Merge tag 'trace-tools-6.2' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/trace...
[platform/kernel/linux-starfive.git] / kernel / sched / fair.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
4  *
5  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
6  *
7  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
8  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
9  *
10  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
11  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
12  *
13  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
14  *  Copyright IBM Corporation, 2007
15  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
16  *
17  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
18  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
19  *
20  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
21  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra
22  */
23 #include <linux/energy_model.h>
24 #include <linux/mmap_lock.h>
25 #include <linux/hugetlb_inline.h>
26 #include <linux/jiffies.h>
27 #include <linux/mm_api.h>
28 #include <linux/highmem.h>
29 #include <linux/spinlock_api.h>
30 #include <linux/cpumask_api.h>
31 #include <linux/lockdep_api.h>
32 #include <linux/softirq.h>
33 #include <linux/refcount_api.h>
34 #include <linux/topology.h>
35 #include <linux/sched/clock.h>
36 #include <linux/sched/cond_resched.h>
37 #include <linux/sched/cputime.h>
38 #include <linux/sched/isolation.h>
39 #include <linux/sched/nohz.h>
40
41 #include <linux/cpuidle.h>
42 #include <linux/interrupt.h>
43 #include <linux/memory-tiers.h>
44 #include <linux/mempolicy.h>
45 #include <linux/mutex_api.h>
46 #include <linux/profile.h>
47 #include <linux/psi.h>
48 #include <linux/ratelimit.h>
49 #include <linux/task_work.h>
50
51 #include <asm/switch_to.h>
52
53 #include <linux/sched/cond_resched.h>
54
55 #include "sched.h"
56 #include "stats.h"
57 #include "autogroup.h"
58
59 /*
60  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
61  *
62  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
63  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
64  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
65  * based scheduling concepts.
66  *
67  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
68  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
69  *
70  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
71  */
72 unsigned int sysctl_sched_latency                       = 6000000ULL;
73 static unsigned int normalized_sysctl_sched_latency     = 6000000ULL;
74
75 /*
76  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
77  *
78  * Options are:
79  *
80  *   SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
81  *   SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
82  *   SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
83  *
84  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
85  */
86 unsigned int sysctl_sched_tunable_scaling = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
87
88 /*
89  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
90  *
91  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
92  */
93 unsigned int sysctl_sched_min_granularity                       = 750000ULL;
94 static unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity     = 750000ULL;
95
96 /*
97  * Minimal preemption granularity for CPU-bound SCHED_IDLE tasks.
98  * Applies only when SCHED_IDLE tasks compete with normal tasks.
99  *
100  * (default: 0.75 msec)
101  */
102 unsigned int sysctl_sched_idle_min_granularity                  = 750000ULL;
103
104 /*
105  * This value is kept at sysctl_sched_latency/sysctl_sched_min_granularity
106  */
107 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
108
109 /*
110  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
111  * parent will (try to) run first.
112  */
113 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
114
115 /*
116  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
117  *
118  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
119  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
120  * have immediate wakeup/sleep latencies.
121  *
122  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
123  */
124 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity                    = 1000000UL;
125 static unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity  = 1000000UL;
126
127 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost    = 500000UL;
128
129 int sched_thermal_decay_shift;
130 static int __init setup_sched_thermal_decay_shift(char *str)
131 {
132         int _shift = 0;
133
134         if (kstrtoint(str, 0, &_shift))
135                 pr_warn("Unable to set scheduler thermal pressure decay shift parameter\n");
136
137         sched_thermal_decay_shift = clamp(_shift, 0, 10);
138         return 1;
139 }
140 __setup("sched_thermal_decay_shift=", setup_sched_thermal_decay_shift);
141
142 #ifdef CONFIG_SMP
143 /*
144  * For asym packing, by default the lower numbered CPU has higher priority.
145  */
146 int __weak arch_asym_cpu_priority(int cpu)
147 {
148         return -cpu;
149 }
150
151 /*
152  * The margin used when comparing utilization with CPU capacity.
153  *
154  * (default: ~20%)
155  */
156 #define fits_capacity(cap, max) ((cap) * 1280 < (max) * 1024)
157
158 /*
159  * The margin used when comparing CPU capacities.
160  * is 'cap1' noticeably greater than 'cap2'
161  *
162  * (default: ~5%)
163  */
164 #define capacity_greater(cap1, cap2) ((cap1) * 1024 > (cap2) * 1078)
165 #endif
166
167 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
168 /*
169  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
170  * each time a cfs_rq requests quota.
171  *
172  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
173  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
174  * we will always only issue the remaining available time.
175  *
176  * (default: 5 msec, units: microseconds)
177  */
178 static unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice            = 5000UL;
179 #endif
180
181 #ifdef CONFIG_SYSCTL
182 static struct ctl_table sched_fair_sysctls[] = {
183         {
184                 .procname       = "sched_child_runs_first",
185                 .data           = &sysctl_sched_child_runs_first,
186                 .maxlen         = sizeof(unsigned int),
187                 .mode           = 0644,
188                 .proc_handler   = proc_dointvec,
189         },
190 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
191         {
192                 .procname       = "sched_cfs_bandwidth_slice_us",
193                 .data           = &sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice,
194                 .maxlen         = sizeof(unsigned int),
195                 .mode           = 0644,
196                 .proc_handler   = proc_dointvec_minmax,
197                 .extra1         = SYSCTL_ONE,
198         },
199 #endif
200         {}
201 };
202
203 static int __init sched_fair_sysctl_init(void)
204 {
205         register_sysctl_init("kernel", sched_fair_sysctls);
206         return 0;
207 }
208 late_initcall(sched_fair_sysctl_init);
209 #endif
210
211 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
212 {
213         lw->weight += inc;
214         lw->inv_weight = 0;
215 }
216
217 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
218 {
219         lw->weight -= dec;
220         lw->inv_weight = 0;
221 }
222
223 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
224 {
225         lw->weight = w;
226         lw->inv_weight = 0;
227 }
228
229 /*
230  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
231  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
232  * to users decreases. But the relationship is not linear,
233  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
234  * number of CPUs.
235  *
236  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
237  */
238 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
239 {
240         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
241         unsigned int factor;
242
243         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
244         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
245                 factor = 1;
246                 break;
247         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
248                 factor = cpus;
249                 break;
250         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
251         default:
252                 factor = 1 + ilog2(cpus);
253                 break;
254         }
255
256         return factor;
257 }
258
259 static void update_sysctl(void)
260 {
261         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
262
263 #define SET_SYSCTL(name) \
264         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
265         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
266         SET_SYSCTL(sched_latency);
267         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
268 #undef SET_SYSCTL
269 }
270
271 void __init sched_init_granularity(void)
272 {
273         update_sysctl();
274 }
275
276 #define WMULT_CONST     (~0U)
277 #define WMULT_SHIFT     32
278
279 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
280 {
281         unsigned long w;
282
283         if (likely(lw->inv_weight))
284                 return;
285
286         w = scale_load_down(lw->weight);
287
288         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
289                 lw->inv_weight = 1;
290         else if (unlikely(!w))
291                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
292         else
293                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
294 }
295
296 /*
297  * delta_exec * weight / lw.weight
298  *   OR
299  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
300  *
301  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e sched_prio_to_wmult[], in which case
302  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
303  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
304  *
305  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
306  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
307  */
308 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
309 {
310         u64 fact = scale_load_down(weight);
311         u32 fact_hi = (u32)(fact >> 32);
312         int shift = WMULT_SHIFT;
313         int fs;
314
315         __update_inv_weight(lw);
316
317         if (unlikely(fact_hi)) {
318                 fs = fls(fact_hi);
319                 shift -= fs;
320                 fact >>= fs;
321         }
322
323         fact = mul_u32_u32(fact, lw->inv_weight);
324
325         fact_hi = (u32)(fact >> 32);
326         if (fact_hi) {
327                 fs = fls(fact_hi);
328                 shift -= fs;
329                 fact >>= fs;
330         }
331
332         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
333 }
334
335
336 const struct sched_class fair_sched_class;
337
338 /**************************************************************
339  * CFS operations on generic schedulable entities:
340  */
341
342 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
343
344 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
345 #define for_each_sched_entity(se) \
346                 for (; se; se = se->parent)
347
348 static inline bool list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
349 {
350         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
351         int cpu = cpu_of(rq);
352
353         if (cfs_rq->on_list)
354                 return rq->tmp_alone_branch == &rq->leaf_cfs_rq_list;
355
356         cfs_rq->on_list = 1;
357
358         /*
359          * Ensure we either appear before our parent (if already
360          * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
361          * enqueued. The fact that we always enqueue bottom-up
362          * reduces this to two cases and a special case for the root
363          * cfs_rq. Furthermore, it also means that we will always reset
364          * tmp_alone_branch either when the branch is connected
365          * to a tree or when we reach the top of the tree
366          */
367         if (cfs_rq->tg->parent &&
368             cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->on_list) {
369                 /*
370                  * If parent is already on the list, we add the child
371                  * just before. Thanks to circular linked property of
372                  * the list, this means to put the child at the tail
373                  * of the list that starts by parent.
374                  */
375                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
376                         &(cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->leaf_cfs_rq_list));
377                 /*
378                  * The branch is now connected to its tree so we can
379                  * reset tmp_alone_branch to the beginning of the
380                  * list.
381                  */
382                 rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
383                 return true;
384         }
385
386         if (!cfs_rq->tg->parent) {
387                 /*
388                  * cfs rq without parent should be put
389                  * at the tail of the list.
390                  */
391                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
392                         &rq->leaf_cfs_rq_list);
393                 /*
394                  * We have reach the top of a tree so we can reset
395                  * tmp_alone_branch to the beginning of the list.
396                  */
397                 rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
398                 return true;
399         }
400
401         /*
402          * The parent has not already been added so we want to
403          * make sure that it will be put after us.
404          * tmp_alone_branch points to the begin of the branch
405          * where we will add parent.
406          */
407         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list, rq->tmp_alone_branch);
408         /*
409          * update tmp_alone_branch to points to the new begin
410          * of the branch
411          */
412         rq->tmp_alone_branch = &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list;
413         return false;
414 }
415
416 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
417 {
418         if (cfs_rq->on_list) {
419                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
420
421                 /*
422                  * With cfs_rq being unthrottled/throttled during an enqueue,
423                  * it can happen the tmp_alone_branch points the a leaf that
424                  * we finally want to del. In this case, tmp_alone_branch moves
425                  * to the prev element but it will point to rq->leaf_cfs_rq_list
426                  * at the end of the enqueue.
427                  */
428                 if (rq->tmp_alone_branch == &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list)
429                         rq->tmp_alone_branch = cfs_rq->leaf_cfs_rq_list.prev;
430
431                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
432                 cfs_rq->on_list = 0;
433         }
434 }
435
436 static inline void assert_list_leaf_cfs_rq(struct rq *rq)
437 {
438         SCHED_WARN_ON(rq->tmp_alone_branch != &rq->leaf_cfs_rq_list);
439 }
440
441 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
442 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)                      \
443         list_for_each_entry_safe(cfs_rq, pos, &rq->leaf_cfs_rq_list,    \
444                                  leaf_cfs_rq_list)
445
446 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
447 static inline struct cfs_rq *
448 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
449 {
450         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
451                 return se->cfs_rq;
452
453         return NULL;
454 }
455
456 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
457 {
458         return se->parent;
459 }
460
461 static void
462 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
463 {
464         int se_depth, pse_depth;
465
466         /*
467          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
468          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
469          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
470          * parent.
471          */
472
473         /* First walk up until both entities are at same depth */
474         se_depth = (*se)->depth;
475         pse_depth = (*pse)->depth;
476
477         while (se_depth > pse_depth) {
478                 se_depth--;
479                 *se = parent_entity(*se);
480         }
481
482         while (pse_depth > se_depth) {
483                 pse_depth--;
484                 *pse = parent_entity(*pse);
485         }
486
487         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
488                 *se = parent_entity(*se);
489                 *pse = parent_entity(*pse);
490         }
491 }
492
493 static int tg_is_idle(struct task_group *tg)
494 {
495         return tg->idle > 0;
496 }
497
498 static int cfs_rq_is_idle(struct cfs_rq *cfs_rq)
499 {
500         return cfs_rq->idle > 0;
501 }
502
503 static int se_is_idle(struct sched_entity *se)
504 {
505         if (entity_is_task(se))
506                 return task_has_idle_policy(task_of(se));
507         return cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se));
508 }
509
510 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
511
512 #define for_each_sched_entity(se) \
513                 for (; se; se = NULL)
514
515 static inline bool list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
516 {
517         return true;
518 }
519
520 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
521 {
522 }
523
524 static inline void assert_list_leaf_cfs_rq(struct rq *rq)
525 {
526 }
527
528 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)      \
529                 for (cfs_rq = &rq->cfs, pos = NULL; cfs_rq; cfs_rq = pos)
530
531 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
532 {
533         return NULL;
534 }
535
536 static inline void
537 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
538 {
539 }
540
541 static inline int tg_is_idle(struct task_group *tg)
542 {
543         return 0;
544 }
545
546 static int cfs_rq_is_idle(struct cfs_rq *cfs_rq)
547 {
548         return 0;
549 }
550
551 static int se_is_idle(struct sched_entity *se)
552 {
553         return 0;
554 }
555
556 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
557
558 static __always_inline
559 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
560
561 /**************************************************************
562  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
563  */
564
565 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
566 {
567         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
568         if (delta > 0)
569                 max_vruntime = vruntime;
570
571         return max_vruntime;
572 }
573
574 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
575 {
576         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
577         if (delta < 0)
578                 min_vruntime = vruntime;
579
580         return min_vruntime;
581 }
582
583 static inline bool entity_before(struct sched_entity *a,
584                                 struct sched_entity *b)
585 {
586         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
587 }
588
589 #define __node_2_se(node) \
590         rb_entry((node), struct sched_entity, run_node)
591
592 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
593 {
594         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
595         struct rb_node *leftmost = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
596
597         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
598
599         if (curr) {
600                 if (curr->on_rq)
601                         vruntime = curr->vruntime;
602                 else
603                         curr = NULL;
604         }
605
606         if (leftmost) { /* non-empty tree */
607                 struct sched_entity *se = __node_2_se(leftmost);
608
609                 if (!curr)
610                         vruntime = se->vruntime;
611                 else
612                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
613         }
614
615         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
616         u64_u32_store(cfs_rq->min_vruntime,
617                       max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime));
618 }
619
620 static inline bool __entity_less(struct rb_node *a, const struct rb_node *b)
621 {
622         return entity_before(__node_2_se(a), __node_2_se(b));
623 }
624
625 /*
626  * Enqueue an entity into the rb-tree:
627  */
628 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
629 {
630         rb_add_cached(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline, __entity_less);
631 }
632
633 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
634 {
635         rb_erase_cached(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
636 }
637
638 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
639 {
640         struct rb_node *left = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
641
642         if (!left)
643                 return NULL;
644
645         return __node_2_se(left);
646 }
647
648 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
649 {
650         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
651
652         if (!next)
653                 return NULL;
654
655         return __node_2_se(next);
656 }
657
658 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
659 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
660 {
661         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline.rb_root);
662
663         if (!last)
664                 return NULL;
665
666         return __node_2_se(last);
667 }
668
669 /**************************************************************
670  * Scheduling class statistics methods:
671  */
672
673 int sched_update_scaling(void)
674 {
675         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
676
677         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
678                                         sysctl_sched_min_granularity);
679
680 #define WRT_SYSCTL(name) \
681         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
682         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
683         WRT_SYSCTL(sched_latency);
684         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
685 #undef WRT_SYSCTL
686
687         return 0;
688 }
689 #endif
690
691 /*
692  * delta /= w
693  */
694 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
695 {
696         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
697                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
698
699         return delta;
700 }
701
702 /*
703  * The idea is to set a period in which each task runs once.
704  *
705  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
706  * this period because otherwise the slices get too small.
707  *
708  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
709  */
710 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
711 {
712         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
713                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
714         else
715                 return sysctl_sched_latency;
716 }
717
718 static bool sched_idle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq);
719
720 /*
721  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
722  * proportional to the weight.
723  *
724  * s = p*P[w/rw]
725  */
726 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
727 {
728         unsigned int nr_running = cfs_rq->nr_running;
729         struct sched_entity *init_se = se;
730         unsigned int min_gran;
731         u64 slice;
732
733         if (sched_feat(ALT_PERIOD))
734                 nr_running = rq_of(cfs_rq)->cfs.h_nr_running;
735
736         slice = __sched_period(nr_running + !se->on_rq);
737
738         for_each_sched_entity(se) {
739                 struct load_weight *load;
740                 struct load_weight lw;
741                 struct cfs_rq *qcfs_rq;
742
743                 qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
744                 load = &qcfs_rq->load;
745
746                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
747                         lw = qcfs_rq->load;
748
749                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
750                         load = &lw;
751                 }
752                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
753         }
754
755         if (sched_feat(BASE_SLICE)) {
756                 if (se_is_idle(init_se) && !sched_idle_cfs_rq(cfs_rq))
757                         min_gran = sysctl_sched_idle_min_granularity;
758                 else
759                         min_gran = sysctl_sched_min_granularity;
760
761                 slice = max_t(u64, slice, min_gran);
762         }
763
764         return slice;
765 }
766
767 /*
768  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
769  *
770  * vs = s/w
771  */
772 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
773 {
774         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
775 }
776
777 #include "pelt.h"
778 #ifdef CONFIG_SMP
779
780 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev_cpu, int cpu);
781 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
782 static unsigned long capacity_of(int cpu);
783
784 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
785 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
786 {
787         struct sched_avg *sa = &se->avg;
788
789         memset(sa, 0, sizeof(*sa));
790
791         /*
792          * Tasks are initialized with full load to be seen as heavy tasks until
793          * they get a chance to stabilize to their real load level.
794          * Group entities are initialized with zero load to reflect the fact that
795          * nothing has been attached to the task group yet.
796          */
797         if (entity_is_task(se))
798                 sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
799
800         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
801 }
802
803 /*
804  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
805  * based on the cfs_rq's current util_avg:
806  *
807  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
808  *
809  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
810  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
811  * as when the series is a harmonic series.
812  *
813  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
814  * only 1/2 of the left utilization budget:
815  *
816  *   util_avg_cap = (cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
817  *
818  * where n denotes the nth task and cpu_scale the CPU capacity.
819  *
820  * For example, for a CPU with 1024 of capacity, a simplest series from
821  * the beginning would be like:
822  *
823  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
824  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
825  *
826  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
827  * if util_avg > util_avg_cap.
828  */
829 void post_init_entity_util_avg(struct task_struct *p)
830 {
831         struct sched_entity *se = &p->se;
832         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
833         struct sched_avg *sa = &se->avg;
834         long cpu_scale = arch_scale_cpu_capacity(cpu_of(rq_of(cfs_rq)));
835         long cap = (long)(cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
836
837         if (p->sched_class != &fair_sched_class) {
838                 /*
839                  * For !fair tasks do:
840                  *
841                 update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
842                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
843                 switched_from_fair(rq, p);
844                  *
845                  * such that the next switched_to_fair() has the
846                  * expected state.
847                  */
848                 se->avg.last_update_time = cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
849                 return;
850         }
851
852         if (cap > 0) {
853                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
854                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
855                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
856
857                         if (sa->util_avg > cap)
858                                 sa->util_avg = cap;
859                 } else {
860                         sa->util_avg = cap;
861                 }
862         }
863
864         sa->runnable_avg = sa->util_avg;
865 }
866
867 #else /* !CONFIG_SMP */
868 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
869 {
870 }
871 void post_init_entity_util_avg(struct task_struct *p)
872 {
873 }
874 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
875 {
876 }
877 #endif /* CONFIG_SMP */
878
879 /*
880  * Update the current task's runtime statistics.
881  */
882 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
883 {
884         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
885         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
886         u64 delta_exec;
887
888         if (unlikely(!curr))
889                 return;
890
891         delta_exec = now - curr->exec_start;
892         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
893                 return;
894
895         curr->exec_start = now;
896
897         if (schedstat_enabled()) {
898                 struct sched_statistics *stats;
899
900                 stats = __schedstats_from_se(curr);
901                 __schedstat_set(stats->exec_max,
902                                 max(delta_exec, stats->exec_max));
903         }
904
905         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
906         schedstat_add(cfs_rq->exec_clock, delta_exec);
907
908         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
909         update_min_vruntime(cfs_rq);
910
911         if (entity_is_task(curr)) {
912                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
913
914                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
915                 cgroup_account_cputime(curtask, delta_exec);
916                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
917         }
918
919         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
920 }
921
922 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
923 {
924         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
925 }
926
927 static inline void
928 update_stats_wait_start_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
929 {
930         struct sched_statistics *stats;
931         struct task_struct *p = NULL;
932
933         if (!schedstat_enabled())
934                 return;
935
936         stats = __schedstats_from_se(se);
937
938         if (entity_is_task(se))
939                 p = task_of(se);
940
941         __update_stats_wait_start(rq_of(cfs_rq), p, stats);
942 }
943
944 static inline void
945 update_stats_wait_end_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
946 {
947         struct sched_statistics *stats;
948         struct task_struct *p = NULL;
949
950         if (!schedstat_enabled())
951                 return;
952
953         stats = __schedstats_from_se(se);
954
955         /*
956          * When the sched_schedstat changes from 0 to 1, some sched se
957          * maybe already in the runqueue, the se->statistics.wait_start
958          * will be 0.So it will let the delta wrong. We need to avoid this
959          * scenario.
960          */
961         if (unlikely(!schedstat_val(stats->wait_start)))
962                 return;
963
964         if (entity_is_task(se))
965                 p = task_of(se);
966
967         __update_stats_wait_end(rq_of(cfs_rq), p, stats);
968 }
969
970 static inline void
971 update_stats_enqueue_sleeper_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
972 {
973         struct sched_statistics *stats;
974         struct task_struct *tsk = NULL;
975
976         if (!schedstat_enabled())
977                 return;
978
979         stats = __schedstats_from_se(se);
980
981         if (entity_is_task(se))
982                 tsk = task_of(se);
983
984         __update_stats_enqueue_sleeper(rq_of(cfs_rq), tsk, stats);
985 }
986
987 /*
988  * Task is being enqueued - update stats:
989  */
990 static inline void
991 update_stats_enqueue_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
992 {
993         if (!schedstat_enabled())
994                 return;
995
996         /*
997          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
998          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
999          */
1000         if (se != cfs_rq->curr)
1001                 update_stats_wait_start_fair(cfs_rq, se);
1002
1003         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
1004                 update_stats_enqueue_sleeper_fair(cfs_rq, se);
1005 }
1006
1007 static inline void
1008 update_stats_dequeue_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
1009 {
1010
1011         if (!schedstat_enabled())
1012                 return;
1013
1014         /*
1015          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
1016          * waiting task:
1017          */
1018         if (se != cfs_rq->curr)
1019                 update_stats_wait_end_fair(cfs_rq, se);
1020
1021         if ((flags & DEQUEUE_SLEEP) && entity_is_task(se)) {
1022                 struct task_struct *tsk = task_of(se);
1023                 unsigned int state;
1024
1025                 /* XXX racy against TTWU */
1026                 state = READ_ONCE(tsk->__state);
1027                 if (state & TASK_INTERRUPTIBLE)
1028                         __schedstat_set(tsk->stats.sleep_start,
1029                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1030                 if (state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
1031                         __schedstat_set(tsk->stats.block_start,
1032                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1033         }
1034 }
1035
1036 /*
1037  * We are picking a new current task - update its stats:
1038  */
1039 static inline void
1040 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1041 {
1042         /*
1043          * We are starting a new run period:
1044          */
1045         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
1046 }
1047
1048 /**************************************************
1049  * Scheduling class queueing methods:
1050  */
1051
1052 #ifdef CONFIG_NUMA
1053 #define NUMA_IMBALANCE_MIN 2
1054
1055 static inline long
1056 adjust_numa_imbalance(int imbalance, int dst_running, int imb_numa_nr)
1057 {
1058         /*
1059          * Allow a NUMA imbalance if busy CPUs is less than the maximum
1060          * threshold. Above this threshold, individual tasks may be contending
1061          * for both memory bandwidth and any shared HT resources.  This is an
1062          * approximation as the number of running tasks may not be related to
1063          * the number of busy CPUs due to sched_setaffinity.
1064          */
1065         if (dst_running > imb_numa_nr)
1066                 return imbalance;
1067
1068         /*
1069          * Allow a small imbalance based on a simple pair of communicating
1070          * tasks that remain local when the destination is lightly loaded.
1071          */
1072         if (imbalance <= NUMA_IMBALANCE_MIN)
1073                 return 0;
1074
1075         return imbalance;
1076 }
1077 #endif /* CONFIG_NUMA */
1078
1079 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1080 /*
1081  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
1082  * calculated based on the tasks virtual memory size and
1083  * numa_balancing_scan_size.
1084  */
1085 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
1086 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
1087
1088 /* Portion of address space to scan in MB */
1089 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
1090
1091 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
1092 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
1093
1094 /* The page with hint page fault latency < threshold in ms is considered hot */
1095 unsigned int sysctl_numa_balancing_hot_threshold = MSEC_PER_SEC;
1096
1097 /* Restrict the NUMA promotion throughput (MB/s) for each target node. */
1098 unsigned int sysctl_numa_balancing_promote_rate_limit = 65536;
1099
1100 struct numa_group {
1101         refcount_t refcount;
1102
1103         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
1104         int nr_tasks;
1105         pid_t gid;
1106         int active_nodes;
1107
1108         struct rcu_head rcu;
1109         unsigned long total_faults;
1110         unsigned long max_faults_cpu;
1111         /*
1112          * faults[] array is split into two regions: faults_mem and faults_cpu.
1113          *
1114          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
1115          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
1116          * more by CPU use than by memory faults.
1117          */
1118         unsigned long faults[];
1119 };
1120
1121 /*
1122  * For functions that can be called in multiple contexts that permit reading
1123  * ->numa_group (see struct task_struct for locking rules).
1124  */
1125 static struct numa_group *deref_task_numa_group(struct task_struct *p)
1126 {
1127         return rcu_dereference_check(p->numa_group, p == current ||
1128                 (lockdep_is_held(__rq_lockp(task_rq(p))) && !READ_ONCE(p->on_cpu)));
1129 }
1130
1131 static struct numa_group *deref_curr_numa_group(struct task_struct *p)
1132 {
1133         return rcu_dereference_protected(p->numa_group, p == current);
1134 }
1135
1136 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng);
1137 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng);
1138
1139 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
1140 {
1141         unsigned long rss = 0;
1142         unsigned long nr_scan_pages;
1143
1144         /*
1145          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
1146          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
1147          * on resident pages
1148          */
1149         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
1150         rss = get_mm_rss(p->mm);
1151         if (!rss)
1152                 rss = nr_scan_pages;
1153
1154         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
1155         return rss / nr_scan_pages;
1156 }
1157
1158 /* For sanity's sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
1159 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
1160
1161 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
1162 {
1163         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
1164         unsigned int scan, floor;
1165         unsigned int windows = 1;
1166
1167         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
1168                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
1169         floor = 1000 / windows;
1170
1171         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
1172         return max_t(unsigned int, floor, scan);
1173 }
1174
1175 static unsigned int task_scan_start(struct task_struct *p)
1176 {
1177         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1178         unsigned long period = smin;
1179         struct numa_group *ng;
1180
1181         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1182         rcu_read_lock();
1183         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
1184         if (ng) {
1185                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1186                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1187
1188                 period *= refcount_read(&ng->refcount);
1189                 period *= shared + 1;
1190                 period /= private + shared + 1;
1191         }
1192         rcu_read_unlock();
1193
1194         return max(smin, period);
1195 }
1196
1197 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
1198 {
1199         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1200         unsigned long smax;
1201         struct numa_group *ng;
1202
1203         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
1204         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
1205
1206         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1207         ng = deref_curr_numa_group(p);
1208         if (ng) {
1209                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1210                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1211                 unsigned long period = smax;
1212
1213                 period *= refcount_read(&ng->refcount);
1214                 period *= shared + 1;
1215                 period /= private + shared + 1;
1216
1217                 smax = max(smax, period);
1218         }
1219
1220         return max(smin, smax);
1221 }
1222
1223 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1224 {
1225         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE);
1226         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1227 }
1228
1229 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1230 {
1231         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE);
1232         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1233 }
1234
1235 /* Shared or private faults. */
1236 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1237
1238 /* Memory and CPU locality */
1239 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1240
1241 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1242 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1243
1244 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1245 {
1246         struct numa_group *ng;
1247         pid_t gid = 0;
1248
1249         rcu_read_lock();
1250         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
1251         if (ng)
1252                 gid = ng->gid;
1253         rcu_read_unlock();
1254
1255         return gid;
1256 }
1257
1258 /*
1259  * The averaged statistics, shared & private, memory & CPU,
1260  * occupy the first half of the array. The second half of the
1261  * array is for current counters, which are averaged into the
1262  * first set by task_numa_placement.
