11195
11196         rq_lock(rq, &rf);
11197         update_rq_clock(rq);
11198
11199         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
11200         curr = cfs_rq->curr;
11201         if (curr) {
11202                 update_curr(cfs_rq);
11203                 se->vruntime = curr->vruntime;
11204         }
11205         place_entity(cfs_rq, se, 1);
11206
11207         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
11208                 /*
11209                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
11210                  * 'current' within the tree based on its new key value.
11211                  */
11212                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
11213                 resched_curr(rq);
11214         }
11215
11216         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
11217         rq_unlock(rq, &rf);
11218 }
11219
11220 /*
11221  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
11222  * the current task.
11223  */
11224 static void
11225 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
11226 {
11227         if (!task_on_rq_queued(p))
11228                 return;
11229
11230         if (rq->cfs.nr_running == 1)
11231                 return;
11232
11233         /*
11234          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
11235          * our priority decreased, or if we are not currently running on
11236          * this runqueue and our priority is higher than the current's
11237          */
11238         if (task_current(rq, p)) {
11239                 if (p->prio > oldprio)
11240                         resched_curr(rq);
11241         } else
11242                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
11243 }
11244
11245 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
11246 {
11247         struct sched_entity *se = &p->se;
11248
11249         /*
11250          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
11251          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
11252          * vruntime.
11253          */
11254         if (p->on_rq)
11255                 return true;
11256
11257         /*
11258          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
11259          * But there are some cases where it has already been normalized:
11260          *
11261          * - A forked child which is waiting for being woken up by
11262          *   wake_up_new_task().
11263          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
11264          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
11265          */
11266         if (!se->sum_exec_runtime ||
11267             (READ_ONCE(p->__state) == TASK_WAKING && p->sched_remote_wakeup))
11268                 return true;
11269
11270         return false;
11271 }
11272
11273 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
11274 /*
11275  * Propagate the changes of the sched_entity across the tg tree to make it
11276  * visible to the root
11277  */
11278 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
11279 {
11280         struct cfs_rq *cfs_rq;
11281
11282         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq_of(se));
11283
11284         /* Start to propagate at parent */
11285         se = se->parent;
11286
11287         for_each_sched_entity(se) {
11288                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11289
11290                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq)){
11291                         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
11292                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
11293                         continue;
11294                 }
11295
11296                 if (list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq))
11297                         break;
11298         }
11299 }
11300 #else
11301 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se) { }
11302 #endif
11303
11304 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
11305 {
11306         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11307
11308         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
11309         update_load_avg(cfs_rq, se, 0);
11310         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
11311         update_tg_load_avg(cfs_rq);
11312         propagate_entity_cfs_rq(se);
11313 }
11314
11315 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
11316 {
11317         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11318
11319 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
11320         /*
11321          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
11322          * class maintain depth value), reset depth properly.
11323          */
11324         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
11325 #endif
11326
11327         /* Synchronize entity with its cfs_rq */
11328         update_load_avg(cfs_rq, se, sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD) ? 0 : SKIP_AGE_LOAD);
11329         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
11330         update_tg_load_avg(cfs_rq);
11331         propagate_entity_cfs_rq(se);
11332 }
11333
11334 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
11335 {
11336         struct sched_entity *se = &p->se;
11337         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11338
11339         if (!vruntime_normalized(p)) {
11340                 /*
11341                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
11342                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
11343                  */
11344                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
11345                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
11346         }
11347
11348         detach_entity_cfs_rq(se);
11349 }
11350
11351 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
11352 {
11353         struct sched_entity *se = &p->se;
11354         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11355
11356         attach_entity_cfs_rq(se);
11357
11358         if (!vruntime_normalized(p))
11359                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
11360 }
11361
11362 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
11363 {
11364         detach_task_cfs_rq(p);
11365 }
11366
11367 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
11368 {
11369         attach_task_cfs_rq(p);
11370
11371         if (task_on_rq_queued(p)) {
11372                 /*
11373                  * We were most likely switched from sched_rt, so
11374                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
11375                  * if we can still preempt the current task.
11376                  */
11377                 if (task_current(rq, p))
11378                         resched_curr(rq);
11379                 else
11380                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
11381         }
11382 }
11383
11384 /* Account for a task changing its policy or group.
11385  *
11386  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
11387  * migrates between groups/classes.
11388  */
11389 static void set_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool first)
11390 {
11391         struct sched_entity *se = &p->se;
11392
11393 #ifdef CONFIG_SMP
11394         if (task_on_rq_queued(p)) {
11395                 /*
11396                  * Move the next running task to the front of the list, so our
11397                  * cfs_tasks list becomes MRU one.