1263  */
1264 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1265 {
1266         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1267 }
1268
1269 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1270 {
1271         if (!p->numa_faults)
1272                 return 0;
1273
1274         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1275                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1276 }
1277
1278 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1279 {
1280         struct numa_group *ng = deref_task_numa_group(p);
1281
1282         if (!ng)
1283                 return 0;
1284
1285         return ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1286                 ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1287 }
1288
1289 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1290 {
1291         return group->faults[task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, 0)] +
1292                 group->faults[task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, 1)];
1293 }
1294
1295 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng)
1296 {
1297         unsigned long faults = 0;
1298         int node;
1299
1300         for_each_online_node(node) {
1301                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
1302         }
1303
1304         return faults;
1305 }
1306
1307 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng)
1308 {
1309         unsigned long faults = 0;
1310         int node;
1311
1312         for_each_online_node(node) {
1313                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
1314         }
1315
1316         return faults;
1317 }
1318
1319 /*
1320  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1321  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1322  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1323  */
1324 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1325
1326 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1327 {
1328         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1329 }
1330
1331 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1332 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1333                                         int lim_dist, bool task)
1334 {
1335         unsigned long score = 0;
1336         int node, max_dist;
1337
1338         /*
1339          * All nodes are directly connected, and the same distance
1340          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1341          */
1342         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1343                 return 0;
1344
1345         /* sched_max_numa_distance may be changed in parallel. */
1346         max_dist = READ_ONCE(sched_max_numa_distance);
1347         /*
1348          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1349          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1350          */
1351         for_each_online_node(node) {
1352                 unsigned long faults;
1353                 int dist = node_distance(nid, node);
1354
1355                 /*
1356                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1357                  * for placement; nid was already counted.
1358                  */
1359                 if (dist >= max_dist || node == nid)
1360                         continue;
1361
1362                 /*
1363                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1364                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1365                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1366                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1367                  * of each group. Skip other nodes.
1368                  */
1369                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE && dist >= lim_dist)
1370                         continue;
1371
1372                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1373                 if (task)
1374                         faults = task_faults(p, node);
1375                 else
1376                         faults = group_faults(p, node);
1377
1378                 /*
1379                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1380                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1381                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1382                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1383                  * The further away a node is, the less the faults count.
1384                  * This seems to result in good task placement.
1385                  */
1386                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1387                         faults *= (max_dist - dist);
1388                         faults /= (max_dist - LOCAL_DISTANCE);
1389                 }
1390
1391                 score += faults;
1392         }
1393
1394         return score;
1395 }
1396
1397 /*
1398  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1399  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1400  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1401  * evenly spread out between numa nodes.
1402  */
1403 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1404                                         int dist)
1405 {
1406         unsigned long faults, total_faults;
1407
1408         if (!p->numa_faults)
1409                 return 0;
1410
1411         total_faults = p->total_numa_faults;
1412
1413         if (!total_faults)
1414                 return 0;
1415
1416         faults = task_faults(p, nid);
1417         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1418
1419         return 1000 * faults / total_faults;
1420 }
1421
1422 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1423                                          int dist)
1424 {
1425         struct numa_group *ng = deref_task_numa_group(p);
1426         unsigned long faults, total_faults;
1427
1428         if (!ng)
1429                 return 0;
1430
1431         total_faults = ng->total_faults;
1432
1433         if (!total_faults)
1434                 return 0;
1435
1436         faults = group_faults(p, nid);
1437         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1438
1439         return 1000 * faults / total_faults;
1440 }
1441
1442 /*
1443  * If memory tiering mode is enabled, cpupid of slow memory page is
1444  * used to record scan time instead of CPU and PID.  When tiering mode
1445  * is disabled at run time, the scan time (in cpupid) will be
1446  * interpreted as CPU and PID.  So CPU needs to be checked to avoid to
1447  * access out of array bound.
1448  */
1449 static inline bool cpupid_valid(int cpupid)
1450 {
1451         return cpupid_to_cpu(cpupid) < nr_cpu_ids;
1452 }
1453
1454 /*
1455  * For memory tiering mode, if there are enough free pages (more than
1456  * enough watermark defined here) in fast memory node, to take full
1457  * advantage of fast memory capacity, all recently accessed slow
1458  * memory pages will be migrated to fast memory node without
1459  * considering hot threshold.
1460  */
1461 static bool pgdat_free_space_enough(struct pglist_data *pgdat)
1462 {
1463         int z;
1464         unsigned long enough_wmark;
1465
1466         enough_wmark = max(1UL * 1024 * 1024 * 1024 >> PAGE_SHIFT,
1467                            pgdat->node_present_pages >> 4);
1468         for (z = pgdat->nr_zones - 1; z >= 0; z--) {
1469                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + z;
1470
1471                 if (!populated_zone(zone))
1472                         continue;
1473
1474                 if (zone_watermark_ok(zone, 0,
1475                                       wmark_pages(zone, WMARK_PROMO) + enough_wmark,
1476                                       ZONE_MOVABLE, 0))
1477                         return true;
1478         }
1479         return false;
1480 }
1481
1482 /*
1483  * For memory tiering mode, when page tables are scanned, the scan
1484  * time will be recorded in struct page in addition to make page
1485  * PROT_NONE for slow memory page.  So when the page is accessed, in
1486  * hint page fault handler, the hint page fault latency is calculated
1487  * via,
1488  *
1489  *      hint page fault latency = hint page fault time - scan time
1490  *
1491  * The smaller the hint page fault latency, the higher the possibility
1492  * for the page to be hot.
1493  */
1494 static int numa_hint_fault_latency(struct page *page)
1495 {
1496         int last_time, time;
1497
1498         time = jiffies_to_msecs(jiffies);
1499         last_time = xchg_page_access_time(page, time);
1500
1501         return (time - last_time) & PAGE_ACCESS_TIME_MASK;
1502 }
1503
1504 /*
1505  * For memory tiering mode, too high promotion/demotion throughput may
1506  * hurt application latency.  So we provide a mechanism to rate limit
1507  * the number of pages that are tried to be promoted.
1508  */
1509 static bool numa_promotion_rate_limit(struct pglist_data *pgdat,
1510                                       unsigned long rate_limit, int nr)
1511 {
1512         unsigned long nr_cand;
1513         unsigned int now, start;
1514
1515         now = jiffies_to_msecs(jiffies);
1516         mod_node_page_state(pgdat, PGPROMOTE_CANDIDATE, nr);
1517         nr_cand = node_page_state(pgdat, PGPROMOTE_CANDIDATE);
1518         start = pgdat->nbp_rl_start;
1519         if (now - start > MSEC_PER_SEC &&
1520             cmpxchg(&pgdat->nbp_rl_start, start, now) == start)
1521                 pgdat->nbp_rl_nr_cand = nr_cand;
1522         if (nr_cand - pgdat->nbp_rl_nr_cand >= rate_limit)
1523                 return true;
1524         return false;
1525 }
1526
1527 #define NUMA_MIGRATION_ADJUST_STEPS     16
1528
1529 static void numa_promotion_adjust_threshold(struct pglist_data *pgdat,
1530                                             unsigned long rate_limit,
1531                                             unsigned int ref_th)
1532 {
1533         unsigned int now, start, th_period, unit_th, th;
1534         unsigned long nr_cand, ref_cand, diff_cand;
1535
1536         now = jiffies_to_msecs(jiffies);
1537         th_period = sysctl_numa_balancing_scan_period_max;
1538         start = pgdat->nbp_th_start;
1539         if (now - start > th_period &&
1540             cmpxchg(&pgdat->nbp_th_start, start, now) == start) {
1541                 ref_cand = rate_limit *
1542                         sysctl_numa_balancing_scan_period_max / MSEC_PER_SEC;
1543                 nr_cand = node_page_state(pgdat, PGPROMOTE_CANDIDATE);
1544                 diff_cand = nr_cand - pgdat->nbp_th_nr_cand;
1545                 unit_th = ref_th * 2 / NUMA_MIGRATION_ADJUST_STEPS;
1546                 th = pgdat->nbp_threshold ? : ref_th;
1547                 if (diff_cand > ref_cand * 11 / 10)
1548                         th = max(th - unit_th, unit_th);
1549                 else if (diff_cand < ref_cand * 9 / 10)
1550                         th = min(th + unit_th, ref_th * 2);
1551                 pgdat->nbp_th_nr_cand = nr_cand;
1552                 pgdat->nbp_threshold = th;
1553         }
1554 }
1555
1556 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1557                                 int src_nid, int dst_cpu)
1558 {
1559         struct numa_group *ng = deref_curr_numa_group(p);
1560         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1561         int last_cpupid, this_cpupid;
1562
1563         /*
1564          * The pages in slow memory node should be migrated according
1565          * to hot/cold instead of private/shared.
1566          */
1567         if (sysctl_numa_balancing_mode & NUMA_BALANCING_MEMORY_TIERING &&
1568             !node_is_toptier(src_nid)) {
1569                 struct pglist_data *pgdat;
1570                 unsigned long rate_limit;
1571                 unsigned int latency, th, def_th;
1572
1573                 pgdat = NODE_DATA(dst_nid);
1574                 if (pgdat_free_space_enough(pgdat)) {
1575                         /* workload changed, reset hot threshold */
1576                         pgdat->nbp_threshold = 0;
1577                         return true;
1578                 }
1579
1580                 def_th = sysctl_numa_balancing_hot_threshold;
1581                 rate_limit = sysctl_numa_balancing_promote_rate_limit << \
1582                         (20 - PAGE_SHIFT);
1583                 numa_promotion_adjust_threshold(pgdat, rate_limit, def_th);
1584
1585                 th = pgdat->nbp_threshold ? : def_th;
1586                 latency = numa_hint_fault_latency(page);
1587                 if (latency >= th)
1588                         return false;
1589
1590                 return !numa_promotion_rate_limit(pgdat, rate_limit,
1591                                                   thp_nr_pages(page));
1592         }
1593
1594         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1595         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1596
1597         if (!(sysctl_numa_balancing_mode & NUMA_BALANCING_MEMORY_TIERING) &&
1598             !node_is_toptier(src_nid) && !cpupid_valid(last_cpupid))
1599                 return false;
1600
1601         /*
1602          * Allow first faults or private faults to migrate immediately early in
1603          * the lifetime of a task. The magic number 4 is based on waiting for
1604          * two full passes of the "multi-stage node selection" test that is
1605          * executed below.
1606          */
1607         if ((p->numa_preferred_nid == NUMA_NO_NODE || p->numa_scan_seq <= 4) &&
1608             (cpupid_pid_unset(last_cpupid) || cpupid_match_pid(p, last_cpupid)))
1609                 return true;
1610
1611         /*
1612          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1613          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1614          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1615          *
1616          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1617          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1618          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1619          *
1620          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1621          * same result twice in a row, given these samples are fully
1622          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1623          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1624          *
1625          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1626          * act on an unlikely task<->page relation.
1627          */
1628         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1629                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1630                 return false;
1631
1632         /* Always allow migrate on private faults */
1633         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1634                 return true;
1635
1636         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1637         if (!ng)
1638                 return true;
1639
1640         /*
1641          * Destination node is much more heavily used than the source
1642          * node? Allow migration.
1643          */
1644         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1645                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1646                 return true;
1647
1648         /*
1649          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1650          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1651          *
1652          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1653          * --------------- * - > ---------------
1654          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1655          */
1656         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1657                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1658 }
1659
1660 /*
1661  * 'numa_type' describes the node at the moment of load balancing.
1662  */
1663 enum numa_type {
1664         /* The node has spare capacity that can be used to run more tasks.  */
1665         node_has_spare = 0,
1666         /*
1667          * The node is fully used and the tasks don't compete for more CPU
1668          * cycles. Nevertheless, some tasks might wait before running.
1669          */
1670         node_fully_busy,
1671         /*
1672          * The node is overloaded and can't provide expected CPU cycles to all
1673          * tasks.
1674          */
1675         node_overloaded
1676 };
1677
1678 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1679 struct numa_stats {
1680         unsigned long load;
1681         unsigned long runnable;
1682         unsigned long util;
1683         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1684         unsigned long compute_capacity;
1685         unsigned int nr_running;
1686         unsigned int weight;
1687         enum numa_type node_type;
1688         int idle_cpu;
1689 };
1690
1691 static inline bool is_core_idle(int cpu)
1692 {
1693 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
1694         int sibling;
1695
1696         for_each_cpu(sibling, cpu_smt_mask(cpu)) {
1697                 if (cpu == sibling)
1698                         continue;
1699
1700                 if (!idle_cpu(sibling))
1701                         return false;
1702         }
1703 #endif
1704
1705         return true;
1706 }
1707
1708 struct task_numa_env {
1709         struct task_struct *p;
1710
1711         int src_cpu, src_nid;
1712         int dst_cpu, dst_nid;
1713         int imb_numa_nr;
1714
1715         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1716
1717         int imbalance_pct;
1718         int dist;
1719
1720         struct task_struct *best_task;
1721         long best_imp;
1722         int best_cpu;
1723 };
1724
1725 static unsigned long cpu_load(struct rq *rq);
1726 static unsigned long cpu_runnable(struct rq *rq);
1727
1728 static inline enum
1729 numa_type numa_classify(unsigned int imbalance_pct,
1730                          struct numa_stats *ns)
1731 {
1732         if ((ns->nr_running > ns->weight) &&
1733             (((ns->compute_capacity * 100) < (ns->util * imbalance_pct)) ||
1734              ((ns->compute_capacity * imbalance_pct) < (ns->runnable * 100))))
1735                 return node_overloaded;
1736
1737         if ((ns->nr_running < ns->weight) ||
1738             (((ns->compute_capacity * 100) > (ns->util * imbalance_pct)) &&
1739              ((ns->compute_capacity * imbalance_pct) > (ns->runnable * 100))))
1740                 return node_has_spare;
1741
1742         return node_fully_busy;
1743 }
1744
1745 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
1746 /* Forward declarations of select_idle_sibling helpers */
1747 static inline bool test_idle_cores(int cpu);
1748 static inline int numa_idle_core(int idle_core, int cpu)
1749 {
1750         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present) ||
1751             idle_core >= 0 || !test_idle_cores(cpu))
1752                 return idle_core;
1753
1754         /*
1755          * Prefer cores instead of packing HT siblings
1756          * and triggering future load balancing.
1757          */
1758         if (is_core_idle(cpu))
1759                 idle_core = cpu;
1760
1761         return idle_core;
1762 }
1763 #else
1764 static inline int numa_idle_core(int idle_core, int cpu)
1765 {
1766         return idle_core;
1767 }
1768 #endif
1769
1770 /*
1771  * Gather all necessary information to make NUMA balancing placement
1772  * decisions that are compatible with standard load balancer. This
1773  * borrows code and logic from update_sg_lb_stats but sharing a
1774  * common implementation is impractical.
1775  */
1776 static void update_numa_stats(struct task_numa_env *env,
1777                               struct numa_stats *ns, int nid,
1778                               bool find_idle)
1779 {
1780         int cpu, idle_core = -1;
1781
1782         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1783         ns->idle_cpu = -1;
1784
1785         rcu_read_lock();
1786         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1787                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1788
1789                 ns->load += cpu_load(rq);
1790                 ns->runnable += cpu_runnable(rq);
1791                 ns->util += cpu_util_cfs(cpu);
1792                 ns->nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
1793                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1794
1795                 if (find_idle && !rq->nr_running && idle_cpu(cpu)) {
1796                         if (READ_ONCE(rq->numa_migrate_on) ||
1797                             !cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr))
1798                                 continue;
1799
1800                         if (ns->idle_cpu == -1)
1801                                 ns->idle_cpu = cpu;
1802
1803                         idle_core = numa_idle_core(idle_core, cpu);
1804                 }
1805         }
1806         rcu_read_unlock();
1807
1808         ns->weight = cpumask_weight(cpumask_of_node(nid));
1809
1810         ns->node_type = numa_classify(env->imbalance_pct, ns);
1811
1812         if (idle_core >= 0)
1813                 ns->idle_cpu = idle_core;
1814 }
1815
1816 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1817                              struct task_struct *p, long imp)
1818 {
1819         struct rq *rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1820
1821         /* Check if run-queue part of active NUMA balance. */
1822         if (env->best_cpu != env->dst_cpu && xchg(&rq->numa_migrate_on, 1)) {
1823                 int cpu;
1824                 int start = env->dst_cpu;
1825
1826                 /* Find alternative idle CPU. */
1827                 for_each_cpu_wrap(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid), start) {
1828                         if (cpu == env->best_cpu || !idle_cpu(cpu) ||
1829                             !cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr)) {
1830                                 continue;
1831                         }
1832
1833                         env->dst_cpu = cpu;
1834                         rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1835                         if (!xchg(&rq->numa_migrate_on, 1))
1836                                 goto assign;
1837                 }
1838
1839                 /* Failed to find an alternative idle CPU */
1840                 return;
1841         }
1842
1843 assign:
1844         /*
1845          * Clear previous best_cpu/rq numa-migrate flag, since task now
1846          * found a better CPU to move/swap.
1847          */
1848         if (env->best_cpu != -1 && env->best_cpu != env->dst_cpu) {
1849                 rq = cpu_rq(env->best_cpu);
1850                 WRITE_ONCE(rq->numa_migrate_on, 0);
1851         }
1852
1853         if (env->best_task)
1854                 put_task_struct(env->best_task);
1855         if (p)
1856                 get_task_struct(p);
1857
1858         env->best_task = p;
1859         env->best_imp = imp;
1860         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1861 }
1862
1863 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1864                                 struct task_numa_env *env)
1865 {
1866         long imb, old_imb;
1867         long orig_src_load, orig_dst_load;
1868         long src_capacity, dst_capacity;
1869
1870         /*
1871          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1872          *
1873          * src_load        dst_load
1874          * ------------ vs ---------
1875          * src_capacity    dst_capacity
1876          */
1877         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1878         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1879
1880         imb = abs(dst_load * src_capacity - src_load * dst_capacity);
1881
1882         orig_src_load = env->src_stats.load;
1883         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1884
1885         old_imb = abs(orig_dst_load * src_capacity - orig_src_load * dst_capacity);
1886
1887         /* Would this change make things worse? */
1888         return (imb > old_imb);
1889 }
1890
1891 /*
1892  * Maximum NUMA importance can be 1998 (2*999);
1893  * SMALLIMP @ 30 would be close to 1998/64.
1894  * Used to deter task migration.
1895  */
1896 #define SMALLIMP        30
1897
1898 /*
1899  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1900  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1901  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1902  * be exchanged with the source task
1903  */
1904 static bool task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1905                               long taskimp, long groupimp, bool maymove)
1906 {
1907         struct numa_group *cur_ng, *p_ng = deref_curr_numa_group(env->p);
1908         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1909         long imp = p_ng ? groupimp : taskimp;
1910         struct task_struct *cur;
1911         long src_load, dst_load;
1912         int dist = env->dist;
1913         long moveimp = imp;
1914         long load;
1915         bool stopsearch = false;
1916
1917         if (READ_ONCE(dst_rq->numa_migrate_on))
1918                 return false;
1919
1920         rcu_read_lock();
1921         cur = rcu_dereference(dst_rq->curr);
1922         if (cur && ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur)))
1923                 cur = NULL;
1924
1925         /*
1926          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1927          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1928          */
1929         if (cur == env->p) {
1930                 stopsearch = true;
1931                 goto unlock;
1932         }
1933
1934         if (!cur) {
1935                 if (maymove && moveimp >= env->best_imp)
1936                         goto assign;
1937                 else
1938                         goto unlock;
1939         }
1940
1941         /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu. */
1942         if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, cur->cpus_ptr))
1943                 goto unlock;
1944
1945         /*
1946          * Skip this swap candidate if it is not moving to its preferred
1947          * node and the best task is.
1948          */
1949         if (env->best_task &&
1950             env->best_task->numa_preferred_nid == env->src_nid &&
1951             cur->numa_preferred_nid != env->src_nid) {
1952                 goto unlock;
1953         }
1954
1955         /*
1956          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1957          * source and destination node. Calculate the total differential for
1958          * the source task and potential destination task. The more negative
1959          * the value is, the more remote accesses that would be expected to
1960          * be incurred if the tasks were swapped.
1961          *
1962          * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1963          * in any group then look only at task weights.
1964          */
1965         cur_ng = rcu_dereference(cur->numa_group);
1966         if (cur_ng == p_ng) {
1967                 /*
1968                  * Do not swap within a group or between tasks that have
1969                  * no group if there is spare capacity. Swapping does
1970                  * not address the load imbalance and helps one task at
1971                  * the cost of punishing another.
1972                  */
1973                 if (env->dst_stats.node_type == node_has_spare)
1974                         goto unlock;
1975
1976                 imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1977                       task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1978                 /*
1979                  * Add some hysteresis to prevent swapping the
1980                  * tasks within a group over tiny differences.
1981                  */
1982                 if (cur_ng)
1983                         imp -= imp / 16;
1984         } else {
1985                 /*
1986                  * Compare the group weights. If a task is all by itself
1987                  * (not part of a group), use the task weight instead.
1988                  */
1989                 if (cur_ng && p_ng)
1990                         imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1991                                group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1992                 else
1993                         imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1994                                task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1995         }
1996
1997         /* Discourage picking a task already on its preferred node */
1998         if (cur->numa_preferred_nid == env->dst_nid)
1999                 imp -= imp / 16;
2000
2001         /*
2002          * Encourage picking a task that moves to its preferred node.
2003          * This potentially makes imp larger than it's maximum of
2004          * 1998 (see SMALLIMP and task_weight for why) but in this
2005          * case, it does not matter.
2006          */
2007         if (cur->numa_preferred_nid == env->src_nid)
2008                 imp += imp / 8;
2009
2010         if (maymove && moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
2011                 imp = moveimp;
2012                 cur = NULL;
2013                 goto assign;
2014         }
2015
2016         /*
2017          * Prefer swapping with a task moving to its preferred node over a
2018          * task that is not.
2019          */
2020         if (env->best_task && cur->numa_preferred_nid == env->src_nid &&
2021             env->best_task->numa_preferred_nid != env->src_nid) {
2022                 goto assign;
2023         }
2024
2025         /*
2026          * If the NUMA importance is less than SMALLIMP,
2027          * task migration might only result in ping pong
2028          * of tasks and also hurt performance due to cache
2029          * misses.
2030          */
2031         if (imp < SMALLIMP || imp <= env->best_imp + SMALLIMP / 2)
2032                 goto unlock;
2033
2034         /*
2035          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
2036          */
2037         load = task_h_load(env->p) - task_h_load(cur);
2038         if (!load)
2039                 goto assign;
2040
2041         dst_load = env->dst_stats.load + load;
2042         src_load = env->src_stats.load - load;
2043
2044         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
2045                 goto unlock;
2046
2047 assign:
2048         /* Evaluate an idle CPU for a task numa move. */
2049         if (!cur) {
2050                 int cpu = env->dst_stats.idle_cpu;
2051
2052                 /* Nothing cached so current CPU went idle since the search. */
2053                 if (cpu < 0)
2054                         cpu = env->dst_cpu;
2055
2056                 /*
2057                  * If the CPU is no longer truly idle and the previous best CPU
2058                  * is, keep using it.
2059                  */
2060                 if (!idle_cpu(cpu) && env->best_cpu >= 0 &&
2061                     idle_cpu(env->best_cpu)) {
2062                         cpu = env->best_cpu;
2063                 }
2064
2065                 env->dst_cpu = cpu;
2066         }
2067
2068         task_numa_assign(env, cur, imp);
2069
2070         /*
2071          * If a move to idle is allowed because there is capacity or load
2072          * balance improves then stop the search. While a better swap
2073          * candidate may exist, a search is not free.
2074          */
2075         if (maymove && !cur && env->best_cpu >= 0 && idle_cpu(env->best_cpu))
2076                 stopsearch = true;
2077
2078         /*
2079          * If a swap candidate must be identified and the current best task
2080          * moves its preferred node then stop the search.
2081          */
2082         if (!maymove && env->best_task &&
2083             env->best_task->numa_preferred_nid == env->src_nid) {
2084                 stopsearch = true;
2085         }
2086 unlock:
2087         rcu_read_unlock();
2088
2089         return stopsearch;
2090 }
2091
2092 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
2093                                 long taskimp, long groupimp)
2094 {
2095         bool maymove = false;
2096         int cpu;
2097
2098         /*
2099          * If dst node has spare capacity, then check if there is an
2100          * imbalance that would be overruled by the load balancer.
2101          */
2102         if (env->dst_stats.node_type == node_has_spare) {
2103                 unsigned int imbalance;
2104                 int src_running, dst_running;
2105
2106                 /*
2107                  * Would movement cause an imbalance? Note that if src has
2108                  * more running tasks that the imbalance is ignored as the
2109                  * move improves the imbalance from the perspective of the
2110                  * CPU load balancer.
2111                  * */
2112                 src_running = env->src_stats.nr_running - 1;
2113                 dst_running = env->dst_stats.nr_running + 1;
2114                 imbalance = max(0, dst_running - src_running);
2115                 imbalance = adjust_numa_imbalance(imbalance, dst_running,
2116                                                   env->imb_numa_nr);
2117
2118                 /* Use idle CPU if there is no imbalance */
2119                 if (!imbalance) {
2120                         maymove = true;
2121                         if (env->dst_stats.idle_cpu >= 0) {
2122                                 env->dst_cpu = env->dst_stats.idle_cpu;
2123                                 task_numa_assign(env, NULL, 0);
2124                                 return;
2125                         }
2126                 }
2127         } else {
2128                 long src_load, dst_load, load;
2129                 /*
2130                  * If the improvement from just moving env->p direction is better
2131                  * than swapping tasks around, check if a move is possible.
2132                  */
2133                 load = task_h_load(env->p);
2134                 dst_load = env->dst_stats.load + load;
2135                 src_load = env->src_stats.load - load;
2136                 maymove = !load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env);
2137         }
2138
2139         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
2140                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
2141                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr))
2142                         continue;
2143
2144                 env->dst_cpu = cpu;
2145                 if (task_numa_compare(env, taskimp, groupimp, maymove))
2146                         break;
2147         }
2148 }
2149
2150 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
2151 {
2152         struct task_numa_env env = {
2153                 .p = p,
2154
2155                 .src_cpu = task_cpu(p),
2156                 .src_nid = task_node(p),
2157
2158                 .imbalance_pct = 112,
2159
2160                 .best_task = NULL,
2161                 .best_imp = 0,
2162                 .best_cpu = -1,
2163         };
2164         unsigned long taskweight, groupweight;
2165         struct sched_domain *sd;
2166         long taskimp, groupimp;
2167         struct numa_group *ng;
2168         struct rq *best_rq;
2169         int nid, ret, dist;
2170
2171         /*
2172          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
2173          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
2174          *
2175          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
2176          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
2177          * to satisfy here.
2178          */
2179         rcu_read_lock();
2180         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
2181         if (sd) {
2182                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
2183                 env.imb_numa_nr = sd->imb_numa_nr;
2184         }
2185         rcu_read_unlock();
2186
2187         /*
2188          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
2189          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
2190          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
2191          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
2192          */
2193         if (unlikely(!sd)) {
2194                 sched_setnuma(p, task_node(p));
2195                 return -EINVAL;
2196         }
2197
2198         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
2199         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
2200         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
2201         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
2202         update_numa_stats(&env, &env.src_stats, env.src_nid, false);
2203         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
2204         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
2205         update_numa_stats(&env, &env.dst_stats, env.dst_nid, true);
2206
2207         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
2208         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
2209
2210         /*
2211          * Look at other nodes in these cases:
2212          * - there is no space available on the preferred_nid
2213          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
2214          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
2215          *   we need to check other locations.
2216          */
2217         ng = deref_curr_numa_group(p);
2218         if (env.best_cpu == -1 || (ng && ng->active_nodes > 1)) {
2219                 for_each_node_state(nid, N_CPU) {
2220                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
2221                                 continue;
2222
2223                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
2224                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
2225                                                 dist != env.dist) {
2226                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
2227                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
2228                         }
2229
2230                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
2231                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
2232                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
2233                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
2234                                 continue;
2235
2236                         env.dist = dist;
2237                         env.dst_nid = nid;
2238                         update_numa_stats(&env, &env.dst_stats, env.dst_nid, true);
2239                         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
2240                 }
2241         }
2242
2243         /*
2244          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
2245          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
2246          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
2247          * settle down.
2248          * A task that migrated to a second choice node will be better off
2249          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
2250          */
2251         if (ng) {
2252                 if (env.best_cpu == -1)
2253                         nid = env.src_nid;
2254                 else
2255                         nid = cpu_to_node(env.best_cpu);
2256
2257                 if (nid != p->numa_preferred_nid)
2258                         sched_setnuma(p, nid);
2259         }
2260
2261         /* No better CPU than the current one was found. */
2262         if (env.best_cpu == -1) {
2263                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, NULL, -1);
2264                 return -EAGAIN;
2265         }
2266
2267         best_rq = cpu_rq(env.best_cpu);
2268         if (env.best_task == NULL) {
2269                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
2270                 WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
2271                 if (ret != 0)
2272                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, NULL, env.best_cpu);
2273                 return ret;
2274         }
2275
2276         ret = migrate_swap(p, env.best_task, env.best_cpu, env.src_cpu);
2277         WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
2278
2279         if (ret != 0)
2280                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_task, env.best_cpu);
2281         put_task_struct(env.best_task);
2282         return ret;
2283 }
2284
2285 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
2286 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
2287 {
2288         unsigned long interval = HZ;
2289
2290         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
2291         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == NUMA_NO_NODE || !p->numa_faults))
2292                 return;
2293
2294         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
2295         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
2296         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
2297
2298         /* Success if task is already running on preferred CPU */
2299         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
2300                 return;
2301
2302         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
2303         task_numa_migrate(p);
2304 }
2305
2306 /*
2307  * Find out how many nodes the workload is actively running on. Do this by
2308  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
2309  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
2310  * located.
2311  */
2312 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
2313 {
2314         unsigned long faults, max_faults = 0;
2315         int nid, active_nodes = 0;
2316
2317         for_each_node_state(nid, N_CPU) {
2318                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
2319                 if (faults > max_faults)
2320                         max_faults = faults;
2321         }
2322
2323         for_each_node_state(nid, N_CPU) {
2324                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
2325                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
2326                         active_nodes++;
2327         }
2328
2329         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
2330         numa_group->active_nodes = active_nodes;
2331 }
2332
2333 /*
2334  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
2335  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
2336  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
2337  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
2338  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
2339  */
2340 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
2341 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
2342
2343 /*
2344  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
2345  * our memory is already on our local node, or if the majority of
2346  * the page accesses are shared with other processes.
2347  * Otherwise, decrease the scan period.
2348  */
2349 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
2350                         unsigned long shared, unsigned long private)
2351 {
2352         unsigned int period_slot;
2353         int lr_ratio, ps_ratio;
2354         int diff;
2355
2356         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
2357         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
2358
2359         /*
2360          * If there were no record hinting faults then either the task is
2361          * completely idle or all activity is in areas that are not of interest
2362          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
2363          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
2364          * node is overloaded. In either case, scan slower
2365          */
2366         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
2367                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
2368                         p->numa_scan_period << 1);
2369
2370                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
2371                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2372
2373                 return;
2374         }
2375
2376         /*
2377          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
2378          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
2379          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
2380          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
2381          */
2382         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
2383         lr_ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
2384         ps_ratio = (private * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (private + shared);
2385
2386         if (ps_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
2387                 /*
2388                  * Most memory accesses are local. There is no need to
2389                  * do fast NUMA scanning, since memory is already local.
2390                  */
2391                 int slot = ps_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
2392                 if (!slot)
2393                         slot = 1;
2394                 diff = slot * period_slot;
2395         } else if (lr_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
2396                 /*
2397                  * Most memory accesses are shared with other tasks.
2398                  * There is no point in continuing fast NUMA scanning,
2399                  * since other tasks may just move the memory elsewhere.
2400                  */
2401                 int slot = lr_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
2402                 if (!slot)
2403                         slot = 1;
2404                 diff = slot * period_slot;
2405         } else {
2406                 /*
2407                  * Private memory faults exceed (SLOTS-THRESHOLD)/SLOTS,
2408                  * yet they are not on the local NUMA node. Speed up
2409                  * NUMA scanning to get the memory moved over.
2410                  */
2411                 int ratio = max(lr_ratio, ps_ratio);
2412                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
2413         }
2414
2415         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
2416                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
2417         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2418 }
2419
2420 /*
2421  * Get the fraction of time the task has been running since the last
2422  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
2423  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
2424  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
2425  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
2426  */
2427 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
2428 {
2429         u64 runtime, delta, now;
2430         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
2431         now = p->se.exec_start;
2432         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2433
2434         if (p->last_task_numa_placement) {
2435                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
2436                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
2437
2438                 /* Avoid time going backwards, prevent potential divide error: */
2439                 if (unlikely((s64)*period < 0))
2440                         *period = 0;
2441         } else {
2442                 delta = p->se.avg.load_sum;
2443                 *period = LOAD_AVG_MAX;
2444         }
2445
2446         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
2447         p->last_task_numa_placement = now;
2448
2449         return delta;
2450 }
2451
2452 /*
2453  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
2454  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
2455  * otherwise workloads might not converge.
2456  */
2457 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
2458 {
2459         nodemask_t nodes;
2460         int dist;
2461
2462         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
2463         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
2464                 return nid;
2465
2466         /*
2467          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
2468          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
2469          * both the node itself, and on nearby nodes.
2470          */
2471         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
2472                 unsigned long score, max_score = 0;
2473                 int node, max_node = nid;
2474
2475                 dist = sched_max_numa_distance;
2476
2477                 for_each_node_state(node, N_CPU) {
2478                         score = group_weight(p, node, dist);
2479                         if (score > max_score) {
2480                                 max_score = score;
2481                                 max_node = node;
2482                         }
2483                 }
2484                 return max_node;
2485         }
2486
2487         /*
2488          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
2489          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
2490          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
2491          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
2492          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
2493          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
2494          * keep the complexity of the search down.
2495          */
2496         nodes = node_states[N_CPU];
2497         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
2498                 unsigned long max_faults = 0;
2499                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
2500                 int a, b;
2501
2502                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
2503                 if (!find_numa_distance(dist))
2504                         continue;
2505
2506                 for_each_node_mask(a, nodes) {
2507                         unsigned long faults = 0;
2508                         nodemask_t this_group;
2509                         nodes_clear(this_group);
2510
2511                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
2512                         for_each_node_mask(b, nodes) {
2513                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
2514                                         faults += group_faults(p, b);
2515                                         node_set(b, this_group);
2516                                         node_clear(b, nodes);
2517                                 }
2518                         }
2519
2520                         /* Remember the top group. */
2521                         if (faults > max_faults) {
2522                                 max_faults = faults;
2523                                 max_group = this_group;
2524                                 /*
2525                                  * subtle: at the smallest distance there is
2526                                  * just one node left in each "group", the
2527                                  * winner is the preferred nid.
2528                                  */
2529                                 nid = a;
2530                         }
2531                 }
2532                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
2533                 if (!max_faults)
2534                         break;
2535                 nodes = max_group;
2536         }
2537         return nid;
2538 }
2539
2540 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
2541 {
2542         int seq, nid, max_nid = NUMA_NO_NODE;
2543         unsigned long max_faults = 0;
2544         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
2545         unsigned long total_faults;
2546         u64 runtime, period;
2547         spinlock_t *group_lock = NULL;
2548         struct numa_group *ng;
2549
2550         /*
2551          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
2552          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
2553          * that the field is read in a single access:
2554          */
2555         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
2556         if (p->numa_scan_seq == seq)
2557                 return;
2558         p->numa_scan_seq = seq;
2559         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2560
2561         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
2562                        p->numa_faults_locality[1];
2563         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
2564
2565         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
2566         ng = deref_curr_numa_group(p);
2567         if (ng) {
2568                 group_lock = &ng->lock;
2569                 spin_lock_irq(group_lock);
2570         }
2571
2572         /* Find the node with the highest number of faults */
2573         for_each_online_node(nid) {
2574                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
2575                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
2576                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
2577                 int priv;
2578
2579                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
2580                         long diff, f_diff, f_weight;
2581
2582                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
2583                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
2584                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
2585                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
2586
2587                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
2588                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
2589                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
2590                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
2591
2592                         /*
2593                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
2594                          * count according to CPU use, instead of by the raw
2595                          * number of faults. Tasks with little runtime have
2596                          * little over-all impact on throughput, and thus their
2597                          * faults are less important.
2598                          */
2599                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
2600                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
2601                                    (total_faults + 1);
2602                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
2603                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
2604
2605                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
2606                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
2607                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
2608                         p->total_numa_faults += diff;
2609                         if (ng) {
2610                                 /*
2611                                  * safe because we can only change our own group
2612                                  *
2613                                  * mem_idx represents the offset for a given
2614                                  * nid and priv in a specific region because it
2615                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2616                                  */
2617                                 ng->faults[mem_idx] += diff;
2618                                 ng->faults[cpu_idx] += f_diff;
2619                                 ng->total_faults += diff;
2620                                 group_faults += ng->faults[mem_idx];
2621                         }
2622                 }
2623
2624                 if (!ng) {
2625                         if (faults > max_faults) {
2626                                 max_faults = faults;
2627                                 max_nid = nid;
2628                         }
2629                 } else if (group_faults > max_faults) {
2630                         max_faults = group_faults;
2631                         max_nid = nid;
2632                 }
2633         }
2634
2635         /* Cannot migrate task to CPU-less node */
2636         if (max_nid != NUMA_NO_NODE && !node_state(max_nid, N_CPU)) {
2637                 int near_nid = max_nid;
2638                 int distance, near_distance = INT_MAX;
2639
2640                 for_each_node_state(nid, N_CPU) {
2641                         distance = node_distance(max_nid, nid);
2642                         if (distance < near_distance) {
2643                                 near_nid = nid;
2644                                 near_distance = distance;
2645                         }
2646                 }
2647                 max_nid = near_nid;
2648         }
2649
2650         if (ng) {
2651                 numa_group_count_active_nodes(ng);
2652                 spin_unlock_irq(group_lock);
2653                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_nid);
2654         }
2655
2656         if (max_faults) {
2657                 /* Set the new preferred node */
2658                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2659                         sched_setnuma(p, max_nid);
2660         }
2661
2662         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2663 }
2664
2665 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2666 {
2667         return refcount_inc_not_zero(&grp->refcount);
2668 }
2669
2670 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2671 {
2672         if (refcount_dec_and_test(&grp->refcount))
2673                 kfree_rcu(grp, rcu);
2674 }
2675
2676 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2677                         int *priv)
2678 {
2679         struct numa_group *grp, *my_grp;
2680         struct task_struct *tsk;
2681         bool join = false;
2682         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2683         int i;
2684
2685         if (unlikely(!deref_curr_numa_group(p))) {
2686                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2687                                     NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS *
2688                                     nr_node_ids * sizeof(unsigned long);
2689
2690                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2691                 if (!grp)
2692                         return;
2693
2694                 refcount_set(&grp->refcount, 1);
2695                 grp->active_nodes = 1;
2696                 grp->max_faults_cpu = 0;
2697                 spin_lock_init(&grp->lock);
2698                 grp->gid = p->pid;
2699
2700                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2701                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2702
2703                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2704
2705                 grp->nr_tasks++;
2706                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2707         }
2708
2709         rcu_read_lock();
2710         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2711
2712         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2713                 goto no_join;
2714
2715         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2716         if (!grp)
2717                 goto no_join;
2718
2719         my_grp = deref_curr_numa_group(p);
2720         if (grp == my_grp)
2721                 goto no_join;
2722
2723         /*
2724          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2725          * the other task will join us.
2726          */
2727         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2728                 goto no_join;
2729
2730         /*
2731          * Tie-break on the grp address.
2732          */
2733         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2734                 goto no_join;
2735
2736         /* Always join threads in the same process. */
2737         if (tsk->mm == current->mm)
2738                 join = true;
2739
2740         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2741         if (flags & TNF_SHARED)
2742                 join = true;
2743
2744         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2745         *priv = !join;
2746
2747         if (join && !get_numa_group(grp))
2748                 goto no_join;
2749
2750         rcu_read_unlock();
2751
2752         if (!join)
2753                 return;
2754
2755         WARN_ON_ONCE(irqs_disabled());
2756         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2757
2758         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2759                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2760                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2761         }
2762         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2763         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2764
2765         my_grp->nr_tasks--;
2766         grp->nr_tasks++;
2767
2768         spin_unlock(&my_grp->lock);
2769         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2770
2771         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2772
2773         put_numa_group(my_grp);
2774         return;
2775
2776 no_join:
2777         rcu_read_unlock();
2778         return;
2779 }
2780
2781 /*
2782  * Get rid of NUMA statistics associated with a task (either current or dead).
2783  * If @final is set, the task is dead and has reached refcount zero, so we can
2784  * safely free all relevant data structures. Otherwise, there might be
2785  * concurrent reads from places like load balancing and procfs, and we should
2786  * reset the data back to default state without freeing ->numa_faults.
2787  */
2788 void task_numa_free(struct task_struct *p, bool final)
2789 {
2790         /* safe: p either is current or is being freed by current */
2791         struct numa_group *grp = rcu_dereference_raw(p->numa_group);
2792         unsigned long *numa_faults = p->numa_faults;
2793         unsigned long flags;
2794         int i;
2795
2796         if (!numa_faults)
2797                 return;
2798
2799         if (grp) {
2800                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2801                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2802                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2803                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2804
2805                 grp->nr_tasks--;
2806                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2807                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2808                 put_numa_group(grp);
2809         }
2810
2811         if (final) {
2812                 p->numa_faults = NULL;
2813                 kfree(numa_faults);
2814         } else {
2815                 p->total_numa_faults = 0;
2816                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2817                         numa_faults[i] = 0;
2818         }
2819 }
2820
2821 /*
2822  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2823  */
2824 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2825 {
2826         struct task_struct *p = current;
2827         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2828         int cpu_node = task_node(current);
2829         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2830         struct numa_group *ng;
2831         int priv;
2832
2833         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2834                 return;
2835
2836         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2837         if (!p->mm)
2838                 return;
2839
2840         /*
2841          * NUMA faults statistics are unnecessary for the slow memory
2842          * node for memory tiering mode.
2843          */
2844         if (!node_is_toptier(mem_node) &&
2845             (sysctl_numa_balancing_mode & NUMA_BALANCING_MEMORY_TIERING ||
2846              !cpupid_valid(last_cpupid)))
2847                 return;
2848
2849         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2850         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2851                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2852                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2853
2854                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2855                 if (!p->numa_faults)
2856                         return;
2857
2858                 p->total_numa_faults = 0;
2859                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2860         }
2861
2862         /*
2863          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2864          * to be private if the accessing pid has not changed
2865          */
2866         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2867                 priv = 1;
2868         } else {
2869                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2870                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2871                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2872         }
2873
2874         /*
2875          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2876          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2877          * actively using should be counted as local. This allows the
2878          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2879          */
2880         ng = deref_curr_numa_group(p);
2881         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
2882                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
2883                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
2884                 local = 1;
2885
2886         /*
2887          * Retry to migrate task to preferred node periodically, in case it
2888          * previously failed, or the scheduler moved us.
2889          */
2890         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry)) {
2891                 task_numa_placement(p);
2892                 numa_migrate_preferred(p);
2893         }
2894
2895         if (migrated)
2896                 p->numa_pages_migrated += pages;
2897         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2898                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2899
2900         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2901         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2902         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2903 }
2904
2905 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2906 {
2907         /*
2908          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2909          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2910          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2911          * much of an issue though, since this is just used for
2912          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2913          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2914          */
2915         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2916         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2917 }
2918
2919 /*
2920  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2921  * Triggered from task_tick_numa().
2922  */
2923 static void task_numa_work(struct callback_head *work)
2924 {
2925         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2926         struct task_struct *p = current;
2927         struct mm_struct *mm = p->mm;
2928         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2929         MA_STATE(mas, &mm->mm_mt, 0, 0);
2930         struct vm_area_struct *vma;
2931         unsigned long start, end;
2932         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2933         long pages, virtpages;
2934
2935         SCHED_WARN_ON(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2936
2937         work->next = work;
2938         /*
2939          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2940          *
2941          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2942          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2943          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2944          * work.
2945          */
2946         if (p->flags & PF_EXITING)
2947                 return;
2948
2949         if (!mm->numa_next_scan) {
2950                 mm->numa_next_scan = now +
2951                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2952         }
2953
2954         /*
2955          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2956          */
2957         migrate = mm->numa_next_scan;
2958         if (time_before(now, migrate))
2959                 return;
2960
2961         if (p->numa_scan_period == 0) {
2962                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2963                 p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
2964         }
2965
2966         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2967         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2968                 return;
2969
2970         /*
2971          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2972          * the next time around.
2973          */
2974         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2975
2976         start = mm->numa_scan_offset;
2977         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2978         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2979         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2980         if (!pages)
2981                 return;
2982
2983
2984         if (!mmap_read_trylock(mm))
2985                 return;
2986         mas_set(&mas, start);
2987         vma = mas_find(&mas, ULONG_MAX);
2988         if (!vma) {
2989                 reset_ptenuma_scan(p);
2990                 start = 0;
2991                 mas_set(&mas, start);
2992                 vma = mas_find(&mas, ULONG_MAX);
2993         }
2994
2995         for (; vma; vma = mas_find(&mas, ULONG_MAX)) {
2996                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2997                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2998                         continue;
2999                 }
3000
3001                 /*
3002                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
3003                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
3004                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
3005                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
3006                  */
3007                 if (!vma->vm_mm ||
3008                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
3009                         continue;
3010
3011                 /*
3012                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
3013                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
3014                  */
3015                 if (!vma_is_accessible(vma))
3016                         continue;
3017
3018                 do {
3019                         start = max(start, vma->vm_start);
3020                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
3021                         end = min(end, vma->vm_end);
3022                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
3023
3024                         /*
3025                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
3026                          * hpages that have at least one present PTE that
3027                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
3028                          * areas that are unused or already full of prot_numa
3029                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
3030                          * areas faster.
3031                          */
3032                         if (nr_pte_updates)
3033                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
3034                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
3035
3036                         start = end;
3037                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
3038                                 goto out;
3039
3040                         cond_resched();
3041                 } while (end != vma->vm_end);
3042         }
3043
3044 out:
3045         /*
3046          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
3047          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
3048          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
3049          * scanner to the start so check it now.
3050          */
3051         if (vma)
3052                 mm->numa_scan_offset = start;
3053         else
3054                 reset_ptenuma_scan(p);
3055         mmap_read_unlock(mm);
3056
3057         /*
3058          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
3059          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
3060          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
3061          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
3062          */
3063         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
3064                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
3065                 p->node_stamp += 32 * diff;
3066         }
3067 }
3068
3069 void init_numa_balancing(unsigned long clone_flags, struct task_struct *p)
3070 {
3071         int mm_users = 0;
3072         struct mm_struct *mm = p->mm;
3073
3074         if (mm) {
3075                 mm_users = atomic_read(&mm->mm_users);
3076                 if (mm_users == 1) {
3077                         mm->numa_next_scan = jiffies + msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
3078                         mm->numa_scan_seq = 0;
3079                 }
3080         }
3081         p->node_stamp                   = 0;
3082         p->numa_scan_seq                = mm ? mm->numa_scan_seq : 0;
3083         p->numa_scan_period             = sysctl_numa_balancing_scan_delay;
3084         p->numa_migrate_retry           = 0;
3085         /* Protect against double add, see task_tick_numa and task_numa_work */
3086         p->numa_work.next               = &p->numa_work;
3087         p->numa_faults                  = NULL;
3088         p->numa_pages_migrated          = 0;
3089         p->total_numa_faults            = 0;
3090         RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
3091         p->last_task_numa_placement     = 0;
3092         p->last_sum_exec_runtime        = 0;
3093
3094         init_task_work(&p->numa_work, task_numa_work);
3095
3096         /* New address space, reset the preferred nid */
3097         if (!(clone_flags & CLONE_VM)) {
3098                 p->numa_preferred_nid = NUMA_NO_NODE;
3099                 return;
3100         }
3101
3102         /*
3103          * New thread, keep existing numa_preferred_nid which should be copied
3104          * already by arch_dup_task_struct but stagger when scans start.
3105          */
3106         if (mm) {
3107                 unsigned int delay;
3108
3109                 delay = min_t(unsigned int, task_scan_max(current),
3110                         current->numa_scan_period * mm_users * NSEC_PER_MSEC);
3111                 delay += 2 * TICK_NSEC;
3112                 p->node_stamp = delay;
3113         }
3114 }
3115
3116 /*
3117  * Drive the periodic memory faults..
3118  */
3119 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
3120 {
3121         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
3122         u64 period, now;
3123
3124         /*
3125          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
3126          */
3127         if (!curr->mm || (curr->flags & (PF_EXITING | PF_KTHREAD)) || work->next != work)
3128                 return;
3129
3130         /*
3131          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
3132          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
3133          * task needs to have done some actual work before we bother with
3134          * NUMA placement.
3135          */
3136         now = curr->se.sum_exec_runtime;
3137         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
3138
3139         if (now > curr->node_stamp + period) {
3140                 if (!curr->node_stamp)
3141                         curr->numa_scan_period = task_scan_start(curr);
3142                 curr->node_stamp += period;
3143
3144                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan))
3145                         task_work_add(curr, work, TWA_RESUME);
3146         }
3147 }
3148
3149 static void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
3150 {
3151         int src_nid = cpu_to_node(task_cpu(p));
3152         int dst_nid = cpu_to_node(new_cpu);
3153
3154         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
3155                 return;
3156
3157         if (!p->mm || !p->numa_faults || (p->flags & PF_EXITING))
3158                 return;
3159
3160         if (src_nid == dst_nid)
3161                 return;
3162
3163         /*
3164          * Allow resets if faults have been trapped before one scan
3165          * has completed. This is most likely due to a new task that
3166          * is pulled cross-node due to wakeups or load balancing.
3167          */
3168         if (p->numa_scan_seq) {
3169                 /*
3170                  * Avoid scan adjustments if moving to the preferred
3171                  * node or if the task was not previously running on
3172                  * the preferred node.
3173                  */
3174                 if (dst_nid == p->numa_preferred_nid ||
3175                     (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE &&
3176                         src_nid != p->numa_preferred_nid))
3177                         return;
3178         }
3179
3180         p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
3181 }
3182
3183 #else
3184 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
3185 {
3186 }
3187
3188 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
3189 {
3190 }
3191
3192 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
3193 {
3194 }
3195
3196 static inline void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
3197 {
3198 }
3199
3200 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
3201
3202 static void
3203 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3204 {
3205         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3206 #ifdef CONFIG_SMP
3207         if (entity_is_task(se)) {
3208                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3209
3210                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
3211                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
3212         }
3213 #endif
3214         cfs_rq->nr_running++;
3215         if (se_is_idle(se))
3216                 cfs_rq->idle_nr_running++;
3217 }
3218
3219 static void
3220 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3221 {
3222         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3223 #ifdef CONFIG_SMP
3224         if (entity_is_task(se)) {
3225                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
3226                 list_del_init(&se->group_node);
3227         }
3228 #endif
3229         cfs_rq->nr_running--;
3230         if (se_is_idle(se))
3231                 cfs_rq->idle_nr_running--;
3232 }
3233
3234 /*
3235  * Signed add and clamp on underflow.
3236  *
3237  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
3238  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
3239  * values.
3240  */
3241 #define add_positive(_ptr, _val) do {                           \
3242         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3243         typeof(_val) val = (_val);                              \
3244         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
3245                                                                 \
3246         res = var + val;                                        \
3247                                                                 \
3248         if (val < 0 && res > var)                               \
3249                 res = 0;                                        \
3250                                                                 \
3251         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
3252 } while (0)
3253
3254 /*
3255  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
3256  *
3257  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
3258  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
3259  * values.
3260  */
3261 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
3262         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3263         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
3264         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
3265         res = var - val;                                        \
3266         if (res > var)                                          \
3267                 res = 0;                                        \
3268         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
3269 } while (0)
3270
3271 /*
3272  * Remove and clamp on negative, from a local variable.
3273  *
3274  * A variant of sub_positive(), which does not use explicit load-store
3275  * and is thus optimized for local variable updates.
3276  */
3277 #define lsub_positive(_ptr, _val) do {                          \
3278         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3279         *ptr -= min_t(typeof(*ptr), *ptr, _val);                \
3280 } while (0)
3281
3282 #ifdef CONFIG_SMP
3283 static inline void
3284 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3285 {
3286         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
3287         cfs_rq->avg.load_sum += se_weight(se) * se->avg.load_sum;
3288 }
3289
3290 static inline void
3291 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3292 {
3293         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
3294         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se_weight(se) * se->avg.load_sum);
3295         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
3296         cfs_rq->avg.load_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.load_sum,
3297                                           cfs_rq->avg.load_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
3298 }
3299 #else
3300 static inline void
3301 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
3302 static inline void
3303 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
3304 #endif
3305
3306 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
3307                             unsigned long weight)
3308 {
3309         if (se->on_rq) {
3310                 /* commit outstanding execution time */
3311                 if (cfs_rq->curr == se)
3312                         update_curr(cfs_rq);
3313                 update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3314         }
3315         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
3316
3317         update_load_set(&se->load, weight);
3318
3319 #ifdef CONFIG_SMP
3320         do {
3321                 u32 divider = get_pelt_divider(&se->avg);
3322
3323                 se->avg.load_avg = div_u64(se_weight(se) * se->avg.load_sum, divider);
3324         } while (0);
3325 #endif
3326
3327         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
3328         if (se->on_rq)
3329                 update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3330
3331 }
3332
3333 void reweight_task(struct task_struct *p, int prio)
3334 {
3335         struct sched_entity *se = &p->se;
3336         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3337         struct load_weight *load = &se->load;
3338         unsigned long weight = scale_load(sched_prio_to_weight[prio]);
3339
3340         reweight_entity(cfs_rq, se, weight);
3341         load->inv_weight = sched_prio_to_wmult[prio];
3342 }
3343
3344 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
3345
3346 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3347 #ifdef CONFIG_SMP
3348 /*
3349  * All this does is approximate the hierarchical proportion which includes that
3350  * global sum we all love to hate.