11398                  */
11399                 list_move(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
11400         }
11401 #endif
11402
11403         for_each_sched_entity(se) {
11404                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11405
11406                 set_next_entity(cfs_rq, se);
11407                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
11408                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
11409         }
11410 }
11411
11412 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
11413 {
11414         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT_CACHED;
11415         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
11416 #ifndef CONFIG_64BIT
11417         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
11418 #endif
11419 #ifdef CONFIG_SMP
11420         raw_spin_lock_init(&cfs_rq->removed.lock);
11421 #endif
11422 }
11423
11424 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
11425 static void task_set_group_fair(struct task_struct *p)
11426 {
11427         struct sched_entity *se = &p->se;
11428
11429         set_task_rq(p, task_cpu(p));
11430         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
11431 }
11432
11433 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
11434 {
11435         detach_task_cfs_rq(p);
11436         set_task_rq(p, task_cpu(p));
11437
11438 #ifdef CONFIG_SMP
11439         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
11440         p->se.avg.last_update_time = 0;
11441 #endif
11442         attach_task_cfs_rq(p);
11443 }
11444
11445 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p, int type)
11446 {
11447         switch (type) {
11448         case TASK_SET_GROUP:
11449                 task_set_group_fair(p);
11450                 break;
11451
11452         case TASK_MOVE_GROUP:
11453                 task_move_group_fair(p);
11454                 break;
11455         }
11456 }
11457
11458 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
11459 {
11460         int i;
11461
11462         for_each_possible_cpu(i) {
11463                 if (tg->cfs_rq)
11464                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
11465                 if (tg->se)
11466                         kfree(tg->se[i]);
11467         }
11468
11469         kfree(tg->cfs_rq);
11470         kfree(tg->se);
11471 }
11472
11473 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
11474 {
11475         struct sched_entity *se;
11476         struct cfs_rq *cfs_rq;
11477         int i;
11478
11479         tg->cfs_rq = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(cfs_rq), GFP_KERNEL);
11480         if (!tg->cfs_rq)
11481                 goto err;
11482         tg->se = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(se), GFP_KERNEL);
11483         if (!tg->se)
11484                 goto err;
11485
11486         tg->shares = NICE_0_LOAD;
11487
11488         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
11489
11490         for_each_possible_cpu(i) {
11491                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
11492                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
11493                 if (!cfs_rq)
11494                         goto err;
11495
11496                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
11497                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
11498                 if (!se)
11499                         goto err_free_rq;
11500
11501                 init_cfs_rq(cfs_rq);
11502                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
11503                 init_entity_runnable_average(se);
11504         }
11505
11506         return 1;
11507
11508 err_free_rq:
11509         kfree(cfs_rq);
11510 err:
11511         return 0;
11512 }
11513
11514 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg)
11515 {
11516         struct sched_entity *se;
11517         struct rq_flags rf;
11518         struct rq *rq;
11519         int i;
11520
11521         for_each_possible_cpu(i) {
11522                 rq = cpu_rq(i);
11523                 se = tg->se[i];
11524                 rq_lock_irq(rq, &rf);
11525                 update_rq_clock(rq);
11526                 attach_entity_cfs_rq(se);
11527                 sync_throttle(tg, i);
11528                 rq_unlock_irq(rq, &rf);
11529         }
11530 }
11531
11532 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
11533 {
11534         unsigned long flags;
11535         struct rq *rq;
11536         int cpu;
11537
11538         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
11539
11540         for_each_possible_cpu(cpu) {
11541                 if (tg->se[cpu])
11542                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
11543
11544                 /*
11545                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
11546                  * check on_list without danger of it being re-added.
11547                  */
11548                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
11549                         continue;
11550
11551                 rq = cpu_rq(cpu);
11552
11553                 raw_spin_rq_lock_irqsave(rq, flags);
11554                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
11555                 raw_spin_rq_unlock_irqrestore(rq, flags);
11556         }
11557 }
11558
11559 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
11560                         struct sched_entity *se, int cpu,
11561                         struct sched_entity *parent)
11562 {
11563         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
11564
11565         cfs_rq->tg = tg;
11566         cfs_rq->rq = rq;
11567         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
11568
11569         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
11570         tg->se[cpu] = se;
11571
11572         /* se could be NULL for root_task_group */
11573         if (!se)
11574                 return;
11575
11576         if (!parent) {
11577                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
11578                 se->depth = 0;
11579         } else {
11580                 se->cfs_rq = parent->my_q;
11581                 se->depth = parent->depth + 1;
11582         }
11583
11584         se->my_q = cfs_rq;
11585         /* guarantee group entities always have weight */
11586         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
11587         se->parent = parent;
11588 }
11589
11590 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
11591
11592 static int __sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
11593 {
11594         int i;
11595
11596         lockdep_assert_held(&shares_mutex);
11597
11598         /*
11599          * We can't change the weight of the root cgroup.