3351  *
3352  * That is, the weight of a group entity, is the proportional share of the
3353  * group weight based on the group runqueue weights. That is:
3354  *
3355  *                     tg->weight * grq->load.weight
3356  *   ge->load.weight = -----------------------------               (1)
3357  *                       \Sum grq->load.weight
3358  *
3359  * Now, because computing that sum is prohibitively expensive to compute (been
3360  * there, done that) we approximate it with this average stuff. The average
3361  * moves slower and therefore the approximation is cheaper and more stable.
3362  *
3363  * So instead of the above, we substitute:
3364  *
3365  *   grq->load.weight -> grq->avg.load_avg                         (2)
3366  *
3367  * which yields the following:
3368  *
3369  *                     tg->weight * grq->avg.load_avg
3370  *   ge->load.weight = ------------------------------              (3)
3371  *                             tg->load_avg
3372  *
3373  * Where: tg->load_avg ~= \Sum grq->avg.load_avg
3374  *
3375  * That is shares_avg, and it is right (given the approximation (2)).
3376  *
3377  * The problem with it is that because the average is slow -- it was designed
3378  * to be exactly that of course -- this leads to transients in boundary
3379  * conditions. In specific, the case where the group was idle and we start the
3380  * one task. It takes time for our CPU's grq->avg.load_avg to build up,
3381  * yielding bad latency etc..
3382  *
3383  * Now, in that special case (1) reduces to:
3384  *
3385  *                     tg->weight * grq->load.weight
3386  *   ge->load.weight = ----------------------------- = tg->weight   (4)
3387  *                         grp->load.weight
3388  *
3389  * That is, the sum collapses because all other CPUs are idle; the UP scenario.
3390  *
3391  * So what we do is modify our approximation (3) to approach (4) in the (near)
3392  * UP case, like:
3393  *
3394  *   ge->load.weight =
3395  *
3396  *              tg->weight * grq->load.weight
3397  *     ---------------------------------------------------         (5)
3398  *     tg->load_avg - grq->avg.load_avg + grq->load.weight
3399  *
3400  * But because grq->load.weight can drop to 0, resulting in a divide by zero,
3401  * we need to use grq->avg.load_avg as its lower bound, which then gives:
3402  *
3403  *
3404  *                     tg->weight * grq->load.weight
3405  *   ge->load.weight = -----------------------------               (6)
3406  *                             tg_load_avg'
3407  *
3408  * Where:
3409  *
3410  *   tg_load_avg' = tg->load_avg - grq->avg.load_avg +
3411  *                  max(grq->load.weight, grq->avg.load_avg)
3412  *
3413  * And that is shares_weight and is icky. In the (near) UP case it approaches
3414  * (4) while in the normal case it approaches (3). It consistently
3415  * overestimates the ge->load.weight and therefore:
3416  *
3417  *   \Sum ge->load.weight >= tg->weight
3418  *
3419  * hence icky!
3420  */
3421 static long calc_group_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
3422 {
3423         long tg_weight, tg_shares, load, shares;
3424         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3425
3426         tg_shares = READ_ONCE(tg->shares);
3427
3428         load = max(scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->avg.load_avg);
3429
3430         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
3431
3432         /* Ensure tg_weight >= load */
3433         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3434         tg_weight += load;
3435
3436         shares = (tg_shares * load);
3437         if (tg_weight)
3438                 shares /= tg_weight;
3439
3440         /*
3441          * MIN_SHARES has to be unscaled here to support per-CPU partitioning
3442          * of a group with small tg->shares value. It is a floor value which is
3443          * assigned as a minimum load.weight to the sched_entity representing
3444          * the group on a CPU.
3445          *
3446          * E.g. on 64-bit for a group with tg->shares of scale_load(15)=15*1024
3447          * on an 8-core system with 8 tasks each runnable on one CPU shares has
3448          * to be 15*1024*1/8=1920 instead of scale_load(MIN_SHARES)=2*1024. In
3449          * case no task is runnable on a CPU MIN_SHARES=2 should be returned
3450          * instead of 0.
3451          */
3452         return clamp_t(long, shares, MIN_SHARES, tg_shares);
3453 }
3454 #endif /* CONFIG_SMP */
3455
3456 /*
3457  * Recomputes the group entity based on the current state of its group
3458  * runqueue.
3459  */
3460 static void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3461 {
3462         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3463         long shares;
3464
3465         if (!gcfs_rq)
3466                 return;
3467
3468         if (throttled_hierarchy(gcfs_rq))
3469                 return;
3470
3471 #ifndef CONFIG_SMP
3472         shares = READ_ONCE(gcfs_rq->tg->shares);
3473
3474         if (likely(se->load.weight == shares))
3475                 return;
3476 #else
3477         shares   = calc_group_shares(gcfs_rq);
3478 #endif
3479
3480         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
3481 }
3482
3483 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3484 static inline void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3485 {
3486 }
3487 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3488
3489 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq, int flags)
3490 {
3491         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3492
3493         if (&rq->cfs == cfs_rq) {
3494                 /*
3495                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
3496                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
3497                  * a real problem.
3498                  *
3499                  * It will not get called when we go idle, because the idle
3500                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
3501                  * number include things like RT tasks.
3502                  *
3503                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
3504                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
3505                  *
3506                  * See cpu_util_cfs().
3507                  */
3508                 cpufreq_update_util(rq, flags);
3509         }
3510 }
3511
3512 #ifdef CONFIG_SMP
3513 static inline bool load_avg_is_decayed(struct sched_avg *sa)
3514 {
3515         if (sa->load_sum)
3516                 return false;
3517
3518         if (sa->util_sum)
3519                 return false;
3520
3521         if (sa->runnable_sum)
3522                 return false;
3523
3524         /*
3525          * _avg must be null when _sum are null because _avg = _sum / divider
3526          * Make sure that rounding and/or propagation of PELT values never
3527          * break this.
3528          */
3529         SCHED_WARN_ON(sa->load_avg ||
3530                       sa->util_avg ||
3531                       sa->runnable_avg);
3532
3533         return true;
3534 }
3535
3536 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3537 {
3538         return u64_u32_load_copy(cfs_rq->avg.last_update_time,
3539                                  cfs_rq->last_update_time_copy);
3540 }
3541 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3542 /*
3543  * Because list_add_leaf_cfs_rq always places a child cfs_rq on the list
3544  * immediately before a parent cfs_rq, and cfs_rqs are removed from the list
3545  * bottom-up, we only have to test whether the cfs_rq before us on the list
3546  * is our child.
3547  * If cfs_rq is not on the list, test whether a child needs its to be added to
3548  * connect a branch to the tree  * (see list_add_leaf_cfs_rq() for details).
3549  */
3550 static inline bool child_cfs_rq_on_list(struct cfs_rq *cfs_rq)
3551 {
3552         struct cfs_rq *prev_cfs_rq;
3553         struct list_head *prev;
3554
3555         if (cfs_rq->on_list) {
3556                 prev = cfs_rq->leaf_cfs_rq_list.prev;
3557         } else {
3558                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3559
3560                 prev = rq->tmp_alone_branch;
3561         }
3562
3563         prev_cfs_rq = container_of(prev, struct cfs_rq, leaf_cfs_rq_list);
3564
3565         return (prev_cfs_rq->tg->parent == cfs_rq->tg);
3566 }
3567
3568 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
3569 {
3570         if (cfs_rq->load.weight)
3571                 return false;
3572
3573         if (!load_avg_is_decayed(&cfs_rq->avg))
3574                 return false;
3575
3576         if (child_cfs_rq_on_list(cfs_rq))
3577                 return false;
3578
3579         return true;
3580 }
3581
3582 /**
3583  * update_tg_load_avg - update the tg's load avg
3584  * @cfs_rq: the cfs_rq whose avg changed
3585  *
3586  * This function 'ensures': tg->load_avg := \Sum tg->cfs_rq[]->avg.load.
3587  * However, because tg->load_avg is a global value there are performance
3588  * considerations.
3589  *
3590  * In order to avoid having to look at the other cfs_rq's, we use a
3591  * differential update where we store the last value we propagated. This in
3592  * turn allows skipping updates if the differential is 'small'.
3593  *
3594  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share().
3595  */
3596 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3597 {
3598         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3599
3600         /*
3601          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
3602          */
3603         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
3604                 return;
3605
3606         if (abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
3607                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
3608                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
3609         }
3610 }
3611
3612 /*
3613  * Called within set_task_rq() right before setting a task's CPU. The
3614  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
3615  * including the state of rq->lock, should be made.
3616  */
3617 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
3618                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
3619 {
3620         u64 p_last_update_time;
3621         u64 n_last_update_time;
3622
3623         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
3624                 return;
3625
3626         /*
3627          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
3628          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
3629          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
3630          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
3631          * the wakee more load sounds not bad.
3632          */
3633         if (!(se->avg.last_update_time && prev))
3634                 return;
3635
3636         p_last_update_time = cfs_rq_last_update_time(prev);
3637         n_last_update_time = cfs_rq_last_update_time(next);
3638
3639         __update_load_avg_blocked_se(p_last_update_time, se);
3640         se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
3641 }
3642
3643 /*
3644  * When on migration a sched_entity joins/leaves the PELT hierarchy, we need to
3645  * propagate its contribution. The key to this propagation is the invariant
3646  * that for each group:
3647  *
3648  *   ge->avg == grq->avg                                                (1)
3649  *
3650  * _IFF_ we look at the pure running and runnable sums. Because they
3651  * represent the very same entity, just at different points in the hierarchy.
3652  *
3653  * Per the above update_tg_cfs_util() and update_tg_cfs_runnable() are trivial
3654  * and simply copies the running/runnable sum over (but still wrong, because
3655  * the group entity and group rq do not have their PELT windows aligned).
3656  *
3657  * However, update_tg_cfs_load() is more complex. So we have:
3658  *
3659  *   ge->avg.load_avg = ge->load.weight * ge->avg.runnable_avg          (2)
3660  *
3661  * And since, like util, the runnable part should be directly transferable,
3662  * the following would _appear_ to be the straight forward approach:
3663  *
3664  *   grq->avg.load_avg = grq->load.weight * grq->avg.runnable_avg       (3)
3665  *
3666  * And per (1) we have:
3667  *
3668  *   ge->avg.runnable_avg == grq->avg.runnable_avg
3669  *
3670  * Which gives:
3671  *
3672  *                      ge->load.weight * grq->avg.load_avg
3673  *   ge->avg.load_avg = -----------------------------------             (4)
3674  *                               grq->load.weight
3675  *
3676  * Except that is wrong!
3677  *
3678  * Because while for entities historical weight is not important and we
3679  * really only care about our future and therefore can consider a pure
3680  * runnable sum, runqueues can NOT do this.
3681  *
3682  * We specifically want runqueues to have a load_avg that includes
3683  * historical weights. Those represent the blocked load, the load we expect
3684  * to (shortly) return to us. This only works by keeping the weights as
3685  * integral part of the sum. We therefore cannot decompose as per (3).
3686  *
3687  * Another reason this doesn't work is that runnable isn't a 0-sum entity.
3688  * Imagine a rq with 2 tasks that each are runnable 2/3 of the time. Then the
3689  * rq itself is runnable anywhere between 2/3 and 1 depending on how the
3690  * runnable section of these tasks overlap (or not). If they were to perfectly
3691  * align the rq as a whole would be runnable 2/3 of the time. If however we
3692  * always have at least 1 runnable task, the rq as a whole is always runnable.
3693  *
3694  * So we'll have to approximate.. :/
3695  *
3696  * Given the constraint:
3697  *
3698  *   ge->avg.running_sum <= ge->avg.runnable_sum <= LOAD_AVG_MAX
3699  *
3700  * We can construct a rule that adds runnable to a rq by assuming minimal
3701  * overlap.
3702  *
3703  * On removal, we'll assume each task is equally runnable; which yields:
3704  *
3705  *   grq->avg.runnable_sum = grq->avg.load_sum / grq->load.weight
3706  *
3707  * XXX: only do this for the part of runnable > running ?
3708  *
3709  */
3710 static inline void
3711 update_tg_cfs_util(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3712 {
3713         long delta_sum, delta_avg = gcfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg;
3714         u32 new_sum, divider;
3715
3716         /* Nothing to update */
3717         if (!delta_avg)
3718                 return;
3719
3720         /*
3721          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3722          * See ___update_load_avg() for details.
3723          */
3724         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3725
3726
3727         /* Set new sched_entity's utilization */
3728         se->avg.util_avg = gcfs_rq->avg.util_avg;
3729         new_sum = se->avg.util_avg * divider;
3730         delta_sum = (long)new_sum - (long)se->avg.util_sum;
3731         se->avg.util_sum = new_sum;
3732
3733         /* Update parent cfs_rq utilization */
3734         add_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, delta_avg);
3735         add_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, delta_sum);
3736
3737         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
3738         cfs_rq->avg.util_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.util_sum,
3739                                           cfs_rq->avg.util_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
3740 }
3741
3742 static inline void
3743 update_tg_cfs_runnable(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3744 {
3745         long delta_sum, delta_avg = gcfs_rq->avg.runnable_avg - se->avg.runnable_avg;
3746         u32 new_sum, divider;
3747
3748         /* Nothing to update */
3749         if (!delta_avg)
3750                 return;
3751
3752         /*
3753          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3754          * See ___update_load_avg() for details.
3755          */
3756         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3757
3758         /* Set new sched_entity's runnable */
3759         se->avg.runnable_avg = gcfs_rq->avg.runnable_avg;
3760         new_sum = se->avg.runnable_avg * divider;
3761         delta_sum = (long)new_sum - (long)se->avg.runnable_sum;
3762         se->avg.runnable_sum = new_sum;
3763
3764         /* Update parent cfs_rq runnable */
3765         add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_avg, delta_avg);
3766         add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_sum, delta_sum);
3767         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
3768         cfs_rq->avg.runnable_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.runnable_sum,
3769                                               cfs_rq->avg.runnable_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
3770 }
3771
3772 static inline void
3773 update_tg_cfs_load(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3774 {
3775         long delta_avg, running_sum, runnable_sum = gcfs_rq->prop_runnable_sum;
3776         unsigned long load_avg;
3777         u64 load_sum = 0;
3778         s64 delta_sum;
3779         u32 divider;
3780
3781         if (!runnable_sum)
3782                 return;
3783
3784         gcfs_rq->prop_runnable_sum = 0;
3785
3786         /*
3787          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3788          * See ___update_load_avg() for details.
3789          */
3790         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3791
3792         if (runnable_sum >= 0) {
3793                 /*
3794                  * Add runnable; clip at LOAD_AVG_MAX. Reflects that until
3795                  * the CPU is saturated running == runnable.
3796                  */
3797                 runnable_sum += se->avg.load_sum;
3798                 runnable_sum = min_t(long, runnable_sum, divider);
3799         } else {
3800                 /*
3801                  * Estimate the new unweighted runnable_sum of the gcfs_rq by
3802                  * assuming all tasks are equally runnable.
3803                  */
3804                 if (scale_load_down(gcfs_rq->load.weight)) {
3805                         load_sum = div_u64(gcfs_rq->avg.load_sum,
3806                                 scale_load_down(gcfs_rq->load.weight));
3807                 }
3808
3809                 /* But make sure to not inflate se's runnable */
3810                 runnable_sum = min(se->avg.load_sum, load_sum);
3811         }
3812
3813         /*
3814          * runnable_sum can't be lower than running_sum
3815          * Rescale running sum to be in the same range as runnable sum
3816          * running_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX <<  SCHED_CAPACITY_SHIFT]
3817          * runnable_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX]
3818          */
3819         running_sum = se->avg.util_sum >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
3820         runnable_sum = max(runnable_sum, running_sum);
3821
3822         load_sum = se_weight(se) * runnable_sum;
3823         load_avg = div_u64(load_sum, divider);
3824
3825         delta_avg = load_avg - se->avg.load_avg;
3826         if (!delta_avg)
3827                 return;
3828
3829         delta_sum = load_sum - (s64)se_weight(se) * se->avg.load_sum;
3830
3831         se->avg.load_sum = runnable_sum;
3832         se->avg.load_avg = load_avg;
3833         add_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, delta_avg);
3834         add_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, delta_sum);
3835         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
3836         cfs_rq->avg.load_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.load_sum,
3837                                           cfs_rq->avg.load_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
3838 }
3839
3840 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum)
3841 {
3842         cfs_rq->propagate = 1;
3843         cfs_rq->prop_runnable_sum += runnable_sum;
3844 }
3845
3846 /* Update task and its cfs_rq load average */
3847 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3848 {
3849         struct cfs_rq *cfs_rq, *gcfs_rq;
3850
3851         if (entity_is_task(se))
3852                 return 0;
3853
3854         gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3855         if (!gcfs_rq->propagate)
3856                 return 0;
3857
3858         gcfs_rq->propagate = 0;
3859
3860         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3861
3862         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, gcfs_rq->prop_runnable_sum);
3863
3864         update_tg_cfs_util(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3865         update_tg_cfs_runnable(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3866         update_tg_cfs_load(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3867
3868         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
3869         trace_pelt_se_tp(se);
3870
3871         return 1;
3872 }
3873
3874 /*
3875  * Check if we need to update the load and the utilization of a blocked
3876  * group_entity:
3877  */
3878 static inline bool skip_blocked_update(struct sched_entity *se)
3879 {
3880         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3881
3882         /*
3883          * If sched_entity still have not zero load or utilization, we have to
3884          * decay it:
3885          */
3886         if (se->avg.load_avg || se->avg.util_avg)
3887                 return false;
3888
3889         /*
3890          * If there is a pending propagation, we have to update the load and
3891          * the utilization of the sched_entity:
3892          */
3893         if (gcfs_rq->propagate)
3894                 return false;
3895
3896         /*
3897          * Otherwise, the load and the utilization of the sched_entity is
3898          * already zero and there is no pending propagation, so it will be a
3899          * waste of time to try to decay it:
3900          */
3901         return true;
3902 }
3903
3904 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3905
3906 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3907
3908 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3909 {
3910         return 0;
3911 }
3912
3913 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum) {}
3914
3915 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3916
3917 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
3918 static inline void migrate_se_pelt_lag(struct sched_entity *se)
3919 {
3920         u64 throttled = 0, now, lut;
3921         struct cfs_rq *cfs_rq;
3922         struct rq *rq;
3923         bool is_idle;
3924
3925         if (load_avg_is_decayed(&se->avg))
3926                 return;
3927
3928         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3929         rq = rq_of(cfs_rq);
3930
3931         rcu_read_lock();
3932         is_idle = is_idle_task(rcu_dereference(rq->curr));
3933         rcu_read_unlock();
3934
3935         /*
3936          * The lag estimation comes with a cost we don't want to pay all the
3937          * time. Hence, limiting to the case where the source CPU is idle and
3938          * we know we are at the greatest risk to have an outdated clock.
3939          */
3940         if (!is_idle)
3941                 return;
3942
3943         /*
3944          * Estimated "now" is: last_update_time + cfs_idle_lag + rq_idle_lag, where:
3945          *
3946          *   last_update_time (the cfs_rq's last_update_time)
3947          *      = cfs_rq_clock_pelt()@cfs_rq_idle
3948          *      = rq_clock_pelt()@cfs_rq_idle
3949          *        - cfs->throttled_clock_pelt_time@cfs_rq_idle
3950          *
3951          *   cfs_idle_lag (delta between rq's update and cfs_rq's update)
3952          *      = rq_clock_pelt()@rq_idle - rq_clock_pelt()@cfs_rq_idle
3953          *
3954          *   rq_idle_lag (delta between now and rq's update)
3955          *      = sched_clock_cpu() - rq_clock()@rq_idle
3956          *
3957          * We can then write:
3958          *
3959          *    now = rq_clock_pelt()@rq_idle - cfs->throttled_clock_pelt_time +
3960          *          sched_clock_cpu() - rq_clock()@rq_idle
3961          * Where:
3962          *      rq_clock_pelt()@rq_idle is rq->clock_pelt_idle
3963          *      rq_clock()@rq_idle      is rq->clock_idle
3964          *      cfs->throttled_clock_pelt_time@cfs_rq_idle
3965          *                              is cfs_rq->throttled_pelt_idle
3966          */
3967
3968 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3969         throttled = u64_u32_load(cfs_rq->throttled_pelt_idle);
3970         /* The clock has been stopped for throttling */
3971         if (throttled == U64_MAX)
3972                 return;
3973 #endif
3974         now = u64_u32_load(rq->clock_pelt_idle);
3975         /*
3976          * Paired with _update_idle_rq_clock_pelt(). It ensures at the worst case
3977          * is observed the old clock_pelt_idle value and the new clock_idle,
3978          * which lead to an underestimation. The opposite would lead to an
3979          * overestimation.
3980          */
3981         smp_rmb();
3982         lut = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3983
3984         now -= throttled;
3985         if (now < lut)
3986                 /*
3987                  * cfs_rq->avg.last_update_time is more recent than our
3988                  * estimation, let's use it.
3989                  */
3990                 now = lut;
3991         else
3992                 now += sched_clock_cpu(cpu_of(rq)) - u64_u32_load(rq->clock_idle);
3993
3994         __update_load_avg_blocked_se(now, se);
3995 }
3996 #else
3997 static void migrate_se_pelt_lag(struct sched_entity *se) {}
3998 #endif
3999
4000 /**
4001  * update_cfs_rq_load_avg - update the cfs_rq's load/util averages
4002  * @now: current time, as per cfs_rq_clock_pelt()
4003  * @cfs_rq: cfs_rq to update
4004  *
4005  * The cfs_rq avg is the direct sum of all its entities (blocked and runnable)
4006  * avg. The immediate corollary is that all (fair) tasks must be attached.
4007  *
4008  * cfs_rq->avg is used for task_h_load() and update_cfs_share() for example.
4009  *
4010  * Return: true if the load decayed or we removed load.
4011  *
4012  * Since both these conditions indicate a changed cfs_rq->avg.load we should
4013  * call update_tg_load_avg() when this function returns true.
4014  */
4015 static inline int
4016 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
4017 {
4018         unsigned long removed_load = 0, removed_util = 0, removed_runnable = 0;
4019         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
4020         int decayed = 0;
4021
4022         if (cfs_rq->removed.nr) {
4023                 unsigned long r;
4024                 u32 divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
4025
4026                 raw_spin_lock(&cfs_rq->removed.lock);
4027                 swap(cfs_rq->removed.util_avg, removed_util);
4028                 swap(cfs_rq->removed.load_avg, removed_load);
4029                 swap(cfs_rq->removed.runnable_avg, removed_runnable);
4030                 cfs_rq->removed.nr = 0;
4031                 raw_spin_unlock(&cfs_rq->removed.lock);
4032
4033                 r = removed_load;
4034                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
4035                 sub_positive(&sa->load_sum, r * divider);
4036                 /* See sa->util_sum below */
4037                 sa->load_sum = max_t(u32, sa->load_sum, sa->load_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4038
4039                 r = removed_util;
4040                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
4041                 sub_positive(&sa->util_sum, r * divider);
4042                 /*
4043                  * Because of rounding, se->util_sum might ends up being +1 more than
4044                  * cfs->util_sum. Although this is not a problem by itself, detaching
4045                  * a lot of tasks with the rounding problem between 2 updates of
4046                  * util_avg (~1ms) can make cfs->util_sum becoming null whereas
4047                  * cfs_util_avg is not.
4048                  * Check that util_sum is still above its lower bound for the new
4049                  * util_avg. Given that period_contrib might have moved since the last
4050                  * sync, we are only sure that util_sum must be above or equal to
4051                  *    util_avg * minimum possible divider
4052                  */
4053                 sa->util_sum = max_t(u32, sa->util_sum, sa->util_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4054
4055                 r = removed_runnable;
4056                 sub_positive(&sa->runnable_avg, r);
4057                 sub_positive(&sa->runnable_sum, r * divider);
4058                 /* See sa->util_sum above */
4059                 sa->runnable_sum = max_t(u32, sa->runnable_sum,
4060                                               sa->runnable_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4061
4062                 /*
4063                  * removed_runnable is the unweighted version of removed_load so we
4064                  * can use it to estimate removed_load_sum.
4065                  */
4066                 add_tg_cfs_propagate(cfs_rq,
4067                         -(long)(removed_runnable * divider) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT);
4068
4069                 decayed = 1;
4070         }
4071
4072         decayed |= __update_load_avg_cfs_rq(now, cfs_rq);
4073         u64_u32_store_copy(sa->last_update_time,
4074                            cfs_rq->last_update_time_copy,
4075                            sa->last_update_time);
4076         return decayed;
4077 }
4078
4079 /**
4080  * attach_entity_load_avg - attach this entity to its cfs_rq load avg
4081  * @cfs_rq: cfs_rq to attach to
4082  * @se: sched_entity to attach
4083  *
4084  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
4085  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
4086  */
4087 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4088 {
4089         /*
4090          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
4091          * See ___update_load_avg() for details.
4092          */
4093         u32 divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
4094
4095         /*
4096          * When we attach the @se to the @cfs_rq, we must align the decay
4097          * window because without that, really weird and wonderful things can
4098          * happen.
4099          *
4100          * XXX illustrate
4101          */
4102         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
4103         se->avg.period_contrib = cfs_rq->avg.period_contrib;
4104
4105         /*
4106          * Hell(o) Nasty stuff.. we need to recompute _sum based on the new
4107          * period_contrib. This isn't strictly correct, but since we're
4108          * entirely outside of the PELT hierarchy, nobody cares if we truncate
4109          * _sum a little.
4110          */
4111         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * divider;
4112
4113         se->avg.runnable_sum = se->avg.runnable_avg * divider;
4114
4115         se->avg.load_sum = se->avg.load_avg * divider;
4116         if (se_weight(se) < se->avg.load_sum)
4117                 se->avg.load_sum = div_u64(se->avg.load_sum, se_weight(se));
4118         else
4119                 se->avg.load_sum = 1;
4120
4121         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
4122         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
4123         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
4124         cfs_rq->avg.runnable_avg += se->avg.runnable_avg;
4125         cfs_rq->avg.runnable_sum += se->avg.runnable_sum;
4126
4127         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, se->avg.load_sum);
4128
4129         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
4130
4131         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
4132 }
4133
4134 /**
4135  * detach_entity_load_avg - detach this entity from its cfs_rq load avg
4136  * @cfs_rq: cfs_rq to detach from
4137  * @se: sched_entity to detach
4138  *
4139  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
4140  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
4141  */
4142 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4143 {
4144         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
4145         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
4146         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
4147         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
4148         cfs_rq->avg.util_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.util_sum,
4149                                           cfs_rq->avg.util_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4150
4151         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_avg, se->avg.runnable_avg);
4152         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_sum, se->avg.runnable_sum);
4153         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
4154         cfs_rq->avg.runnable_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.runnable_sum,
4155                                               cfs_rq->avg.runnable_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4156
4157         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, -se->avg.load_sum);
4158
4159         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
4160
4161         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
4162 }
4163
4164 /*
4165  * Optional action to be done while updating the load average
4166  */
4167 #define UPDATE_TG       0x1
4168 #define SKIP_AGE_LOAD   0x2
4169 #define DO_ATTACH       0x4
4170 #define DO_DETACH       0x8
4171
4172 /* Update task and its cfs_rq load average */
4173 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4174 {
4175         u64 now = cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
4176         int decayed;
4177
4178         /*
4179          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
4180          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
4181          */
4182         if (se->avg.last_update_time && !(flags & SKIP_AGE_LOAD))
4183                 __update_load_avg_se(now, cfs_rq, se);
4184
4185         decayed  = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
4186         decayed |= propagate_entity_load_avg(se);
4187
4188         if (!se->avg.last_update_time && (flags & DO_ATTACH)) {
4189
4190                 /*
4191                  * DO_ATTACH means we're here from enqueue_entity().
4192                  * !last_update_time means we've passed through
4193                  * migrate_task_rq_fair() indicating we migrated.
4194                  *
4195                  * IOW we're enqueueing a task on a new CPU.
4196                  */
4197                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
4198                 update_tg_load_avg(cfs_rq);
4199
4200         } else if (flags & DO_DETACH) {
4201                 /*
4202                  * DO_DETACH means we're here from dequeue_entity()
4203                  * and we are migrating task out of the CPU.
4204                  */
4205                 detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
4206                 update_tg_load_avg(cfs_rq);
4207         } else if (decayed) {
4208                 cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
4209
4210                 if (flags & UPDATE_TG)
4211                         update_tg_load_avg(cfs_rq);
4212         }
4213 }
4214
4215 /*
4216  * Synchronize entity load avg of dequeued entity without locking
4217  * the previous rq.
4218  */
4219 static void sync_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
4220 {
4221         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4222         u64 last_update_time;
4223
4224         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
4225         __update_load_avg_blocked_se(last_update_time, se);
4226 }
4227
4228 /*
4229  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
4230  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
4231  */
4232 static void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
4233 {
4234         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4235         unsigned long flags;
4236
4237         /*
4238          * tasks cannot exit without having gone through wake_up_new_task() ->
4239          * enqueue_task_fair() which will have added things to the cfs_rq,
4240          * so we can remove unconditionally.
4241          */
4242
4243         sync_entity_load_avg(se);
4244
4245         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_rq->removed.lock, flags);
4246         ++cfs_rq->removed.nr;
4247         cfs_rq->removed.util_avg        += se->avg.util_avg;
4248         cfs_rq->removed.load_avg        += se->avg.load_avg;
4249         cfs_rq->removed.runnable_avg    += se->avg.runnable_avg;
4250         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_rq->removed.lock, flags);
4251 }
4252
4253 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
4254 {
4255         return cfs_rq->avg.runnable_avg;
4256 }
4257
4258 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
4259 {
4260         return cfs_rq->avg.load_avg;
4261 }
4262
4263 static int newidle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf);
4264
4265 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
4266 {
4267         return READ_ONCE(p->se.avg.util_avg);
4268 }
4269
4270 static inline unsigned long _task_util_est(struct task_struct *p)
4271 {
4272         struct util_est ue = READ_ONCE(p->se.avg.util_est);
4273
4274         return max(ue.ewma, (ue.enqueued & ~UTIL_AVG_UNCHANGED));
4275 }
4276
4277 static inline unsigned long task_util_est(struct task_struct *p)
4278 {
4279         return max(task_util(p), _task_util_est(p));
4280 }
4281
4282 #ifdef CONFIG_UCLAMP_TASK
4283 static inline unsigned long uclamp_task_util(struct task_struct *p,
4284                                              unsigned long uclamp_min,
4285                                              unsigned long uclamp_max)
4286 {
4287         return clamp(task_util_est(p), uclamp_min, uclamp_max);
4288 }
4289 #else
4290 static inline unsigned long uclamp_task_util(struct task_struct *p,
4291                                              unsigned long uclamp_min,
4292                                              unsigned long uclamp_max)
4293 {
4294         return task_util_est(p);
4295 }
4296 #endif
4297
4298 static inline void util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq,
4299                                     struct task_struct *p)
4300 {
4301         unsigned int enqueued;
4302
4303         if (!sched_feat(UTIL_EST))
4304                 return;
4305
4306         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
4307         enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
4308         enqueued += _task_util_est(p);
4309         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, enqueued);
4310
4311         trace_sched_util_est_cfs_tp(cfs_rq);
4312 }
4313
4314 static inline void util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq,
4315                                     struct task_struct *p)
4316 {
4317         unsigned int enqueued;
4318
4319         if (!sched_feat(UTIL_EST))
4320                 return;
4321
4322         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
4323         enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
4324         enqueued -= min_t(unsigned int, enqueued, _task_util_est(p));
4325         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, enqueued);
4326
4327         trace_sched_util_est_cfs_tp(cfs_rq);
4328 }
4329
4330 #define UTIL_EST_MARGIN (SCHED_CAPACITY_SCALE / 100)
4331
4332 /*
4333  * Check if a (signed) value is within a specified (unsigned) margin,
4334  * based on the observation that:
4335  *
4336  *     abs(x) < y := (unsigned)(x + y - 1) < (2 * y - 1)
4337  *
4338  * NOTE: this only works when value + margin < INT_MAX.
4339  */
4340 static inline bool within_margin(int value, int margin)
4341 {
4342         return ((unsigned int)(value + margin - 1) < (2 * margin - 1));
4343 }
4344
4345 static inline void util_est_update(struct cfs_rq *cfs_rq,
4346                                    struct task_struct *p,
4347                                    bool task_sleep)
4348 {
4349         long last_ewma_diff, last_enqueued_diff;
4350         struct util_est ue;
4351
4352         if (!sched_feat(UTIL_EST))
4353                 return;
4354
4355         /*
4356          * Skip update of task's estimated utilization when the task has not
4357          * yet completed an activation, e.g. being migrated.
4358          */
4359         if (!task_sleep)
4360                 return;
4361
4362         /*
4363          * If the PELT values haven't changed since enqueue time,
4364          * skip the util_est update.
4365          */
4366         ue = p->se.avg.util_est;
4367         if (ue.enqueued & UTIL_AVG_UNCHANGED)
4368                 return;
4369
4370         last_enqueued_diff = ue.enqueued;
4371
4372         /*
4373          * Reset EWMA on utilization increases, the moving average is used only
4374          * to smooth utilization decreases.
4375          */
4376         ue.enqueued = task_util(p);
4377         if (sched_feat(UTIL_EST_FASTUP)) {
4378                 if (ue.ewma < ue.enqueued) {
4379                         ue.ewma = ue.enqueued;
4380                         goto done;
4381                 }
4382         }
4383
4384         /*
4385          * Skip update of task's estimated utilization when its members are
4386          * already ~1% close to its last activation value.
4387          */
4388         last_ewma_diff = ue.enqueued - ue.ewma;
4389         last_enqueued_diff -= ue.enqueued;
4390         if (within_margin(last_ewma_diff, UTIL_EST_MARGIN)) {
4391                 if (!within_margin(last_enqueued_diff, UTIL_EST_MARGIN))
4392                         goto done;
4393
4394                 return;
4395         }
4396
4397         /*
4398          * To avoid overestimation of actual task utilization, skip updates if
4399          * we cannot grant there is idle time in this CPU.
4400          */
4401         if (task_util(p) > capacity_orig_of(cpu_of(rq_of(cfs_rq))))
4402                 return;
4403
4404         /*
4405          * Update Task's estimated utilization
4406          *
4407          * When *p completes an activation we can consolidate another sample
4408          * of the task size. This is done by storing the current PELT value
4409          * as ue.enqueued and by using this value to update the Exponential
4410          * Weighted Moving Average (EWMA):
4411          *
4412          *  ewma(t) = w *  task_util(p) + (1-w) * ewma(t-1)
4413          *          = w *  task_util(p) +         ewma(t-1)  - w * ewma(t-1)
4414          *          = w * (task_util(p) -         ewma(t-1)) +     ewma(t-1)
4415          *          = w * (      last_ewma_diff            ) +     ewma(t-1)
4416          *          = w * (last_ewma_diff  +  ewma(t-1) / w)
4417          *
4418          * Where 'w' is the weight of new samples, which is configured to be
4419          * 0.25, thus making w=1/4 ( >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT)
4420          */
4421         ue.ewma <<= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
4422         ue.ewma  += last_ewma_diff;
4423         ue.ewma >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
4424 done:
4425         ue.enqueued |= UTIL_AVG_UNCHANGED;
4426         WRITE_ONCE(p->se.avg.util_est, ue);
4427
4428         trace_sched_util_est_se_tp(&p->se);
4429 }
4430
4431 static inline int util_fits_cpu(unsigned long util,
4432                                 unsigned long uclamp_min,
4433                                 unsigned long uclamp_max,
4434                                 int cpu)
4435 {
4436         unsigned long capacity_orig, capacity_orig_thermal;
4437         unsigned long capacity = capacity_of(cpu);
4438         bool fits, uclamp_max_fits;
4439
4440         /*
4441          * Check if the real util fits without any uclamp boost/cap applied.
4442          */
4443         fits = fits_capacity(util, capacity);
4444
4445         if (!uclamp_is_used())
4446                 return fits;
4447
4448         /*
4449          * We must use capacity_orig_of() for comparing against uclamp_min and
4450          * uclamp_max. We only care about capacity pressure (by using
4451          * capacity_of()) for comparing against the real util.
4452          *
4453          * If a task is boosted to 1024 for example, we don't want a tiny
4454          * pressure to skew the check whether it fits a CPU or not.
4455          *
4456          * Similarly if a task is capped to capacity_orig_of(little_cpu), it
4457          * should fit a little cpu even if there's some pressure.
4458          *
4459          * Only exception is for thermal pressure since it has a direct impact
4460          * on available OPP of the system.
4461          *
4462          * We honour it for uclamp_min only as a drop in performance level
4463          * could result in not getting the requested minimum performance level.
4464          *
4465          * For uclamp_max, we can tolerate a drop in performance level as the
4466          * goal is to cap the task. So it's okay if it's getting less.
4467          *
4468          * In case of capacity inversion we should honour the inverted capacity
4469          * for both uclamp_min and uclamp_max all the time.
4470          */
4471         capacity_orig = cpu_in_capacity_inversion(cpu);
4472         if (capacity_orig) {
4473                 capacity_orig_thermal = capacity_orig;
4474         } else {
4475                 capacity_orig = capacity_orig_of(cpu);
4476                 capacity_orig_thermal = capacity_orig - arch_scale_thermal_pressure(cpu);
4477         }
4478
4479         /*
4480          * We want to force a task to fit a cpu as implied by uclamp_max.
4481          * But we do have some corner cases to cater for..
4482          *
4483          *
4484          *                                 C=z
4485          *   |                             ___
4486          *   |                  C=y       |   |
4487          *   |_ _ _ _ _ _ _ _ _ ___ _ _ _ | _ | _ _ _ _ _  uclamp_max
4488          *   |      C=x        |   |      |   |
4489          *   |      ___        |   |      |   |
4490          *   |     |   |       |   |      |   |    (util somewhere in this region)
4491          *   |     |   |       |   |      |   |
4492          *   |     |   |       |   |      |   |
4493          *   +----------------------------------------
4494          *         cpu0        cpu1       cpu2
4495          *
4496          *   In the above example if a task is capped to a specific performance
4497          *   point, y, then when:
4498          *
4499          *   * util = 80% of x then it does not fit on cpu0 and should migrate
4500          *     to cpu1
4501          *   * util = 80% of y then it is forced to fit on cpu1 to honour
4502          *     uclamp_max request.
4503          *
4504          *   which is what we're enforcing here. A task always fits if
4505          *   uclamp_max <= capacity_orig. But when uclamp_max > capacity_orig,
4506          *   the normal upmigration rules should withhold still.
4507          *
4508          *   Only exception is when we are on max capacity, then we need to be
4509          *   careful not to block overutilized state. This is so because:
4510          *
4511          *     1. There's no concept of capping at max_capacity! We can't go
4512          *        beyond this performance level anyway.
4513          *     2. The system is being saturated when we're operating near
4514          *        max capacity, it doesn't make sense to block overutilized.
4515          */
4516         uclamp_max_fits = (capacity_orig == SCHED_CAPACITY_SCALE) && (uclamp_max == SCHED_CAPACITY_SCALE);
4517         uclamp_max_fits = !uclamp_max_fits && (uclamp_max <= capacity_orig);
4518         fits = fits || uclamp_max_fits;
4519
4520         /*
4521          *
4522          *                                 C=z
4523          *   |                             ___       (region a, capped, util >= uclamp_max)
4524          *   |                  C=y       |   |
4525          *   |_ _ _ _ _ _ _ _ _ ___ _ _ _ | _ | _ _ _ _ _ uclamp_max
4526          *   |      C=x        |   |      |   |
4527          *   |      ___        |   |      |   |      (region b, uclamp_min <= util <= uclamp_max)
4528          *   |_ _ _|_ _|_ _ _ _| _ | _ _ _| _ | _ _ _ _ _ uclamp_min
4529          *   |     |   |       |   |      |   |
4530          *   |     |   |       |   |      |   |      (region c, boosted, util < uclamp_min)
4531          *   +----------------------------------------
4532          *         cpu0        cpu1       cpu2
4533          *
4534          * a) If util > uclamp_max, then we're capped, we don't care about
4535          *    actual fitness value here. We only care if uclamp_max fits
4536          *    capacity without taking margin/pressure into account.
4537          *    See comment above.
4538          *
4539          * b) If uclamp_min <= util <= uclamp_max, then the normal
4540          *    fits_capacity() rules apply. Except we need to ensure that we
4541          *    enforce we remain within uclamp_max, see comment above.
4542          *
4543          * c) If util < uclamp_min, then we are boosted. Same as (b) but we
4544          *    need to take into account the boosted value fits the CPU without
4545          *    taking margin/pressure into account.
4546          *
4547          * Cases (a) and (b) are handled in the 'fits' variable already. We
4548          * just need to consider an extra check for case (c) after ensuring we
4549          * handle the case uclamp_min > uclamp_max.
4550          */
4551         uclamp_min = min(uclamp_min, uclamp_max);
4552         if (util < uclamp_min && capacity_orig != SCHED_CAPACITY_SCALE)
4553                 fits = fits && (uclamp_min <= capacity_orig_thermal);
4554
4555         return fits;
4556 }
4557
4558 static inline int task_fits_cpu(struct task_struct *p, int cpu)
4559 {
4560         unsigned long uclamp_min = uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MIN);
4561         unsigned long uclamp_max = uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MAX);
4562         unsigned long util = task_util_est(p);
4563         return util_fits_cpu(util, uclamp_min, uclamp_max, cpu);
4564 }
4565
4566 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq)
4567 {
4568         if (!sched_asym_cpucap_active())
4569                 return;
4570
4571         if (!p || p->nr_cpus_allowed == 1) {
4572                 rq->misfit_task_load = 0;
4573                 return;
4574         }
4575
4576         if (task_fits_cpu(p, cpu_of(rq))) {
4577                 rq->misfit_task_load = 0;
4578                 return;
4579         }
4580
4581         /*
4582          * Make sure that misfit_task_load will not be null even if
4583          * task_h_load() returns 0.
4584          */
4585         rq->misfit_task_load = max_t(unsigned long, task_h_load(p), 1);
4586 }
4587
4588 #else /* CONFIG_SMP */
4589
4590 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
4591 {
4592         return true;
4593 }
4594
4595 #define UPDATE_TG       0x0
4596 #define SKIP_AGE_LOAD   0x0
4597 #define DO_ATTACH       0x0
4598 #define DO_DETACH       0x0
4599
4600 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int not_used1)
4601 {
4602         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
4603 }
4604
4605 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
4606
4607 static inline void
4608 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
4609 static inline void
4610 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
4611
4612 static inline int newidle_balance(struct rq *rq, struct rq_flags *rf)
4613 {
4614         return 0;
4615 }
4616
4617 static inline void
4618 util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
4619
4620 static inline void
4621 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
4622
4623 static inline void
4624 util_est_update(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p,
4625                 bool task_sleep) {}
4626 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq) {}
4627
4628 #endif /* CONFIG_SMP */
4629
4630 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4631 {
4632 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
4633         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
4634
4635         if (d < 0)
4636                 d = -d;
4637
4638         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
4639                 schedstat_inc(cfs_rq->nr_spread_over);
4640 #endif
4641 }
4642
4643 static void
4644 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
4645 {
4646         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4647
4648         /*
4649          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
4650          * however the extra weight of the new task will slow them down a
4651          * little, place the new task so that it fits in the slot that
4652          * stays open at the end.
4653          */
4654         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
4655                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
4656
4657         /* sleeps up to a single latency don't count. */
4658         if (!initial) {
4659                 unsigned long thresh;
4660
4661                 if (se_is_idle(se))
4662                         thresh = sysctl_sched_min_granularity;
4663                 else
4664                         thresh = sysctl_sched_latency;
4665
4666                 /*
4667                  * Halve their sleep time's effect, to allow
4668                  * for a gentler effect of sleepers:
4669                  */
4670                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
4671                         thresh >>= 1;
4672
4673                 vruntime -= thresh;
4674         }
4675
4676         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
4677         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
4678 }
4679
4680 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
4681
4682 static inline bool cfs_bandwidth_used(void);
4683
4684 /*
4685  * MIGRATION
4686  *
4687  *      dequeue
4688  *        update_curr()
4689  *          update_min_vruntime()
4690  *        vruntime -= min_vruntime
4691  *
4692  *      enqueue
4693  *        update_curr()
4694  *          update_min_vruntime()
4695  *        vruntime += min_vruntime
4696  *
4697  * this way the vruntime transition between RQs is done when both
4698  * min_vruntime are up-to-date.
4699  *
4700  * WAKEUP (remote)
4701  *
4702  *      ->migrate_task_rq_fair() (p->state == TASK_WAKING)
4703  *        vruntime -= min_vruntime
4704  *
4705  *      enqueue
4706  *        update_curr()
4707  *          update_min_vruntime()
4708  *        vruntime += min_vruntime
4709  *
4710  * this way we don't have the most up-to-date min_vruntime on the originating
4711  * CPU and an up-to-date min_vruntime on the destination CPU.
4712  */
4713
4714 static void
4715 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4716 {
4717         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_MIGRATED);
4718         bool curr = cfs_rq->curr == se;
4719
4720         /*
4721          * If we're the current task, we must renormalise before calling
4722          * update_curr().
4723          */
4724         if (renorm && curr)
4725                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
4726
4727         update_curr(cfs_rq);
4728
4729         /*
4730          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
4731          * moment in time, instead of some random moment in the past. Being
4732          * placed in the past could significantly boost this task to the
4733          * fairness detriment of existing tasks.
4734          */
4735         if (renorm && !curr)
4736                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
4737
4738         /*
4739          * When enqueuing a sched_entity, we must:
4740          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
4741          *   - For group_entity, update its runnable_weight to reflect the new
4742          *     h_nr_running of its group cfs_rq.
4743          *   - For group_entity, update its weight to reflect the new share of
4744          *     its group cfs_rq
4745          *   - Add its new weight to cfs_rq->load.weight
4746          */
4747         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG | DO_ATTACH);
4748         se_update_runnable(se);
4749         update_cfs_group(se);
4750         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
4751
4752         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
4753                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
4754
4755         check_schedstat_required();
4756         update_stats_enqueue_fair(cfs_rq, se, flags);
4757         check_spread(cfs_rq, se);
4758         if (!curr)
4759                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
4760         se->on_rq = 1;
4761
4762         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
4763                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
4764                 if (!throttled_hierarchy(cfs_rq))
4765                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4766         }
4767 }
4768
4769 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
4770 {
4771         for_each_sched_entity(se) {
4772                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4773                 if (cfs_rq->last != se)
4774                         break;
4775
4776                 cfs_rq->last = NULL;
4777         }
4778 }
4779
4780 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
4781 {
4782         for_each_sched_entity(se) {
4783                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4784                 if (cfs_rq->next != se)
4785                         break;
4786
4787                 cfs_rq->next = NULL;
4788         }
4789 }
4790
4791 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
4792 {
4793         for_each_sched_entity(se) {
4794                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4795                 if (cfs_rq->skip != se)
4796                         break;
4797
4798                 cfs_rq->skip = NULL;
4799         }
4800 }
4801
4802 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4803 {
4804         if (cfs_rq->last == se)
4805                 __clear_buddies_last(se);
4806
4807         if (cfs_rq->next == se)
4808                 __clear_buddies_next(se);
4809
4810         if (cfs_rq->skip == se)
4811                 __clear_buddies_skip(se);
4812 }
4813
4814 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4815
4816 static void
4817 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4818 {
4819         int action = UPDATE_TG;
4820
4821         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)))
4822                 action |= DO_DETACH;
4823
4824         /*
4825          * Update run-time statistics of the 'current'.
4826          */
4827         update_curr(cfs_rq);
4828
4829         /*
4830          * When dequeuing a sched_entity, we must:
4831          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
4832          *   - For group_entity, update its runnable_weight to reflect the new
4833          *     h_nr_running of its group cfs_rq.
4834          *   - Subtract its previous weight from cfs_rq->load.weight.
4835          *   - For group entity, update its weight to reflect the new share
4836          *     of its group cfs_rq.
4837          */
4838         update_load_avg(cfs_rq, se, action);
4839         se_update_runnable(se);
4840
4841         update_stats_dequeue_fair(cfs_rq, se, flags);
4842
4843         clear_buddies(cfs_rq, se);
4844
4845         if (se != cfs_rq->curr)
4846                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4847         se->on_rq = 0;
4848         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
4849
4850         /*
4851          * Normalize after update_curr(); which will also have moved
4852          * min_vruntime if @se is the one holding it back. But before doing
4853          * update_min_vruntime() again, which will discount @se's position and
4854          * can move min_vruntime forward still more.
4855          */
4856         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
4857                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
4858
4859         /* return excess runtime on last dequeue */
4860         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4861
4862         update_cfs_group(se);
4863
4864         /*
4865          * Now advance min_vruntime if @se was the entity holding it back,
4866          * except when: DEQUEUE_SAVE && !DEQUEUE_MOVE, in this case we'll be
4867          * put back on, and if we advance min_vruntime, we'll be placed back
4868          * further than we started -- ie. we'll be penalized.
4869          */
4870         if ((flags & (DEQUEUE_SAVE | DEQUEUE_MOVE)) != DEQUEUE_SAVE)
4871                 update_min_vruntime(cfs_rq);
4872
4873         if (cfs_rq->nr_running == 0)
4874                 update_idle_cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
4875 }
4876
4877 /*
4878  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
4879  */
4880 static void
4881 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4882 {
4883         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
4884         struct sched_entity *se;
4885         s64 delta;
4886
4887         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
4888         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
4889         if (delta_exec > ideal_runtime) {
4890                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4891                 /*
4892                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
4893                  * re-elected due to buddy favours.
4894                  */
4895                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
4896                 return;
4897         }
4898
4899         /*
4900          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
4901          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
4902          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
4903          */
4904         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
4905                 return;
4906
4907         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
4908         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
4909
4910         if (delta < 0)
4911                 return;
4912
4913         if (delta > ideal_runtime)
4914                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4915 }
4916
4917 static void
4918 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4919 {
4920         clear_buddies(cfs_rq, se);
4921
4922         /* 'current' is not kept within the tree. */
4923         if (se->on_rq) {
4924                 /*
4925                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
4926                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
4927                  * runqueue.
4928                  */
4929                 update_stats_wait_end_fair(cfs_rq, se);
4930                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4931                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4932         }
4933
4934         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
4935         cfs_rq->curr = se;
4936
4937         /*
4938          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
4939          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
4940          * when there are only lesser-weight tasks around):
4941          */
4942         if (schedstat_enabled() &&
4943             rq_of(cfs_rq)->cfs.load.weight >= 2*se->load.weight) {
4944                 struct sched_statistics *stats;
4945
4946                 stats = __schedstats_from_se(se);
4947                 __schedstat_set(stats->slice_max,
4948                                 max((u64)stats->slice_max,
4949                                     se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime));
4950         }
4951
4952         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
4953 }
4954
4955 static int
4956 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
4957
4958 /*
4959  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
4960  * 1) keep things fair between processes/task groups
4961  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
4962  * 3) pick the "last" process, for cache locality
4963  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
4964  */
4965 static struct sched_entity *
4966 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4967 {
4968         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
4969         struct sched_entity *se;
4970
4971         /*
4972          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
4973          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
4974          */
4975         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
4976                 left = curr;
4977
4978         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
4979
4980         /*
4981          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
4982          * be done without getting too unfair.
4983          */
4984         if (cfs_rq->skip && cfs_rq->skip == se) {
4985                 struct sched_entity *second;
4986
4987                 if (se == curr) {
4988                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
4989                 } else {
4990                         second = __pick_next_entity(se);
4991                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
4992                                 second = curr;
4993                 }
4994
4995                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
4996                         se = second;
4997         }
4998
4999         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1) {
5000                 /*
5001                  * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
5002                  */
5003                 se = cfs_rq->next;
5004         } else if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1) {
5005                 /*
5006                  * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
5007                  */
5008                 se = cfs_rq->last;
5009         }
5010
5011         return se;
5012 }
5013
5014 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
5015
5016 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
5017 {
5018         /*
5019          * If still on the runqueue then deactivate_task()
5020          * was not called and update_curr() has to be done:
5021          */
5022         if (prev->on_rq)
5023                 update_curr(cfs_rq);
5024
5025         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
5026         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
5027
5028         check_spread(cfs_rq, prev);
5029
5030         if (prev->on_rq) {
5031                 update_stats_wait_start_fair(cfs_rq, prev);
5032                 /* Put 'current' back into the tree. */
5033                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
5034                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
5035                 update_load_avg(cfs_rq, prev, 0);
5036         }
5037         cfs_rq->curr = NULL;
5038 }
5039
5040 static void
5041 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
5042 {
5043         /*
5044          * Update run-time statistics of the 'current'.
5045          */
5046         update_curr(cfs_rq);
5047
5048         /*
5049          * Ensure that runnable average is periodically updated.
5050          */
5051         update_load_avg(cfs_rq, curr, UPDATE_TG);
5052         update_cfs_group(curr);
5053
5054 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
5055         /*
5056          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
5057          * validating it and just reschedule.
5058          */
5059         if (queued) {
5060                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
5061                 return;
5062         }
5063         /*
5064          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
5065          */
5066         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
5067                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
5068                 return;
5069 #endif
5070
5071         if (cfs_rq->nr_running > 1)
5072                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
5073 }
5074
5075
5076 /**************************************************
5077  * CFS bandwidth control machinery
5078  */
5079
5080 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
5081
5082 #ifdef CONFIG_JUMP_LABEL
5083 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
5084
5085 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
5086 {
5087         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
5088 }
5089
5090 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
5091 {
5092         static_key_slow_inc_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
5093 }
5094
5095 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
5096 {
5097         static_key_slow_dec_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
5098 }
5099 #else /* CONFIG_JUMP_LABEL */
5100 static bool cfs_bandwidth_used(void)
5101 {
5102         return true;
5103 }
5104
5105 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
5106 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
5107 #endif /* CONFIG_JUMP_LABEL */
5108
5109 /*
5110  * default period for cfs group bandwidth.
5111  * default: 0.1s, units: nanoseconds
5112  */
5113 static inline u64 default_cfs_period(void)
5114 {
5115         return 100000000ULL;
5116 }
5117
5118 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
5119 {
5120         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
5121 }
5122
5123 /*
5124  * Replenish runtime according to assigned quota. We use sched_clock_cpu
5125  * directly instead of rq->clock to avoid adding additional synchronization
5126  * around rq->lock.