11600          */
11601         if (!tg->se[0])
11602                 return -EINVAL;
11603
11604         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
11605
11606         if (tg->shares == shares)
11607                 return 0;
11608
11609         tg->shares = shares;
11610         for_each_possible_cpu(i) {
11611                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
11612                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
11613                 struct rq_flags rf;
11614
11615                 /* Propagate contribution to hierarchy */
11616                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
11617                 update_rq_clock(rq);
11618                 for_each_sched_entity(se) {
11619                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
11620                         update_cfs_group(se);
11621                 }
11622                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
11623         }
11624
11625         return 0;
11626 }
11627
11628 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
11629 {
11630         int ret;
11631
11632         mutex_lock(&shares_mutex);
11633         if (tg_is_idle(tg))
11634                 ret = -EINVAL;
11635         else
11636                 ret = __sched_group_set_shares(tg, shares);
11637         mutex_unlock(&shares_mutex);
11638
11639         return ret;
11640 }
11641
11642 int sched_group_set_idle(struct task_group *tg, long idle)
11643 {
11644         int i;
11645
11646         if (tg == &root_task_group)
11647                 return -EINVAL;
11648
11649         if (idle < 0 || idle > 1)
11650                 return -EINVAL;
11651
11652         mutex_lock(&shares_mutex);
11653
11654         if (tg->idle == idle) {
11655                 mutex_unlock(&shares_mutex);
11656                 return 0;
11657         }
11658
11659         tg->idle = idle;
11660
11661         for_each_possible_cpu(i) {
11662                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
11663                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
11664                 struct cfs_rq *grp_cfs_rq = tg->cfs_rq[i];
11665                 bool was_idle = cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq);
11666                 long idle_task_delta;
11667                 struct rq_flags rf;
11668
11669                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
11670
11671                 grp_cfs_rq->idle = idle;
11672                 if (WARN_ON_ONCE(was_idle == cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq)))
11673                         goto next_cpu;
11674
11675                 idle_task_delta = grp_cfs_rq->h_nr_running -
11676                                   grp_cfs_rq->idle_h_nr_running;
11677                 if (!cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq))
11678                         idle_task_delta *= -1;
11679
11680                 for_each_sched_entity(se) {
11681                         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11682
11683                         if (!se->on_rq)
11684                                 break;
11685
11686                         cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
11687
11688                         /* Already accounted at parent level and above. */
11689                         if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
11690                                 break;
11691                 }
11692
11693 next_cpu:
11694                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
11695         }
11696
11697         /* Idle groups have minimum weight. */
11698         if (tg_is_idle(tg))
11699                 __sched_group_set_shares(tg, scale_load(WEIGHT_IDLEPRIO));
11700         else
11701                 __sched_group_set_shares(tg, NICE_0_LOAD);
11702
11703         mutex_unlock(&shares_mutex);
11704         return 0;
11705 }
11706
11707 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
11708
11709 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
11710
11711 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
11712 {
11713         return 1;
11714 }
11715
11716 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
11717
11718 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
11719
11720 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
11721
11722
11723 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
11724 {
11725         struct sched_entity *se = &task->se;
11726         unsigned int rr_interval = 0;
11727
11728         /*
11729          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
11730          * idle runqueue:
11731          */
11732         if (rq->cfs.load.weight)
11733                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
11734
11735         return rr_interval;
11736 }
11737
11738 /*
11739  * All the scheduling class methods:
11740  */
11741 DEFINE_SCHED_CLASS(fair) = {
11742
11743         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
11744         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
11745         .yield_task             = yield_task_fair,
11746         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
11747
11748         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
11749
11750         .pick_next_task         = __pick_next_task_fair,
11751         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
11752         .set_next_task          = set_next_task_fair,
11753
11754 #ifdef CONFIG_SMP
11755         .balance                = balance_fair,
11756         .pick_task              = pick_task_fair,
11757         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
11758         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
11759
11760         .rq_online              = rq_online_fair,