5127  *
5128  * requires cfs_b->lock
5129  */
5130 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5131 {
5132         s64 runtime;
5133
5134         if (unlikely(cfs_b->quota == RUNTIME_INF))
5135                 return;
5136
5137         cfs_b->runtime += cfs_b->quota;
5138         runtime = cfs_b->runtime_snap - cfs_b->runtime;
5139         if (runtime > 0) {
5140                 cfs_b->burst_time += runtime;
5141                 cfs_b->nr_burst++;
5142         }
5143
5144         cfs_b->runtime = min(cfs_b->runtime, cfs_b->quota + cfs_b->burst);
5145         cfs_b->runtime_snap = cfs_b->runtime;
5146 }
5147
5148 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
5149 {
5150         return &tg->cfs_bandwidth;
5151 }
5152
5153 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
5154 static int __assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
5155                                    struct cfs_rq *cfs_rq, u64 target_runtime)
5156 {
5157         u64 min_amount, amount = 0;
5158
5159         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
5160
5161         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
5162         min_amount = target_runtime - cfs_rq->runtime_remaining;
5163
5164         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
5165                 amount = min_amount;
5166         else {
5167                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
5168
5169                 if (cfs_b->runtime > 0) {
5170                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
5171                         cfs_b->runtime -= amount;
5172                         cfs_b->idle = 0;
5173                 }
5174         }
5175
5176         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
5177
5178         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
5179 }
5180
5181 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
5182 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5183 {
5184         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
5185         int ret;
5186
5187         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5188         ret = __assign_cfs_rq_runtime(cfs_b, cfs_rq, sched_cfs_bandwidth_slice());
5189         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5190
5191         return ret;
5192 }
5193
5194 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
5195 {
5196         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
5197         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
5198
5199         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
5200                 return;
5201
5202         if (cfs_rq->throttled)
5203                 return;
5204         /*
5205          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
5206          * hierarchy can be throttled
5207          */
5208         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
5209                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
5210 }
5211
5212 static __always_inline
5213 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
5214 {
5215         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
5216                 return;
5217
5218         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
5219 }
5220
5221 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
5222 {
5223         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
5224 }
5225
5226 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
5227 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
5228 {
5229         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
5230 }
5231
5232 /*
5233  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
5234  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
5235  * load-balance operations.
5236  */
5237 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
5238                                     int src_cpu, int dest_cpu)
5239 {
5240         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
5241
5242         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
5243         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
5244
5245         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
5246                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
5247 }
5248
5249 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
5250 {
5251         struct rq *rq = data;
5252         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5253
5254         cfs_rq->throttle_count--;
5255         if (!cfs_rq->throttle_count) {
5256                 cfs_rq->throttled_clock_pelt_time += rq_clock_pelt(rq) -
5257                                              cfs_rq->throttled_clock_pelt;
5258
5259                 /* Add cfs_rq with load or one or more already running entities to the list */
5260                 if (!cfs_rq_is_decayed(cfs_rq))
5261                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
5262         }
5263
5264         return 0;
5265 }
5266
5267 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
5268 {
5269         struct rq *rq = data;
5270         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5271
5272         /* group is entering throttled state, stop time */
5273         if (!cfs_rq->throttle_count) {
5274                 cfs_rq->throttled_clock_pelt = rq_clock_pelt(rq);
5275                 list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
5276         }
5277         cfs_rq->throttle_count++;
5278
5279         return 0;
5280 }
5281
5282 static bool throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
5283 {
5284         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5285         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
5286         struct sched_entity *se;
5287         long task_delta, idle_task_delta, dequeue = 1;
5288
5289         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5290         /* This will start the period timer if necessary */
5291         if (__assign_cfs_rq_runtime(cfs_b, cfs_rq, 1)) {
5292                 /*
5293                  * We have raced with bandwidth becoming available, and if we
5294                  * actually throttled the timer might not unthrottle us for an
5295                  * entire period. We additionally needed to make sure that any
5296                  * subsequent check_cfs_rq_runtime calls agree not to throttle
5297                  * us, as we may commit to do cfs put_prev+pick_next, so we ask
5298                  * for 1ns of runtime rather than just check cfs_b.
5299                  */
5300                 dequeue = 0;
5301         } else {
5302                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->throttled_list,
5303                                   &cfs_b->throttled_cfs_rq);
5304         }
5305         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5306
5307         if (!dequeue)
5308                 return false;  /* Throttle no longer required. */
5309
5310         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
5311
5312         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
5313         rcu_read_lock();
5314         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
5315         rcu_read_unlock();
5316
5317         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5318         idle_task_delta = cfs_rq->idle_h_nr_running;
5319         for_each_sched_entity(se) {
5320                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
5321                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
5322                 if (!se->on_rq)
5323                         goto done;
5324
5325                 dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
5326
5327                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
5328                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5329
5330                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
5331                 qcfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_task_delta;
5332
5333                 if (qcfs_rq->load.weight) {
5334                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
5335                         se = parent_entity(se);
5336                         break;
5337                 }
5338         }
5339
5340         for_each_sched_entity(se) {
5341                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
5342                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
5343                 if (!se->on_rq)
5344                         goto done;
5345
5346                 update_load_avg(qcfs_rq, se, 0);
5347                 se_update_runnable(se);
5348
5349                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
5350                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5351
5352                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
5353                 qcfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_task_delta;
5354         }
5355
5356         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
5357         sub_nr_running(rq, task_delta);
5358
5359 done:
5360         /*
5361          * Note: distribution will already see us throttled via the
5362          * throttled-list.  rq->lock protects completion.
5363          */
5364         cfs_rq->throttled = 1;
5365         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
5366         return true;
5367 }
5368
5369 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
5370 {
5371         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5372         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
5373         struct sched_entity *se;
5374         long task_delta, idle_task_delta;
5375
5376         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
5377
5378         cfs_rq->throttled = 0;
5379
5380         update_rq_clock(rq);
5381
5382         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5383         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
5384         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
5385         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5386
5387         /* update hierarchical throttle state */
5388         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
5389
5390         if (!cfs_rq->load.weight) {
5391                 if (!cfs_rq->on_list)
5392                         return;
5393                 /*
5394                  * Nothing to run but something to decay (on_list)?
5395                  * Complete the branch.
5396                  */
5397                 for_each_sched_entity(se) {
5398                         if (list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq_of(se)))
5399                                 break;
5400                 }
5401                 goto unthrottle_throttle;
5402         }
5403
5404         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5405         idle_task_delta = cfs_rq->idle_h_nr_running;
5406         for_each_sched_entity(se) {
5407                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
5408
5409                 if (se->on_rq)
5410                         break;
5411                 enqueue_entity(qcfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
5412
5413                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
5414                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5415
5416                 qcfs_rq->h_nr_running += task_delta;
5417                 qcfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
5418
5419                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5420                 if (cfs_rq_throttled(qcfs_rq))
5421                         goto unthrottle_throttle;
5422         }
5423
5424         for_each_sched_entity(se) {
5425                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
5426
5427                 update_load_avg(qcfs_rq, se, UPDATE_TG);
5428                 se_update_runnable(se);
5429
5430                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
5431                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5432
5433                 qcfs_rq->h_nr_running += task_delta;
5434                 qcfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
5435
5436                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5437                 if (cfs_rq_throttled(qcfs_rq))
5438                         goto unthrottle_throttle;
5439         }
5440
5441         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
5442         add_nr_running(rq, task_delta);
5443
5444 unthrottle_throttle:
5445         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
5446
5447         /* Determine whether we need to wake up potentially idle CPU: */
5448         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
5449                 resched_curr(rq);
5450 }
5451
5452 static void distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5453 {
5454         struct cfs_rq *cfs_rq;
5455         u64 runtime, remaining = 1;
5456
5457         rcu_read_lock();
5458         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
5459                                 throttled_list) {
5460                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5461                 struct rq_flags rf;
5462
5463                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
5464                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5465                         goto next;
5466
5467                 /* By the above check, this should never be true */
5468                 SCHED_WARN_ON(cfs_rq->runtime_remaining > 0);
5469
5470                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5471                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
5472                 if (runtime > cfs_b->runtime)
5473                         runtime = cfs_b->runtime;
5474                 cfs_b->runtime -= runtime;
5475                 remaining = cfs_b->runtime;
5476                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5477
5478                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
5479
5480                 /* we check whether we're throttled above */
5481                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
5482                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
5483
5484 next:
5485                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
5486
5487                 if (!remaining)
5488                         break;
5489         }
5490         rcu_read_unlock();
5491 }
5492
5493 /*
5494  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
5495  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
5496  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
5497  * used to track this state.
5498  */
5499 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun, unsigned long flags)
5500 {
5501         int throttled;
5502
5503         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
5504         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
5505                 goto out_deactivate;
5506
5507         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
5508         cfs_b->nr_periods += overrun;
5509
5510         /* Refill extra burst quota even if cfs_b->idle */
5511         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
5512
5513         /*
5514          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
5515          * we're going inactive then everything else can be deferred
5516          */
5517         if (cfs_b->idle && !throttled)
5518                 goto out_deactivate;
5519
5520         if (!throttled) {
5521                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
5522                 cfs_b->idle = 1;
5523                 return 0;
5524         }
5525
5526         /* account preceding periods in which throttling occurred */
5527         cfs_b->nr_throttled += overrun;
5528
5529         /*
5530          * This check is repeated as we release cfs_b->lock while we unthrottle.
5531          */
5532         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
5533                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5534                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
5535                 distribute_cfs_runtime(cfs_b);
5536                 raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
5537
5538                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
5539         }
5540
5541         /*
5542          * While we are ensured activity in the period following an
5543          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
5544          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
5545          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
5546          */
5547         cfs_b->idle = 0;
5548
5549         return 0;
5550
5551 out_deactivate:
5552         return 1;
5553 }
5554
5555 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
5556 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
5557 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
5558 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
5559 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
5560 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
5561
5562 /*
5563  * Are we near the end of the current quota period?
5564  *
5565  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
5566  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
5567  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
5568  */
5569 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
5570 {
5571         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
5572         s64 remaining;
5573
5574         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
5575         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
5576                 return 1;
5577
5578         /* is a quota refresh about to occur? */
5579         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
5580         if (remaining < (s64)min_expire)
5581                 return 1;
5582
5583         return 0;
5584 }
5585
5586 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5587 {
5588         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
5589
5590         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
5591         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
5592                 return;
5593
5594         /* don't push forwards an existing deferred unthrottle */
5595         if (cfs_b->slack_started)
5596                 return;
5597         cfs_b->slack_started = true;
5598
5599         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
5600                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
5601                         HRTIMER_MODE_REL);
5602 }
5603
5604 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
5605 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5606 {
5607         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
5608         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
5609
5610         if (slack_runtime <= 0)
5611                 return;
5612
5613         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5614         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF) {
5615                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
5616
5617                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
5618                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
5619                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
5620                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
5621         }
5622         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5623
5624         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
5625         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
5626 }
5627
5628 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5629 {
5630         if (!cfs_bandwidth_used())
5631                 return;
5632
5633         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
5634                 return;
5635
5636         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
5637 }
5638
5639 /*
5640  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
5641  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
5642  */
5643 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5644 {
5645         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
5646         unsigned long flags;
5647
5648         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
5649         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
5650         cfs_b->slack_started = false;
5651
5652         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
5653                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5654                 return;
5655         }
5656
5657         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
5658                 runtime = cfs_b->runtime;
5659
5660         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5661
5662         if (!runtime)
5663                 return;
5664
5665         distribute_cfs_runtime(cfs_b);
5666 }
5667
5668 /*
5669  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
5670  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
5671  * runtime as update_curr() throttling can not trigger until it's on-rq.
5672  */
5673 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
5674 {
5675         if (!cfs_bandwidth_used())
5676                 return;
5677
5678         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
5679         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
5680                 return;
5681
5682         /* ensure the group is not already throttled */
5683         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5684                 return;
5685
5686         /* update runtime allocation */
5687         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
5688         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
5689                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
5690 }
5691
5692 static void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu)
5693 {
5694         struct cfs_rq *pcfs_rq, *cfs_rq;
5695
5696         if (!cfs_bandwidth_used())
5697                 return;
5698
5699         if (!tg->parent)
5700                 return;
5701
5702         cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
5703         pcfs_rq = tg->parent->cfs_rq[cpu];
5704
5705         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
5706         cfs_rq->throttled_clock_pelt = rq_clock_pelt(cpu_rq(cpu));
5707 }
5708
5709 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
5710 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5711 {
5712         if (!cfs_bandwidth_used())
5713                 return false;
5714
5715         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
5716                 return false;
5717
5718         /*
5719          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
5720          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
5721          */
5722         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5723                 return true;
5724
5725         return throttle_cfs_rq(cfs_rq);
5726 }
5727
5728 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
5729 {
5730         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
5731                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
5732
5733         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
5734
5735         return HRTIMER_NORESTART;
5736 }
5737
5738 extern const u64 max_cfs_quota_period;
5739
5740 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
5741 {
5742         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
5743                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
5744         unsigned long flags;
5745         int overrun;
5746         int idle = 0;
5747         int count = 0;
5748
5749         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
5750         for (;;) {
5751                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
5752                 if (!overrun)
5753                         break;
5754
5755                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun, flags);
5756
5757                 if (++count > 3) {
5758                         u64 new, old = ktime_to_ns(cfs_b->period);
5759
5760                         /*
5761                          * Grow period by a factor of 2 to avoid losing precision.
5762                          * Precision loss in the quota/period ratio can cause __cfs_schedulable
5763                          * to fail.
5764                          */
5765                         new = old * 2;
5766                         if (new < max_cfs_quota_period) {
5767                                 cfs_b->period = ns_to_ktime(new);
5768                                 cfs_b->quota *= 2;
5769                                 cfs_b->burst *= 2;
5770
5771                                 pr_warn_ratelimited(
5772         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, scaling up (new cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
5773                                         smp_processor_id(),
5774                                         div_u64(new, NSEC_PER_USEC),
5775                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
5776                         } else {
5777                                 pr_warn_ratelimited(
5778         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, but cannot scale up without losing precision (cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
5779                                         smp_processor_id(),
5780                                         div_u64(old, NSEC_PER_USEC),
5781                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
5782                         }
5783
5784                         /* reset count so we don't come right back in here */
5785                         count = 0;
5786                 }
5787         }
5788         if (idle)
5789                 cfs_b->period_active = 0;
5790         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5791
5792         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
5793 }
5794
5795 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5796 {
5797         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
5798         cfs_b->runtime = 0;
5799         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
5800         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
5801         cfs_b->burst = 0;
5802
5803         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
5804         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
5805         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
5806         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
5807         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
5808         cfs_b->slack_started = false;
5809 }
5810
5811 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5812 {
5813         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
5814         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
5815 }
5816
5817 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5818 {
5819         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
5820
5821         if (cfs_b->period_active)
5822                 return;
5823
5824         cfs_b->period_active = 1;
5825         hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
5826         hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
5827 }
5828
5829 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5830 {
5831         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
5832         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
5833                 return;
5834
5835         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
5836         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
5837 }
5838
5839 /*
5840  * Both these CPU hotplug callbacks race against unregister_fair_sched_group()
5841  *
5842  * The race is harmless, since modifying bandwidth settings of unhooked group
5843  * bits doesn't do much.
5844  */
5845
5846 /* cpu online callback */
5847 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
5848 {
5849         struct task_group *tg;
5850
5851         lockdep_assert_rq_held(rq);
5852
5853         rcu_read_lock();
5854         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5855                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &tg->cfs_bandwidth;
5856                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5857
5858                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5859                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
5860                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5861         }
5862         rcu_read_unlock();
5863 }
5864
5865 /* cpu offline callback */
5866 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
5867 {
5868         struct task_group *tg;
5869
5870         lockdep_assert_rq_held(rq);
5871
5872         rcu_read_lock();
5873         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5874                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5875
5876                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
5877                         continue;
5878
5879                 /*
5880                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
5881                  * there's some valid quota amount
5882                  */
5883                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
5884                 /*
5885                  * Offline rq is schedulable till CPU is completely disabled
5886                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
5887                  */
5888                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
5889
5890                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5891                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
5892         }
5893         rcu_read_unlock();
5894 }
5895
5896 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5897
5898 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
5899 {
5900         return false;
5901 }
5902
5903 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
5904 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
5905 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5906 static inline void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu) {}
5907 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5908
5909 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
5910 {
5911         return 0;
5912 }
5913
5914 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
5915 {
5916         return 0;
5917 }
5918
5919 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
5920                                     int src_cpu, int dest_cpu)
5921 {
5922         return 0;
5923 }
5924
5925 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5926
5927 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5928 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5929 #endif
5930
5931 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
5932 {
5933         return NULL;
5934 }
5935 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5936 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
5937 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
5938
5939 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5940
5941 /**************************************************
5942  * CFS operations on tasks:
5943  */
5944
5945 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
5946 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5947 {
5948         struct sched_entity *se = &p->se;
5949         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5950
5951         SCHED_WARN_ON(task_rq(p) != rq);
5952
5953         if (rq->cfs.h_nr_running > 1) {
5954                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
5955                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
5956                 s64 delta = slice - ran;
5957
5958                 if (delta < 0) {
5959                         if (task_current(rq, p))
5960                                 resched_curr(rq);
5961                         return;
5962                 }
5963                 hrtick_start(rq, delta);
5964         }
5965 }
5966
5967 /*
5968  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
5969  * current task is from our class and nr_running is low enough
5970  * to matter.
5971  */
5972 static void hrtick_update(struct rq *rq)
5973 {
5974         struct task_struct *curr = rq->curr;
5975
5976         if (!hrtick_enabled_fair(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
5977                 return;
5978
5979         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
5980                 hrtick_start_fair(rq, curr);
5981 }
5982 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
5983 static inline void
5984 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5985 {
5986 }
5987
5988 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
5989 {
5990 }
5991 #endif
5992
5993 #ifdef CONFIG_SMP
5994 static inline bool cpu_overutilized(int cpu)
5995 {
5996         unsigned long rq_util_min = uclamp_rq_get(cpu_rq(cpu), UCLAMP_MIN);
5997         unsigned long rq_util_max = uclamp_rq_get(cpu_rq(cpu), UCLAMP_MAX);
5998
5999         return !util_fits_cpu(cpu_util_cfs(cpu), rq_util_min, rq_util_max, cpu);
6000 }
6001
6002 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq)
6003 {
6004         if (!READ_ONCE(rq->rd->overutilized) && cpu_overutilized(rq->cpu)) {
6005                 WRITE_ONCE(rq->rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
6006                 trace_sched_overutilized_tp(rq->rd, SG_OVERUTILIZED);
6007         }
6008 }
6009 #else
6010 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq) { }
6011 #endif
6012
6013 /* Runqueue only has SCHED_IDLE tasks enqueued */
6014 static int sched_idle_rq(struct rq *rq)
6015 {
6016         return unlikely(rq->nr_running == rq->cfs.idle_h_nr_running &&
6017                         rq->nr_running);
6018 }
6019
6020 /*
6021  * Returns true if cfs_rq only has SCHED_IDLE entities enqueued. Note the use
6022  * of idle_nr_running, which does not consider idle descendants of normal
6023  * entities.
6024  */
6025 static bool sched_idle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
6026 {
6027         return cfs_rq->nr_running &&
6028                 cfs_rq->nr_running == cfs_rq->idle_nr_running;
6029 }
6030
6031 #ifdef CONFIG_SMP
6032 static int sched_idle_cpu(int cpu)
6033 {
6034         return sched_idle_rq(cpu_rq(cpu));
6035 }
6036 #endif
6037
6038 /*
6039  * The enqueue_task method is called before nr_running is
6040  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
6041  * then put the task into the rbtree:
6042  */
6043 static void
6044 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
6045 {
6046         struct cfs_rq *cfs_rq;
6047         struct sched_entity *se = &p->se;
6048         int idle_h_nr_running = task_has_idle_policy(p);
6049         int task_new = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP);
6050
6051         /*
6052          * The code below (indirectly) updates schedutil which looks at
6053          * the cfs_rq utilization to select a frequency.
6054          * Let's add the task's estimated utilization to the cfs_rq's
6055          * estimated utilization, before we update schedutil.
6056          */
6057         util_est_enqueue(&rq->cfs, p);
6058
6059         /*
6060          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
6061          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
6062          * passed.
6063          */
6064         if (p->in_iowait)
6065                 cpufreq_update_util(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
6066
6067         for_each_sched_entity(se) {
6068                 if (se->on_rq)
6069                         break;
6070                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6071                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
6072
6073                 cfs_rq->h_nr_running++;
6074                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_h_nr_running;
6075
6076                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
6077                         idle_h_nr_running = 1;
6078
6079                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
6080                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6081                         goto enqueue_throttle;
6082
6083                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
6084         }
6085
6086         for_each_sched_entity(se) {
6087                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6088
6089                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
6090                 se_update_runnable(se);
6091                 update_cfs_group(se);
6092
6093                 cfs_rq->h_nr_running++;
6094                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_h_nr_running;
6095
6096                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
6097                         idle_h_nr_running = 1;
6098
6099                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
6100                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6101                         goto enqueue_throttle;
6102         }
6103
6104         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
6105         add_nr_running(rq, 1);
6106
6107         /*
6108          * Since new tasks are assigned an initial util_avg equal to
6109          * half of the spare capacity of their CPU, tiny tasks have the
6110          * ability to cross the overutilized threshold, which will
6111          * result in the load balancer ruining all the task placement
6112          * done by EAS. As a way to mitigate that effect, do not account
6113          * for the first enqueue operation of new tasks during the
6114          * overutilized flag detection.
6115          *
6116          * A better way of solving this problem would be to wait for
6117          * the PELT signals of tasks to converge before taking them
6118          * into account, but that is not straightforward to implement,
6119          * and the following generally works well enough in practice.
6120          */
6121         if (!task_new)
6122                 update_overutilized_status(rq);
6123
6124 enqueue_throttle:
6125         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
6126
6127         hrtick_update(rq);
6128 }
6129
6130 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
6131
6132 /*
6133  * The dequeue_task method is called before nr_running is
6134  * decreased. We remove the task from the rbtree and
6135  * update the fair scheduling stats:
6136  */
6137 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
6138 {
6139         struct cfs_rq *cfs_rq;
6140         struct sched_entity *se = &p->se;
6141         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
6142         int idle_h_nr_running = task_has_idle_policy(p);
6143         bool was_sched_idle = sched_idle_rq(rq);
6144
6145         util_est_dequeue(&rq->cfs, p);
6146
6147         for_each_sched_entity(se) {
6148                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6149                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
6150
6151                 cfs_rq->h_nr_running--;
6152                 cfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_h_nr_running;
6153
6154                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
6155                         idle_h_nr_running = 1;
6156
6157                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
6158                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6159                         goto dequeue_throttle;
6160
6161                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
6162                 if (cfs_rq->load.weight) {
6163                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
6164                         se = parent_entity(se);
6165                         /*
6166                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
6167                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
6168                          */
6169                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
6170                                 set_next_buddy(se);
6171                         break;
6172                 }
6173                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
6174         }
6175
6176         for_each_sched_entity(se) {
6177                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6178
6179                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
6180                 se_update_runnable(se);
6181                 update_cfs_group(se);
6182
6183                 cfs_rq->h_nr_running--;
6184                 cfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_h_nr_running;
6185
6186                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
6187                         idle_h_nr_running = 1;
6188
6189                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
6190                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6191                         goto dequeue_throttle;
6192
6193         }
6194
6195         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
6196         sub_nr_running(rq, 1);
6197
6198         /* balance early to pull high priority tasks */
6199         if (unlikely(!was_sched_idle && sched_idle_rq(rq)))
6200                 rq->next_balance = jiffies;
6201
6202 dequeue_throttle:
6203         util_est_update(&rq->cfs, p, task_sleep);
6204         hrtick_update(rq);
6205 }
6206
6207 #ifdef CONFIG_SMP
6208
6209 /* Working cpumask for: load_balance, load_balance_newidle. */
6210 static DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
6211 static DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, select_rq_mask);
6212
6213 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
6214
6215 static struct {
6216         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
6217         atomic_t nr_cpus;
6218         int has_blocked;                /* Idle CPUS has blocked load */
6219         int needs_update;               /* Newly idle CPUs need their next_balance collated */
6220         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
6221         unsigned long next_blocked;     /* Next update of blocked load in jiffies */
6222 } nohz ____cacheline_aligned;
6223
6224 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
6225
6226 static unsigned long cpu_load(struct rq *rq)
6227 {
6228         return cfs_rq_load_avg(&rq->cfs);
6229 }
6230
6231 /*
6232  * cpu_load_without - compute CPU load without any contributions from *p
6233  * @cpu: the CPU which load is requested
6234  * @p: the task which load should be discounted
6235  *
6236  * The load of a CPU is defined by the load of tasks currently enqueued on that
6237  * CPU as well as tasks which are currently sleeping after an execution on that
6238  * CPU.
6239  *
6240  * This method returns the load of the specified CPU by discounting the load of
6241  * the specified task, whenever the task is currently contributing to the CPU
6242  * load.
6243  */
6244 static unsigned long cpu_load_without(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6245 {
6246         struct cfs_rq *cfs_rq;
6247         unsigned int load;
6248
6249         /* Task has no contribution or is new */
6250         if (cpu_of(rq) != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
6251                 return cpu_load(rq);
6252
6253         cfs_rq = &rq->cfs;
6254         load = READ_ONCE(cfs_rq->avg.load_avg);
6255
6256         /* Discount task's util from CPU's util */
6257         lsub_positive(&load, task_h_load(p));
6258
6259         return load;
6260 }
6261
6262 static unsigned long cpu_runnable(struct rq *rq)
6263 {
6264         return cfs_rq_runnable_avg(&rq->cfs);
6265 }
6266
6267 static unsigned long cpu_runnable_without(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6268 {
6269         struct cfs_rq *cfs_rq;
6270         unsigned int runnable;
6271
6272         /* Task has no contribution or is new */
6273         if (cpu_of(rq) != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
6274                 return cpu_runnable(rq);
6275
6276         cfs_rq = &rq->cfs;
6277         runnable = READ_ONCE(cfs_rq->avg.runnable_avg);
6278
6279         /* Discount task's runnable from CPU's runnable */
6280         lsub_positive(&runnable, p->se.avg.runnable_avg);
6281
6282         return runnable;
6283 }
6284
6285 static unsigned long capacity_of(int cpu)
6286 {
6287         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
6288 }
6289
6290 static void record_wakee(struct task_struct *p)
6291 {
6292         /*
6293          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
6294          * jiffy will not have built up many flips.
6295          */
6296         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
6297                 current->wakee_flips >>= 1;
6298                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
6299         }
6300
6301         if (current->last_wakee != p) {
6302                 current->last_wakee = p;
6303                 current->wakee_flips++;
6304         }
6305 }
6306
6307 /*
6308  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
6309  *
6310  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
6311  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
6312  *
6313  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
6314  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
6315  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
6316  *
6317  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
6318  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
6319  *
6320  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
6321  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
6322  * socket size.
6323  */
6324 static int wake_wide(struct task_struct *p)
6325 {
6326         unsigned int master = current->wakee_flips;
6327         unsigned int slave = p->wakee_flips;
6328         int factor = __this_cpu_read(sd_llc_size);
6329
6330         if (master < slave)
6331                 swap(master, slave);
6332         if (slave < factor || master < slave * factor)
6333                 return 0;
6334         return 1;
6335 }
6336
6337 /*
6338  * The purpose of wake_affine() is to quickly determine on which CPU we can run
6339  * soonest. For the purpose of speed we only consider the waking and previous
6340  * CPU.
6341  *
6342  * wake_affine_idle() - only considers 'now', it check if the waking CPU is
6343  *                      cache-affine and is (or will be) idle.
6344  *
6345  * wake_affine_weight() - considers the weight to reflect the average
6346  *                        scheduling latency of the CPUs. This seems to work
6347  *                        for the overloaded case.
6348  */
6349 static int
6350 wake_affine_idle(int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
6351 {
6352         /*
6353          * If this_cpu is idle, it implies the wakeup is from interrupt
6354          * context. Only allow the move if cache is shared. Otherwise an
6355          * interrupt intensive workload could force all tasks onto one
6356          * node depending on the IO topology or IRQ affinity settings.
6357          *
6358          * If the prev_cpu is idle and cache affine then avoid a migration.
6359          * There is no guarantee that the cache hot data from an interrupt
6360          * is more important than cache hot data on the prev_cpu and from
6361          * a cpufreq perspective, it's better to have higher utilisation
6362          * on one CPU.
6363          */
6364         if (available_idle_cpu(this_cpu) && cpus_share_cache(this_cpu, prev_cpu))
6365                 return available_idle_cpu(prev_cpu) ? prev_cpu : this_cpu;
6366
6367         if (sync && cpu_rq(this_cpu)->nr_running == 1)
6368                 return this_cpu;
6369
6370         if (available_idle_cpu(prev_cpu))
6371                 return prev_cpu;
6372
6373         return nr_cpumask_bits;
6374 }
6375
6376 static int
6377 wake_affine_weight(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
6378                    int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
6379 {
6380         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
6381         unsigned long task_load;
6382
6383         this_eff_load = cpu_load(cpu_rq(this_cpu));
6384
6385         if (sync) {
6386                 unsigned long current_load = task_h_load(current);
6387
6388                 if (current_load > this_eff_load)
6389                         return this_cpu;
6390
6391                 this_eff_load -= current_load;
6392         }
6393
6394         task_load = task_h_load(p);
6395
6396         this_eff_load += task_load;
6397         if (sched_feat(WA_BIAS))
6398                 this_eff_load *= 100;
6399         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
6400
6401         prev_eff_load = cpu_load(cpu_rq(prev_cpu));
6402         prev_eff_load -= task_load;
6403         if (sched_feat(WA_BIAS))
6404                 prev_eff_load *= 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
6405         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
6406
6407         /*
6408          * If sync, adjust the weight of prev_eff_load such that if
6409          * prev_eff == this_eff that select_idle_sibling() will consider
6410          * stacking the wakee on top of the waker if no other CPU is
6411          * idle.
6412          */
6413         if (sync)
6414                 prev_eff_load += 1;
6415
6416         return this_eff_load < prev_eff_load ? this_cpu : nr_cpumask_bits;
6417 }
6418
6419 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
6420                        int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
6421 {
6422         int target = nr_cpumask_bits;
6423
6424         if (sched_feat(WA_IDLE))
6425                 target = wake_affine_idle(this_cpu, prev_cpu, sync);
6426
6427         if (sched_feat(WA_WEIGHT) && target == nr_cpumask_bits)
6428                 target = wake_affine_weight(sd, p, this_cpu, prev_cpu, sync);
6429
6430         schedstat_inc(p->stats.nr_wakeups_affine_attempts);
6431         if (target == nr_cpumask_bits)
6432                 return prev_cpu;
6433
6434         schedstat_inc(sd->ttwu_move_affine);
6435         schedstat_inc(p->stats.nr_wakeups_affine);
6436         return target;
6437 }
6438
6439 static struct sched_group *
6440 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int this_cpu);
6441
6442 /*
6443  * find_idlest_group_cpu - find the idlest CPU among the CPUs in the group.
6444  */
6445 static int
6446 find_idlest_group_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
6447 {
6448         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
6449         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
6450         u64 latest_idle_timestamp = 0;
6451         int least_loaded_cpu = this_cpu;
6452         int shallowest_idle_cpu = -1;
6453         int i;
6454
6455         /* Check if we have any choice: */
6456         if (group->group_weight == 1)
6457                 return cpumask_first(sched_group_span(group));
6458
6459         /* Traverse only the allowed CPUs */
6460         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), p->cpus_ptr) {
6461                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
6462
6463                 if (!sched_core_cookie_match(rq, p))
6464                         continue;
6465
6466                 if (sched_idle_cpu(i))
6467                         return i;
6468
6469                 if (available_idle_cpu(i)) {
6470                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
6471                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
6472                                 /*
6473                                  * We give priority to a CPU whose idle state
6474                                  * has the smallest exit latency irrespective
6475                                  * of any idle timestamp.
6476                                  */
6477                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
6478                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
6479                                 shallowest_idle_cpu = i;
6480                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
6481                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
6482                                 /*
6483                                  * If equal or no active idle state, then
6484                                  * the most recently idled CPU might have
6485                                  * a warmer cache.
6486                                  */
6487                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
6488                                 shallowest_idle_cpu = i;
6489                         }
6490                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
6491                         load = cpu_load(cpu_rq(i));
6492                         if (load < min_load) {
6493                                 min_load = load;
6494                                 least_loaded_cpu = i;
6495                         }
6496                 }
6497         }
6498
6499         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
6500 }
6501
6502 static inline int find_idlest_cpu(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
6503                                   int cpu, int prev_cpu, int sd_flag)
6504 {
6505         int new_cpu = cpu;
6506
6507         if (!cpumask_intersects(sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr))
6508                 return prev_cpu;
6509
6510         /*
6511          * We need task's util for cpu_util_without, sync it up to
6512          * prev_cpu's last_update_time.
6513          */
6514         if (!(sd_flag & SD_BALANCE_FORK))
6515                 sync_entity_load_avg(&p->se);
6516
6517         while (sd) {
6518                 struct sched_group *group;
6519                 struct sched_domain *tmp;
6520                 int weight;
6521
6522                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
6523                         sd = sd->child;
6524                         continue;
6525                 }
6526
6527                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu);
6528                 if (!group) {
6529                         sd = sd->child;
6530                         continue;
6531                 }
6532
6533                 new_cpu = find_idlest_group_cpu(group, p, cpu);
6534                 if (new_cpu == cpu) {
6535                         /* Now try balancing at a lower domain level of 'cpu': */
6536                         sd = sd->child;
6537                         continue;
6538                 }
6539
6540                 /* Now try balancing at a lower domain level of 'new_cpu': */
6541                 cpu = new_cpu;
6542                 weight = sd->span_weight;
6543                 sd = NULL;
6544                 for_each_domain(cpu, tmp) {
6545                         if (weight <= tmp->span_weight)
6546                                 break;
6547                         if (tmp->flags & sd_flag)
6548                                 sd = tmp;
6549                 }
6550         }
6551
6552         return new_cpu;
6553 }
6554
6555 static inline int __select_idle_cpu(int cpu, struct task_struct *p)
6556 {
6557         if ((available_idle_cpu(cpu) || sched_idle_cpu(cpu)) &&
6558             sched_cpu_cookie_match(cpu_rq(cpu), p))
6559                 return cpu;
6560
6561         return -1;
6562 }
6563
6564 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
6565 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(sched_smt_present);
6566 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_smt_present);
6567
6568 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
6569 {
6570         struct sched_domain_shared *sds;
6571
6572         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
6573         if (sds)
6574                 WRITE_ONCE(sds->has_idle_cores, val);
6575 }
6576
6577 static inline bool test_idle_cores(int cpu)
6578 {
6579         struct sched_domain_shared *sds;
6580
6581         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
6582         if (sds)
6583                 return READ_ONCE(sds->has_idle_cores);
6584
6585         return false;
6586 }
6587
6588 /*
6589  * Scans the local SMT mask to see if the entire core is idle, and records this
6590  * information in sd_llc_shared->has_idle_cores.
6591  *
6592  * Since SMT siblings share all cache levels, inspecting this limited remote
6593  * state should be fairly cheap.
6594  */
6595 void __update_idle_core(struct rq *rq)
6596 {
6597         int core = cpu_of(rq);
6598         int cpu;
6599
6600         rcu_read_lock();
6601         if (test_idle_cores(core))
6602                 goto unlock;
6603
6604         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
6605                 if (cpu == core)
6606                         continue;
6607
6608                 if (!available_idle_cpu(cpu))
6609                         goto unlock;
6610         }
6611
6612         set_idle_cores(core, 1);
6613 unlock:
6614         rcu_read_unlock();
6615 }
6616
6617 /*
6618  * Scan the entire LLC domain for idle cores; this dynamically switches off if
6619  * there are no idle cores left in the system; tracked through
6620  * sd_llc->shared->has_idle_cores and enabled through update_idle_core() above.
6621  */
6622 static int select_idle_core(struct task_struct *p, int core, struct cpumask *cpus, int *idle_cpu)
6623 {
6624         bool idle = true;
6625         int cpu;
6626
6627         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
6628                 if (!available_idle_cpu(cpu)) {
6629                         idle = false;
6630                         if (*idle_cpu == -1) {
6631                                 if (sched_idle_cpu(cpu) && cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr)) {
6632                                         *idle_cpu = cpu;
6633                                         break;
6634                                 }
6635                                 continue;
6636                         }
6637                         break;
6638                 }
6639                 if (*idle_cpu == -1 && cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
6640                         *idle_cpu = cpu;
6641         }
6642
6643         if (idle)
6644                 return core;
6645
6646         cpumask_andnot(cpus, cpus, cpu_smt_mask(core));
6647         return -1;
6648 }
6649
6650 /*
6651  * Scan the local SMT mask for idle CPUs.
6652  */
6653 static int select_idle_smt(struct task_struct *p, int target)
6654 {
6655         int cpu;
6656
6657         for_each_cpu_and(cpu, cpu_smt_mask(target), p->cpus_ptr) {
6658                 if (cpu == target)
6659                         continue;
6660                 if (available_idle_cpu(cpu) || sched_idle_cpu(cpu))
6661                         return cpu;
6662         }
6663
6664         return -1;
6665 }
6666
6667 #else /* CONFIG_SCHED_SMT */
6668
6669 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
6670 {
6671 }
6672
6673 static inline bool test_idle_cores(int cpu)
6674 {
6675         return false;
6676 }
6677
6678 static inline int select_idle_core(struct task_struct *p, int core, struct cpumask *cpus, int *idle_cpu)
6679 {
6680         return __select_idle_cpu(core, p);
6681 }
6682
6683 static inline int select_idle_smt(struct task_struct *p, int target)
6684 {
6685         return -1;
6686 }
6687
6688 #endif /* CONFIG_SCHED_SMT */
6689
6690 /*
6691  * Scan the LLC domain for idle CPUs; this is dynamically regulated by
6692  * comparing the average scan cost (tracked in sd->avg_scan_cost) against the
6693  * average idle time for this rq (as found in rq->avg_idle).
6694  */
6695 static int select_idle_cpu(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, bool has_idle_core, int target)
6696 {
6697         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_rq_mask);
6698         int i, cpu, idle_cpu = -1, nr = INT_MAX;
6699         struct sched_domain_shared *sd_share;
6700         struct rq *this_rq = this_rq();
6701         int this = smp_processor_id();
6702         struct sched_domain *this_sd = NULL;
6703         u64 time = 0;
6704
6705         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr);
6706
6707         if (sched_feat(SIS_PROP) && !has_idle_core) {
6708                 u64 avg_cost, avg_idle, span_avg;
6709                 unsigned long now = jiffies;
6710
6711                 this_sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_llc));
6712                 if (!this_sd)
6713                         return -1;
6714
6715                 /*
6716                  * If we're busy, the assumption that the last idle period
6717                  * predicts the future is flawed; age away the remaining
6718                  * predicted idle time.
6719                  */
6720                 if (unlikely(this_rq->wake_stamp < now)) {
6721                         while (this_rq->wake_stamp < now && this_rq->wake_avg_idle) {
6722                                 this_rq->wake_stamp++;
6723                                 this_rq->wake_avg_idle >>= 1;
6724                         }
6725                 }
6726
6727                 avg_idle = this_rq->wake_avg_idle;
6728                 avg_cost = this_sd->avg_scan_cost + 1;
6729
6730                 span_avg = sd->span_weight * avg_idle;
6731                 if (span_avg > 4*avg_cost)
6732                         nr = div_u64(span_avg, avg_cost);
6733                 else
6734                         nr = 4;
6735
6736                 time = cpu_clock(this);
6737         }
6738
6739         if (sched_feat(SIS_UTIL)) {
6740                 sd_share = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, target));
6741                 if (sd_share) {
6742                         /* because !--nr is the condition to stop scan */
6743                         nr = READ_ONCE(sd_share->nr_idle_scan) + 1;
6744                         /* overloaded LLC is unlikely to have idle cpu/core */
6745                         if (nr == 1)
6746                                 return -1;
6747                 }
6748         }
6749
6750         for_each_cpu_wrap(cpu, cpus, target + 1) {
6751                 if (has_idle_core) {
6752                         i = select_idle_core(p, cpu, cpus, &idle_cpu);
6753                         if ((unsigned int)i < nr_cpumask_bits)
6754                                 return i;
6755
6756                 } else {
6757                         if (!--nr)
6758                                 return -1;
6759                         idle_cpu = __select_idle_cpu(cpu, p);
6760                         if ((unsigned int)idle_cpu < nr_cpumask_bits)
6761                                 break;
6762                 }
6763         }
6764
6765         if (has_idle_core)
6766                 set_idle_cores(target, false);
6767
6768         if (sched_feat(SIS_PROP) && this_sd && !has_idle_core) {
6769                 time = cpu_clock(this) - time;
6770
6771                 /*
6772                  * Account for the scan cost of wakeups against the average
6773                  * idle time.
6774                  */
6775                 this_rq->wake_avg_idle -= min(this_rq->wake_avg_idle, time);
6776
6777                 update_avg(&this_sd->avg_scan_cost, time);
6778         }
6779
6780         return idle_cpu;
6781 }
6782
6783 /*
6784  * Scan the asym_capacity domain for idle CPUs; pick the first idle one on which
6785  * the task fits. If no CPU is big enough, but there are idle ones, try to
6786  * maximize capacity.
6787  */
6788 static int
6789 select_idle_capacity(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6790 {
6791         unsigned long task_util, util_min, util_max, best_cap = 0;
6792         int cpu, best_cpu = -1;
6793         struct cpumask *cpus;
6794
6795         cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_rq_mask);
6796         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr);
6797
6798         task_util = task_util_est(p);
6799         util_min = uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MIN);
6800         util_max = uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MAX);
6801
6802         for_each_cpu_wrap(cpu, cpus, target) {
6803                 unsigned long cpu_cap = capacity_of(cpu);
6804
6805                 if (!available_idle_cpu(cpu) && !sched_idle_cpu(cpu))
6806                         continue;
6807                 if (util_fits_cpu(task_util, util_min, util_max, cpu))
6808                         return cpu;
6809
6810                 if (cpu_cap > best_cap) {
6811                         best_cap = cpu_cap;
6812                         best_cpu = cpu;
6813                 }
6814         }
6815
6816         return best_cpu;
6817 }
6818
6819 static inline bool asym_fits_cpu(unsigned long util,
6820                                  unsigned long util_min,
6821                                  unsigned long util_max,
6822                                  int cpu)
6823 {
6824         if (sched_asym_cpucap_active())
6825                 return util_fits_cpu(util, util_min, util_max, cpu);
6826
6827         return true;
6828 }
6829
6830 /*
6831  * Try and locate an idle core/thread in the LLC cache domain.
6832  */
6833 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
6834 {
6835         bool has_idle_core = false;
6836         struct sched_domain *sd;
6837         unsigned long task_util, util_min, util_max;
6838         int i, recent_used_cpu;
6839
6840         /*
6841          * On asymmetric system, update task utilization because we will check
6842          * that the task fits with cpu's capacity.
6843          */
6844         if (sched_asym_cpucap_active()) {
6845                 sync_entity_load_avg(&p->se);
6846                 task_util = task_util_est(p);
6847                 util_min = uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MIN);
6848                 util_max = uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MAX);
6849         }
6850
6851         /*
6852          * per-cpu select_rq_mask usage
6853          */
6854         lockdep_assert_irqs_disabled();
6855
6856         if ((available_idle_cpu(target) || sched_idle_cpu(target)) &&
6857             asym_fits_cpu(task_util, util_min, util_max, target))
6858                 return target;
6859
6860         /*
6861          * If the previous CPU is cache affine and idle, don't be stupid:
6862          */
6863         if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) &&
6864             (available_idle_cpu(prev) || sched_idle_cpu(prev)) &&
6865             asym_fits_cpu(task_util, util_min, util_max, prev))
6866                 return prev;
6867
6868         /*
6869          * Allow a per-cpu kthread to stack with the wakee if the
6870          * kworker thread and the tasks previous CPUs are the same.
6871          * The assumption is that the wakee queued work for the
6872          * per-cpu kthread that is now complete and the wakeup is
6873          * essentially a sync wakeup. An obvious example of this
6874          * pattern is IO completions.
6875          */
6876         if (is_per_cpu_kthread(current) &&
6877             in_task() &&
6878             prev == smp_processor_id() &&
6879             this_rq()->nr_running <= 1 &&
6880             asym_fits_cpu(task_util, util_min, util_max, prev)) {
6881                 return prev;
6882         }
6883
6884         /* Check a recently used CPU as a potential idle candidate: */
6885         recent_used_cpu = p->recent_used_cpu;
6886         p->recent_used_cpu = prev;
6887         if (recent_used_cpu != prev &&
6888             recent_used_cpu != target &&
6889             cpus_share_cache(recent_used_cpu, target) &&
6890             (available_idle_cpu(recent_used_cpu) || sched_idle_cpu(recent_used_cpu)) &&
6891             cpumask_test_cpu(p->recent_used_cpu, p->cpus_ptr) &&
6892             asym_fits_cpu(task_util, util_min, util_max, recent_used_cpu)) {
6893                 return recent_used_cpu;
6894         }
6895
6896         /*
6897          * For asymmetric CPU capacity systems, our domain of interest is
6898          * sd_asym_cpucapacity rather than sd_llc.
6899          */
6900         if (sched_asym_cpucap_active()) {
6901                 sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_cpucapacity, target));
6902                 /*
6903                  * On an asymmetric CPU capacity system where an exclusive
6904                  * cpuset defines a symmetric island (i.e. one unique
6905                  * capacity_orig value through the cpuset), the key will be set
6906                  * but the CPUs within that cpuset will not have a domain with
6907                  * SD_ASYM_CPUCAPACITY. These should follow the usual symmetric
6908                  * capacity path.
6909                  */
6910                 if (sd) {
6911                         i = select_idle_capacity(p, sd, target);
6912                         return ((unsigned)i < nr_cpumask_bits) ? i : target;
6913                 }
6914         }
6915
6916         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
6917         if (!sd)
6918                 return target;
6919
6920         if (sched_smt_active()) {
6921                 has_idle_core = test_idle_cores(target);
6922
6923                 if (!has_idle_core && cpus_share_cache(prev, target)) {
6924                         i = select_idle_smt(p, prev);
6925                         if ((unsigned int)i < nr_cpumask_bits)
6926                                 return i;
6927                 }
6928         }
6929
6930         i = select_idle_cpu(p, sd, has_idle_core, target);
6931         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6932                 return i;
6933
6934         return target;
6935 }
6936
6937 /*
6938  * Predicts what cpu_util(@cpu) would return if @p was removed from @cpu
6939  * (@dst_cpu = -1) or migrated to @dst_cpu.
6940  */
6941 static unsigned long cpu_util_next(int cpu, struct task_struct *p, int dst_cpu)
6942 {
6943         struct cfs_rq *cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6944         unsigned long util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6945
6946         /*
6947          * If @dst_cpu is -1 or @p migrates from @cpu to @dst_cpu remove its
6948          * contribution. If @p migrates from another CPU to @cpu add its
6949          * contribution. In all the other cases @cpu is not impacted by the
6950          * migration so its util_avg is already correct.
6951          */
6952         if (task_cpu(p) == cpu && dst_cpu != cpu)
6953                 lsub_positive(&util, task_util(p));
6954         else if (task_cpu(p) != cpu && dst_cpu == cpu)
6955                 util += task_util(p);
6956
6957         if (sched_feat(UTIL_EST)) {
6958                 unsigned long util_est;
6959
6960                 util_est = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued);
6961
6962                 /*
6963                  * During wake-up @p isn't enqueued yet and doesn't contribute
6964                  * to any cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_est.enqueued.
6965                  * If @dst_cpu == @cpu add it to "simulate" cpu_util after @p
6966                  * has been enqueued.
6967                  *
6968                  * During exec (@dst_cpu = -1) @p is enqueued and does
6969                  * contribute to cpu_rq(cpu)->cfs.util_est.enqueued.
6970                  * Remove it to "simulate" cpu_util without @p's contribution.
6971                  *
6972                  * Despite the task_on_rq_queued(@p) check there is still a
6973                  * small window for a possible race when an exec
6974                  * select_task_rq_fair() races with LB's detach_task().
6975                  *
6976                  *   detach_task()
6977                  *     deactivate_task()
6978                  *       p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6979                  *       -------------------------------- A
6980                  *       dequeue_task()                    \
6981                  *         dequeue_task_fair()              + Race Time
6982                  *           util_est_dequeue()            /
6983                  *       -------------------------------- B
6984                  *
6985                  * The additional check "current == p" is required to further
6986                  * reduce the race window.
6987                  */
6988                 if (dst_cpu == cpu)
6989                         util_est += _task_util_est(p);
6990                 else if (unlikely(task_on_rq_queued(p) || current == p))
6991                         lsub_positive(&util_est, _task_util_est(p));
6992
6993                 util = max(util, util_est);
6994         }
6995
6996         return min(util, capacity_orig_of(cpu));
6997 }
6998
6999 /*
7000  * cpu_util_without: compute cpu utilization without any contributions from *p
7001  * @cpu: the CPU which utilization is requested
7002  * @p: the task which utilization should be discounted
7003  *
7004  * The utilization of a CPU is defined by the utilization of tasks currently
7005  * enqueued on that CPU as well as tasks which are currently sleeping after an
7006  * execution on that CPU.
7007  *
7008  * This method returns the utilization of the specified CPU by discounting the
7009  * utilization of the specified task, whenever the task is currently
7010  * contributing to the CPU utilization.
7011  */
7012 static unsigned long cpu_util_without(int cpu, struct task_struct *p)
7013 {
7014         /* Task has no contribution or is new */
7015         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
7016                 return cpu_util_cfs(cpu);
7017
7018         return cpu_util_next(cpu, p, -1);
7019 }
7020
7021 /*
7022  * energy_env - Utilization landscape for energy estimation.
7023  * @task_busy_time: Utilization contribution by the task for which we test the
7024  *                  placement. Given by eenv_task_busy_time().
7025  * @pd_busy_time:   Utilization of the whole perf domain without the task
7026  *                  contribution. Given by eenv_pd_busy_time().
7027  * @cpu_cap:        Maximum CPU capacity for the perf domain.
7028  * @pd_cap:         Entire perf domain capacity. (pd->nr_cpus * cpu_cap).
7029  */
7030 struct energy_env {
7031         unsigned long task_busy_time;
7032         unsigned long pd_busy_time;
7033         unsigned long cpu_cap;
7034         unsigned long pd_cap;
7035 };
7036
7037 /*
7038  * Compute the task busy time for compute_energy(). This time cannot be
7039  * injected directly into effective_cpu_util() because of the IRQ scaling.
7040  * The latter only makes sense with the most recent CPUs where the task has
7041  * run.
7042  */
7043 static inline void eenv_task_busy_time(struct energy_env *eenv,
7044                                        struct task_struct *p, int prev_cpu)
7045 {
7046         unsigned long busy_time, max_cap = arch_scale_cpu_capacity(prev_cpu);
7047         unsigned long irq = cpu_util_irq(cpu_rq(prev_cpu));
7048
7049         if (unlikely(irq >= max_cap))
7050                 busy_time = max_cap;
7051         else
7052                 busy_time = scale_irq_capacity(task_util_est(p), irq, max_cap);
7053
7054         eenv->task_busy_time = busy_time;
7055 }
7056
7057 /*
7058  * Compute the perf_domain (PD) busy time for compute_energy(). Based on the
7059  * utilization for each @pd_cpus, it however doesn't take into account
7060  * clamping since the ratio (utilization / cpu_capacity) is already enough to
7061  * scale the EM reported power consumption at the (eventually clamped)
7062  * cpu_capacity.
7063  *
7064  * The contribution of the task @p for which we want to estimate the
7065  * energy cost is removed (by cpu_util_next()) and must be calculated
7066  * separately (see eenv_task_busy_time). This ensures:
7067  *
7068  *   - A stable PD utilization, no matter which CPU of that PD we want to place
7069  *     the task on.
7070  *
7071  *   - A fair comparison between CPUs as the task contribution (task_util())
7072  *     will always be the same no matter which CPU utilization we rely on
7073  *     (util_avg or util_est).
7074  *
7075  * Set @eenv busy time for the PD that spans @pd_cpus. This busy time can't
7076  * exceed @eenv->pd_cap.
7077  */
7078 static inline void eenv_pd_busy_time(struct energy_env *eenv,
7079                                      struct cpumask *pd_cpus,
7080                                      struct task_struct *p)
7081 {
7082         unsigned long busy_time = 0;
7083         int cpu;
7084
7085         for_each_cpu(cpu, pd_cpus) {
7086                 unsigned long util = cpu_util_next(cpu, p, -1);
7087
7088                 busy_time += effective_cpu_util(cpu, util, ENERGY_UTIL, NULL);
7089         }
7090
7091         eenv->pd_busy_time = min(eenv->pd_cap, busy_time);
7092 }
7093
7094 /*
7095  * Compute the maximum utilization for compute_energy() when the task @p
7096  * is placed on the cpu @dst_cpu.
7097  *
7098  * Returns the maximum utilization among @eenv->cpus. This utilization can't
7099  * exceed @eenv->cpu_cap.
7100  */
7101 static inline unsigned long
7102 eenv_pd_max_util(struct energy_env *eenv, struct cpumask *pd_cpus,
7103                  struct task_struct *p, int dst_cpu)
7104 {
7105         unsigned long max_util = 0;
7106         int cpu;
7107
7108         for_each_cpu(cpu, pd_cpus) {
7109                 struct task_struct *tsk = (cpu == dst_cpu) ? p : NULL;
7110                 unsigned long util = cpu_util_next(cpu, p, dst_cpu);
7111                 unsigned long cpu_util;
7112
7113                 /*
7114                  * Performance domain frequency: utilization clamping
7115                  * must be considered since it affects the selection
7116                  * of the performance domain frequency.
7117                  * NOTE: in case RT tasks are running, by default the
7118                  * FREQUENCY_UTIL's utilization can be max OPP.
7119                  */
7120                 cpu_util = effective_cpu_util(cpu, util, FREQUENCY_UTIL, tsk);
7121                 max_util = max(max_util, cpu_util);
7122         }
7123
7124         return min(max_util, eenv->cpu_cap);
7125 }
7126
7127 /*
7128  * compute_energy(): Use the Energy Model to estimate the energy that @pd would
7129  * consume for a given utilization landscape @eenv. When @dst_cpu < 0, the task
7130  * contribution is ignored.