11761         .rq_offline             = rq_offline_fair,
11762
11763         .task_dead              = task_dead_fair,
11764         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
11765 #endif
11766
11767         .task_tick              = task_tick_fair,
11768         .task_fork              = task_fork_fair,
11769
11770         .prio_changed           = prio_changed_fair,
11771         .switched_from          = switched_from_fair,
11772         .switched_to            = switched_to_fair,
11773
11774         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
11775
11776         .update_curr            = update_curr_fair,
11777
11778 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
11779         .task_change_group      = task_change_group_fair,
11780 #endif
11781
11782 #ifdef CONFIG_UCLAMP_TASK
11783         .uclamp_enabled         = 1,
11784 #endif
11785 };
11786
11787 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
11788 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
11789 {
11790         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
11791
11792         rcu_read_lock();
11793         for_each_leaf_cfs_rq_safe(cpu_rq(cpu), cfs_rq, pos)
11794                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
11795         rcu_read_unlock();
11796 }
11797
11798 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
11799 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
11800 {
11801         int node;
11802         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
11803         struct numa_group *ng;
11804
11805         rcu_read_lock();
11806         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
11807         for_each_online_node(node) {
11808                 if (p->numa_faults) {
11809                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
11810                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
11811                 }
11812                 if (ng) {
11813                         gsf = ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
11814                         gpf = ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
11815                 }
11816                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
11817         }
11818         rcu_read_unlock();
11819 }
11820 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
11821 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
11822
11823 __init void init_sched_fair_class(void)
11824 {
11825 #ifdef CONFIG_SMP
11826         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
11827
11828 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
11829         nohz.next_balance = jiffies;
11830         nohz.next_blocked = jiffies;
11831         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
11832 #endif
11833 #endif /* SMP */
11834
11835 }
11836
11837 /*
11838  * Helper functions to facilitate extracting info from tracepoints.
11839  */
11840
11841 const struct sched_avg *sched_trace_cfs_rq_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
11842 {
11843 #ifdef CONFIG_SMP
11844         return cfs_rq ? &cfs_rq->avg : NULL;
11845 #else
11846         return NULL;
11847 #endif
11848 }
11849 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_cfs_rq_avg);
11850
11851 char *sched_trace_cfs_rq_path(struct cfs_rq *cfs_rq, char *str, int len)
11852 {
11853         if (!cfs_rq) {
11854                 if (str)
11855                         strlcpy(str, "(null)", len);
11856                 else
11857                         return NULL;
11858         }
11859
11860         cfs_rq_tg_path(cfs_rq, str, len);
11861         return str;
11862 }
11863 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_cfs_rq_path);
11864
11865 int sched_trace_cfs_rq_cpu(struct cfs_rq *cfs_rq)
11866 {
11867         return cfs_rq ? cpu_of(rq_of(cfs_rq)) : -1;
11868 }
11869 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_cfs_rq_cpu);
11870
11871 const struct sched_avg *sched_trace_rq_avg_rt(struct rq *rq)
11872 {
11873 #ifdef CONFIG_SMP
11874         return rq ? &rq->avg_rt : NULL;
11875 #else
11876         return NULL;
11877 #endif
11878 }
11879 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_avg_rt);
11880
11881 const struct sched_avg *sched_trace_rq_avg_dl(struct rq *rq)
11882 {
11883 #ifdef CONFIG_SMP
11884         return rq ? &rq->avg_dl : NULL;
11885 #else
11886         return NULL;
11887 #endif
11888 }
11889 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_avg_dl);
11890
11891 const struct sched_avg *sched_trace_rq_avg_irq(struct rq *rq)
11892 {
11893 #if defined(CONFIG_SMP) && defined(CONFIG_HAVE_SCHED_AVG_IRQ)
11894         return rq ? &rq->avg_irq : NULL;
11895 #else
11896         return NULL;
11897 #endif
11898 }
11899 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_avg_irq);
11900
11901 int sched_trace_rq_cpu(struct rq *rq)
11902 {
11903         return rq ? cpu_of(rq) : -1;
11904 }
11905 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_cpu);
11906
11907 int sched_trace_rq_cpu_capacity(struct rq *rq)
11908 {
11909         return rq ?
11910 #ifdef CONFIG_SMP
11911                 rq->cpu_capacity
11912 #else
11913                 SCHED_CAPACITY_SCALE
11914 #endif
11915                 : -1;
11916 }
11917 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_cpu_capacity);
11918
11919 const struct cpumask *sched_trace_rd_span(struct root_domain *rd)
11920 {
11921 #ifdef CONFIG_SMP
11922         return rd ? rd->span : NULL;
11923 #else
11924         return NULL;
11925 #endif
11926 }
11927 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rd_span);
11928
11929 int sched_trace_rq_nr_running(struct rq *rq)
11930 {
11931         return rq ? rq->nr_running : -1;
11932 }
11933 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_nr_running);