7131  */
7132 static inline unsigned long
7133 compute_energy(struct energy_env *eenv, struct perf_domain *pd,
7134                struct cpumask *pd_cpus, struct task_struct *p, int dst_cpu)
7135 {
7136         unsigned long max_util = eenv_pd_max_util(eenv, pd_cpus, p, dst_cpu);
7137         unsigned long busy_time = eenv->pd_busy_time;
7138
7139         if (dst_cpu >= 0)
7140                 busy_time = min(eenv->pd_cap, busy_time + eenv->task_busy_time);
7141
7142         return em_cpu_energy(pd->em_pd, max_util, busy_time, eenv->cpu_cap);
7143 }
7144
7145 /*
7146  * find_energy_efficient_cpu(): Find most energy-efficient target CPU for the
7147  * waking task. find_energy_efficient_cpu() looks for the CPU with maximum
7148  * spare capacity in each performance domain and uses it as a potential
7149  * candidate to execute the task. Then, it uses the Energy Model to figure
7150  * out which of the CPU candidates is the most energy-efficient.
7151  *
7152  * The rationale for this heuristic is as follows. In a performance domain,
7153  * all the most energy efficient CPU candidates (according to the Energy
7154  * Model) are those for which we'll request a low frequency. When there are
7155  * several CPUs for which the frequency request will be the same, we don't
7156  * have enough data to break the tie between them, because the Energy Model
7157  * only includes active power costs. With this model, if we assume that
7158  * frequency requests follow utilization (e.g. using schedutil), the CPU with
7159  * the maximum spare capacity in a performance domain is guaranteed to be among
7160  * the best candidates of the performance domain.
7161  *
7162  * In practice, it could be preferable from an energy standpoint to pack
7163  * small tasks on a CPU in order to let other CPUs go in deeper idle states,
7164  * but that could also hurt our chances to go cluster idle, and we have no
7165  * ways to tell with the current Energy Model if this is actually a good
7166  * idea or not. So, find_energy_efficient_cpu() basically favors
7167  * cluster-packing, and spreading inside a cluster. That should at least be
7168  * a good thing for latency, and this is consistent with the idea that most
7169  * of the energy savings of EAS come from the asymmetry of the system, and
7170  * not so much from breaking the tie between identical CPUs. That's also the
7171  * reason why EAS is enabled in the topology code only for systems where
7172  * SD_ASYM_CPUCAPACITY is set.
7173  *
7174  * NOTE: Forkees are not accepted in the energy-aware wake-up path because
7175  * they don't have any useful utilization data yet and it's not possible to
7176  * forecast their impact on energy consumption. Consequently, they will be
7177  * placed by find_idlest_cpu() on the least loaded CPU, which might turn out
7178  * to be energy-inefficient in some use-cases. The alternative would be to
7179  * bias new tasks towards specific types of CPUs first, or to try to infer
7180  * their util_avg from the parent task, but those heuristics could hurt
7181  * other use-cases too. So, until someone finds a better way to solve this,
7182  * let's keep things simple by re-using the existing slow path.
7183  */
7184 static int find_energy_efficient_cpu(struct task_struct *p, int prev_cpu)
7185 {
7186         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_rq_mask);
7187         unsigned long prev_delta = ULONG_MAX, best_delta = ULONG_MAX;
7188         unsigned long p_util_min = uclamp_is_used() ? uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MIN) : 0;
7189         unsigned long p_util_max = uclamp_is_used() ? uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MAX) : 1024;
7190         struct root_domain *rd = this_rq()->rd;
7191         int cpu, best_energy_cpu, target = -1;
7192         struct sched_domain *sd;
7193         struct perf_domain *pd;
7194         struct energy_env eenv;
7195
7196         rcu_read_lock();
7197         pd = rcu_dereference(rd->pd);
7198         if (!pd || READ_ONCE(rd->overutilized))
7199                 goto unlock;
7200
7201         /*
7202          * Energy-aware wake-up happens on the lowest sched_domain starting
7203          * from sd_asym_cpucapacity spanning over this_cpu and prev_cpu.
7204          */
7205         sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_asym_cpucapacity));
7206         while (sd && !cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(sd)))
7207                 sd = sd->parent;
7208         if (!sd)
7209                 goto unlock;
7210
7211         target = prev_cpu;
7212
7213         sync_entity_load_avg(&p->se);
7214         if (!uclamp_task_util(p, p_util_min, p_util_max))
7215                 goto unlock;
7216
7217         eenv_task_busy_time(&eenv, p, prev_cpu);
7218
7219         for (; pd; pd = pd->next) {
7220                 unsigned long cpu_cap, cpu_thermal_cap, util;
7221                 unsigned long cur_delta, max_spare_cap = 0;
7222                 unsigned long rq_util_min, rq_util_max;
7223                 unsigned long util_min, util_max;
7224                 unsigned long prev_spare_cap = 0;
7225                 int max_spare_cap_cpu = -1;
7226                 unsigned long base_energy;
7227
7228                 cpumask_and(cpus, perf_domain_span(pd), cpu_online_mask);
7229
7230                 if (cpumask_empty(cpus))
7231                         continue;
7232
7233                 /* Account thermal pressure for the energy estimation */
7234                 cpu = cpumask_first(cpus);
7235                 cpu_thermal_cap = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
7236                 cpu_thermal_cap -= arch_scale_thermal_pressure(cpu);
7237
7238                 eenv.cpu_cap = cpu_thermal_cap;
7239                 eenv.pd_cap = 0;
7240
7241                 for_each_cpu(cpu, cpus) {
7242                         eenv.pd_cap += cpu_thermal_cap;
7243
7244                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, sched_domain_span(sd)))
7245                                 continue;
7246
7247                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
7248                                 continue;
7249
7250                         util = cpu_util_next(cpu, p, cpu);
7251                         cpu_cap = capacity_of(cpu);
7252
7253                         /*
7254                          * Skip CPUs that cannot satisfy the capacity request.
7255                          * IOW, placing the task there would make the CPU
7256                          * overutilized. Take uclamp into account to see how
7257                          * much capacity we can get out of the CPU; this is
7258                          * aligned with sched_cpu_util().
7259                          */
7260                         if (uclamp_is_used()) {
7261                                 if (uclamp_rq_is_idle(cpu_rq(cpu))) {
7262                                         util_min = p_util_min;
7263                                         util_max = p_util_max;
7264                                 } else {
7265                                         /*
7266                                          * Open code uclamp_rq_util_with() except for
7267                                          * the clamp() part. Ie: apply max aggregation
7268                                          * only. util_fits_cpu() logic requires to
7269                                          * operate on non clamped util but must use the
7270                                          * max-aggregated uclamp_{min, max}.
7271                                          */
7272                                         rq_util_min = uclamp_rq_get(cpu_rq(cpu), UCLAMP_MIN);
7273                                         rq_util_max = uclamp_rq_get(cpu_rq(cpu), UCLAMP_MAX);
7274
7275                                         util_min = max(rq_util_min, p_util_min);
7276                                         util_max = max(rq_util_max, p_util_max);
7277                                 }
7278                         }
7279                         if (!util_fits_cpu(util, util_min, util_max, cpu))
7280                                 continue;
7281
7282                         lsub_positive(&cpu_cap, util);
7283
7284                         if (cpu == prev_cpu) {
7285                                 /* Always use prev_cpu as a candidate. */
7286                                 prev_spare_cap = cpu_cap;
7287                         } else if (cpu_cap > max_spare_cap) {
7288                                 /*
7289                                  * Find the CPU with the maximum spare capacity
7290                                  * among the remaining CPUs in the performance
7291                                  * domain.
7292                                  */
7293                                 max_spare_cap = cpu_cap;
7294                                 max_spare_cap_cpu = cpu;
7295                         }
7296                 }
7297
7298                 if (max_spare_cap_cpu < 0 && prev_spare_cap == 0)
7299                         continue;
7300
7301                 eenv_pd_busy_time(&eenv, cpus, p);
7302                 /* Compute the 'base' energy of the pd, without @p */
7303                 base_energy = compute_energy(&eenv, pd, cpus, p, -1);
7304
7305                 /* Evaluate the energy impact of using prev_cpu. */
7306                 if (prev_spare_cap > 0) {
7307                         prev_delta = compute_energy(&eenv, pd, cpus, p,
7308                                                     prev_cpu);
7309                         /* CPU utilization has changed */
7310                         if (prev_delta < base_energy)
7311                                 goto unlock;
7312                         prev_delta -= base_energy;
7313                         best_delta = min(best_delta, prev_delta);
7314                 }
7315
7316                 /* Evaluate the energy impact of using max_spare_cap_cpu. */
7317                 if (max_spare_cap_cpu >= 0 && max_spare_cap > prev_spare_cap) {
7318                         cur_delta = compute_energy(&eenv, pd, cpus, p,
7319                                                    max_spare_cap_cpu);
7320                         /* CPU utilization has changed */
7321                         if (cur_delta < base_energy)
7322                                 goto unlock;
7323                         cur_delta -= base_energy;
7324                         if (cur_delta < best_delta) {
7325                                 best_delta = cur_delta;
7326                                 best_energy_cpu = max_spare_cap_cpu;
7327                         }
7328                 }
7329         }
7330         rcu_read_unlock();
7331
7332         if (best_delta < prev_delta)
7333                 target = best_energy_cpu;
7334
7335         return target;
7336
7337 unlock:
7338         rcu_read_unlock();
7339
7340         return target;
7341 }
7342
7343 /*
7344  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
7345  * that have the relevant SD flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
7346  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
7347  *
7348  * Balances load by selecting the idlest CPU in the idlest group, or under
7349  * certain conditions an idle sibling CPU if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
7350  *
7351  * Returns the target CPU number.
7352  */
7353 static int
7354 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int wake_flags)
7355 {
7356         int sync = (wake_flags & WF_SYNC) && !(current->flags & PF_EXITING);
7357         struct sched_domain *tmp, *sd = NULL;
7358         int cpu = smp_processor_id();
7359         int new_cpu = prev_cpu;
7360         int want_affine = 0;
7361         /* SD_flags and WF_flags share the first nibble */
7362         int sd_flag = wake_flags & 0xF;
7363
7364         /*
7365          * required for stable ->cpus_allowed
7366          */
7367         lockdep_assert_held(&p->pi_lock);
7368         if (wake_flags & WF_TTWU) {
7369                 record_wakee(p);
7370
7371                 if (sched_energy_enabled()) {
7372                         new_cpu = find_energy_efficient_cpu(p, prev_cpu);
7373                         if (new_cpu >= 0)
7374                                 return new_cpu;
7375                         new_cpu = prev_cpu;
7376                 }
7377
7378                 want_affine = !wake_wide(p) && cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr);
7379         }
7380
7381         rcu_read_lock();
7382         for_each_domain(cpu, tmp) {
7383                 /*
7384                  * If both 'cpu' and 'prev_cpu' are part of this domain,
7385                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
7386                  */
7387                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
7388                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
7389                         if (cpu != prev_cpu)
7390                                 new_cpu = wake_affine(tmp, p, cpu, prev_cpu, sync);
7391
7392                         sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
7393                         break;
7394                 }
7395
7396                 /*
7397                  * Usually only true for WF_EXEC and WF_FORK, as sched_domains
7398                  * usually do not have SD_BALANCE_WAKE set. That means wakeup
7399                  * will usually go to the fast path.
7400                  */
7401                 if (tmp->flags & sd_flag)
7402                         sd = tmp;
7403                 else if (!want_affine)
7404                         break;
7405         }
7406
7407         if (unlikely(sd)) {
7408                 /* Slow path */
7409                 new_cpu = find_idlest_cpu(sd, p, cpu, prev_cpu, sd_flag);
7410         } else if (wake_flags & WF_TTWU) { /* XXX always ? */
7411                 /* Fast path */
7412                 new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
7413         }
7414         rcu_read_unlock();
7415
7416         return new_cpu;
7417 }
7418
7419 /*
7420  * Called immediately before a task is migrated to a new CPU; task_cpu(p) and
7421  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
7422  * previous CPU. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
7423  */
7424 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p, int new_cpu)
7425 {
7426         struct sched_entity *se = &p->se;
7427
7428         /*
7429          * As blocked tasks retain absolute vruntime the migration needs to
7430          * deal with this by subtracting the old and adding the new
7431          * min_vruntime -- the latter is done by enqueue_entity() when placing
7432          * the task on the new runqueue.
7433          */
7434         if (READ_ONCE(p->__state) == TASK_WAKING) {
7435                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7436
7437                 se->vruntime -= u64_u32_load(cfs_rq->min_vruntime);
7438         }
7439
7440         if (!task_on_rq_migrating(p)) {
7441                 remove_entity_load_avg(se);
7442
7443                 /*
7444                  * Here, the task's PELT values have been updated according to
7445                  * the current rq's clock. But if that clock hasn't been
7446                  * updated in a while, a substantial idle time will be missed,
7447                  * leading to an inflation after wake-up on the new rq.
7448                  *
7449                  * Estimate the missing time from the cfs_rq last_update_time
7450                  * and update sched_avg to improve the PELT continuity after
7451                  * migration.
7452                  */
7453                 migrate_se_pelt_lag(se);
7454         }
7455
7456         /* Tell new CPU we are migrated */
7457         se->avg.last_update_time = 0;
7458
7459         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
7460         se->exec_start = 0;
7461
7462         update_scan_period(p, new_cpu);
7463 }
7464
7465 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
7466 {
7467         remove_entity_load_avg(&p->se);
7468 }
7469
7470 static int
7471 balance_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
7472 {
7473         if (rq->nr_running)
7474                 return 1;
7475
7476         return newidle_balance(rq, rf) != 0;
7477 }
7478 #endif /* CONFIG_SMP */
7479
7480 static unsigned long wakeup_gran(struct sched_entity *se)
7481 {
7482         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
7483
7484         /*
7485          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
7486          * to virtual-time in his units.
7487          *
7488          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
7489          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
7490          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
7491          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
7492          * be smaller, again penalizing the lighter task.
7493          *
7494          * This is especially important for buddies when the leftmost
7495          * task is higher priority than the buddy.
7496          */
7497         return calc_delta_fair(gran, se);
7498 }
7499
7500 /*
7501  * Should 'se' preempt 'curr'.
7502  *
7503  *             |s1
7504  *        |s2
7505  *   |s3
7506  *         g
7507  *      |<--->|c
7508  *
7509  *  w(c, s1) = -1
7510  *  w(c, s2) =  0
7511  *  w(c, s3) =  1
7512  *
7513  */
7514 static int
7515 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
7516 {
7517         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
7518
7519         if (vdiff <= 0)
7520                 return -1;
7521
7522         gran = wakeup_gran(se);
7523         if (vdiff > gran)
7524                 return 1;
7525
7526         return 0;
7527 }
7528
7529 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
7530 {
7531         for_each_sched_entity(se) {
7532                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
7533                         return;
7534                 if (se_is_idle(se))
7535                         return;
7536                 cfs_rq_of(se)->last = se;
7537         }
7538 }
7539
7540 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
7541 {
7542         for_each_sched_entity(se) {
7543                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
7544                         return;
7545                 if (se_is_idle(se))
7546                         return;
7547                 cfs_rq_of(se)->next = se;
7548         }
7549 }
7550
7551 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
7552 {
7553         for_each_sched_entity(se)
7554                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
7555 }
7556
7557 /*
7558  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
7559  */
7560 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
7561 {
7562         struct task_struct *curr = rq->curr;
7563         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
7564         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
7565         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
7566         int next_buddy_marked = 0;
7567         int cse_is_idle, pse_is_idle;
7568
7569         if (unlikely(se == pse))
7570                 return;
7571
7572         /*
7573          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
7574          * unconditionally check_preempt_curr() after an enqueue (which may have
7575          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
7576          * next-buddy nomination below.
7577          */
7578         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
7579                 return;
7580
7581         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
7582                 set_next_buddy(pse);
7583                 next_buddy_marked = 1;
7584         }
7585
7586         /*
7587          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
7588          * wake up path.
7589          *
7590          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
7591          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
7592          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
7593          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
7594          * below.
7595          */
7596         if (test_tsk_need_resched(curr))
7597                 return;
7598
7599         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
7600         if (unlikely(task_has_idle_policy(curr)) &&
7601             likely(!task_has_idle_policy(p)))
7602                 goto preempt;
7603
7604         /*
7605          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
7606          * is driven by the tick):
7607          */
7608         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
7609                 return;
7610
7611         find_matching_se(&se, &pse);
7612         WARN_ON_ONCE(!pse);
7613
7614         cse_is_idle = se_is_idle(se);
7615         pse_is_idle = se_is_idle(pse);
7616
7617         /*
7618          * Preempt an idle group in favor of a non-idle group (and don't preempt
7619          * in the inverse case).
7620          */
7621         if (cse_is_idle && !pse_is_idle)
7622                 goto preempt;
7623         if (cse_is_idle != pse_is_idle)
7624                 return;
7625
7626         update_curr(cfs_rq_of(se));
7627         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
7628                 /*
7629                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
7630                  * triggering this preemption.
7631                  */
7632                 if (!next_buddy_marked)
7633                         set_next_buddy(pse);
7634                 goto preempt;
7635         }
7636
7637         return;
7638
7639 preempt:
7640         resched_curr(rq);
7641         /*
7642          * Only set the backward buddy when the current task is still
7643          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
7644          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
7645          * point, either of which can * drop the rq lock.
7646          *
7647          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
7648          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
7649          */
7650         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
7651                 return;
7652
7653         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
7654                 set_last_buddy(se);
7655 }
7656
7657 #ifdef CONFIG_SMP
7658 static struct task_struct *pick_task_fair(struct rq *rq)
7659 {
7660         struct sched_entity *se;
7661         struct cfs_rq *cfs_rq;
7662
7663 again:
7664         cfs_rq = &rq->cfs;
7665         if (!cfs_rq->nr_running)
7666                 return NULL;
7667
7668         do {
7669                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
7670
7671                 /* When we pick for a remote RQ, we'll not have done put_prev_entity() */
7672                 if (curr) {
7673                         if (curr->on_rq)
7674                                 update_curr(cfs_rq);
7675                         else
7676                                 curr = NULL;
7677
7678                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
7679                                 goto again;
7680                 }
7681
7682                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
7683                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7684         } while (cfs_rq);
7685
7686         return task_of(se);
7687 }
7688 #endif
7689
7690 struct task_struct *
7691 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
7692 {
7693         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
7694         struct sched_entity *se;
7695         struct task_struct *p;
7696         int new_tasks;
7697
7698 again:
7699         if (!sched_fair_runnable(rq))
7700                 goto idle;
7701
7702 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7703         if (!prev || prev->sched_class != &fair_sched_class)
7704                 goto simple;
7705
7706         /*
7707          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
7708          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
7709          *
7710          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
7711          * hierarchy, only change the part that actually changes.
7712          */
7713
7714         do {
7715                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
7716
7717                 /*
7718                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
7719                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
7720                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
7721                  * forget we've ever seen it.
7722                  */
7723                 if (curr) {
7724                         if (curr->on_rq)
7725                                 update_curr(cfs_rq);
7726                         else
7727                                 curr = NULL;
7728
7729                         /*
7730                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
7731                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
7732                          * Therefore the nr_running test will indeed
7733                          * be correct.
7734                          */
7735                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq))) {
7736                                 cfs_rq = &rq->cfs;
7737
7738                                 if (!cfs_rq->nr_running)
7739                                         goto idle;
7740
7741                                 goto simple;
7742                         }
7743                 }
7744
7745                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
7746                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7747         } while (cfs_rq);
7748
7749         p = task_of(se);
7750
7751         /*
7752          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
7753          * is a different task than we started out with, try and touch the
7754          * least amount of cfs_rqs.
7755          */
7756         if (prev != p) {
7757                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
7758
7759                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
7760                         int se_depth = se->depth;
7761                         int pse_depth = pse->depth;
7762
7763                         if (se_depth <= pse_depth) {
7764                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
7765                                 pse = parent_entity(pse);
7766                         }
7767                         if (se_depth >= pse_depth) {
7768                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
7769                                 se = parent_entity(se);
7770                         }
7771                 }
7772
7773                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
7774                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7775         }
7776
7777         goto done;
7778 simple:
7779 #endif
7780         if (prev)
7781                 put_prev_task(rq, prev);
7782
7783         do {
7784                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
7785                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7786                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7787         } while (cfs_rq);
7788
7789         p = task_of(se);
7790
7791 done: __maybe_unused;
7792 #ifdef CONFIG_SMP
7793         /*
7794          * Move the next running task to the front of
7795          * the list, so our cfs_tasks list becomes MRU
7796          * one.
7797          */
7798         list_move(&p->se.group_node, &rq->cfs_tasks);
7799 #endif
7800
7801         if (hrtick_enabled_fair(rq))
7802                 hrtick_start_fair(rq, p);
7803
7804         update_misfit_status(p, rq);
7805
7806         return p;
7807
7808 idle:
7809         if (!rf)
7810                 return NULL;
7811
7812         new_tasks = newidle_balance(rq, rf);
7813
7814         /*
7815          * Because newidle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
7816          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
7817          * must re-start the pick_next_entity() loop.
7818          */
7819         if (new_tasks < 0)
7820                 return RETRY_TASK;
7821
7822         if (new_tasks > 0)
7823                 goto again;
7824
7825         /*
7826          * rq is about to be idle, check if we need to update the
7827          * lost_idle_time of clock_pelt
7828          */
7829         update_idle_rq_clock_pelt(rq);
7830
7831         return NULL;
7832 }
7833
7834 static struct task_struct *__pick_next_task_fair(struct rq *rq)
7835 {
7836         return pick_next_task_fair(rq, NULL, NULL);
7837 }
7838
7839 /*
7840  * Account for a descheduled task:
7841  */
7842 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
7843 {
7844         struct sched_entity *se = &prev->se;
7845         struct cfs_rq *cfs_rq;
7846
7847         for_each_sched_entity(se) {
7848                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7849                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
7850         }
7851 }
7852
7853 /*
7854  * sched_yield() is very simple
7855  *
7856  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
7857  */
7858 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
7859 {
7860         struct task_struct *curr = rq->curr;
7861         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
7862         struct sched_entity *se = &curr->se;
7863
7864         /*
7865          * Are we the only task in the tree?
7866          */
7867         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
7868                 return;
7869
7870         clear_buddies(cfs_rq, se);
7871
7872         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
7873                 update_rq_clock(rq);
7874                 /*
7875                  * Update run-time statistics of the 'current'.
7876                  */
7877                 update_curr(cfs_rq);
7878                 /*
7879                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
7880                  * so we don't do microscopic update in schedule()
7881                  * and double the fastpath cost.
7882                  */
7883                 rq_clock_skip_update(rq);
7884         }
7885
7886         set_skip_buddy(se);
7887 }
7888
7889 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7890 {
7891         struct sched_entity *se = &p->se;
7892
7893         /* throttled hierarchies are not runnable */
7894         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
7895                 return false;
7896
7897         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
7898         set_next_buddy(se);
7899
7900         yield_task_fair(rq);
7901
7902         return true;
7903 }
7904
7905 #ifdef CONFIG_SMP
7906 /**************************************************
7907  * Fair scheduling class load-balancing methods.
7908  *
7909  * BASICS
7910  *
7911  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
7912  * per-CPU scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
7913  * time to each task. This is expressed in the following equation:
7914  *
7915  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
7916  *
7917  * Where W_i,n is the n-th weight average for CPU i. The instantaneous weight
7918  * W_i,0 is defined as:
7919  *
7920  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
7921  *
7922  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on CPU i. This weight
7923  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
7924  *
7925  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
7926  * weight:
7927  *
7928  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
7929  *
7930  * C_i is the compute capacity of CPU i, typically it is the
7931  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
7932  * can also include other factors [XXX].
7933  *
7934  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
7935  * directly from (1):
7936  *
7937  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
7938  *
7939  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
7940  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
7941  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
7942  *
7943  * [XXX expand on:
7944  *     - infeasible weights;
7945  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
7946  *
7947  *
7948  * SCHED DOMAINS
7949  *
7950  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
7951  * for all i,j solution, we create a tree of CPUs that follows the hardware
7952  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
7953  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of CPUs going up the
7954  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
7955  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of CPUs in
7956  * the groups.
7957  *
7958  * This yields:
7959  *
7960  *     log_2 n     1     n
7961  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
7962  *     i = 0      2^i   2^i
7963  *                               `- size of each group
7964  *         |         |     `- number of CPUs doing load-balance
7965  *         |         `- freq
7966  *         `- sum over all levels
7967  *
7968  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
7969  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
7970  *
7971  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
7972  * to every other CPU in at most O(log n) steps:
7973  *
7974  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
7975  *
7976  *             log_2 n
7977  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
7978  *             k = 0
7979  *
7980  * And you'll find that:
7981  *
7982  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
7983  *
7984  * Showing there's indeed a path between every CPU in at most O(log n) steps.
7985  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
7986  * of:
7987  *
7988  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
7989  *
7990  *
7991  * WORK CONSERVING
7992  *
7993  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
7994  * balancing is more aggressive and has the newly idle CPU iterate up the domain
7995  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
7996  *
7997  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
7998  * time.
7999  *
8000  * [XXX more?]
8001  *
8002  *
8003  * CGROUPS
8004  *
8005  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
8006  *
8007  *                                s_k,i
8008  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
8009  *                                 S_k
8010  *
8011  * Where
8012  *
8013  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
8014  *
8015  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on CPU i.
8016  *
8017  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
8018  * property.
8019  *
8020  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
8021  *      rewrite all of this once again.]
8022  */
8023
8024 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
8025
8026 enum fbq_type { regular, remote, all };
8027
8028 /*
8029  * 'group_type' describes the group of CPUs at the moment of load balancing.
8030  *
8031  * The enum is ordered by pulling priority, with the group with lowest priority
8032  * first so the group_type can simply be compared when selecting the busiest
8033  * group. See update_sd_pick_busiest().
8034  */
8035 enum group_type {
8036         /* The group has spare capacity that can be used to run more tasks.  */
8037         group_has_spare = 0,
8038         /*
8039          * The group is fully used and the tasks don't compete for more CPU
8040          * cycles. Nevertheless, some tasks might wait before running.
8041          */
8042         group_fully_busy,
8043         /*
8044          * One task doesn't fit with CPU's capacity and must be migrated to a
8045          * more powerful CPU.
8046          */
8047         group_misfit_task,
8048         /*
8049          * SD_ASYM_PACKING only: One local CPU with higher capacity is available,
8050          * and the task should be migrated to it instead of running on the
8051          * current CPU.
8052          */
8053         group_asym_packing,
8054         /*
8055          * The tasks' affinity constraints previously prevented the scheduler
8056          * from balancing the load across the system.
8057          */
8058         group_imbalanced,
8059         /*
8060          * The CPU is overloaded and can't provide expected CPU cycles to all
8061          * tasks.
8062          */
8063         group_overloaded
8064 };
8065
8066 enum migration_type {
8067         migrate_load = 0,
8068         migrate_util,
8069         migrate_task,
8070         migrate_misfit
8071 };
8072
8073 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
8074 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
8075 #define LBF_DST_PINNED  0x04
8076 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
8077 #define LBF_ACTIVE_LB   0x10
8078
8079 struct lb_env {
8080         struct sched_domain     *sd;
8081
8082         struct rq               *src_rq;
8083         int                     src_cpu;
8084
8085         int                     dst_cpu;
8086         struct rq               *dst_rq;
8087
8088         struct cpumask          *dst_grpmask;
8089         int                     new_dst_cpu;
8090         enum cpu_idle_type      idle;
8091         long                    imbalance;
8092         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
8093         struct cpumask          *cpus;
8094
8095         unsigned int            flags;
8096
8097         unsigned int            loop;
8098         unsigned int            loop_break;
8099         unsigned int            loop_max;
8100
8101         enum fbq_type           fbq_type;
8102         enum migration_type     migration_type;
8103         struct list_head        tasks;
8104 };
8105
8106 /*
8107  * Is this task likely cache-hot:
8108  */
8109 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
8110 {
8111         s64 delta;
8112
8113         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
8114
8115         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
8116                 return 0;
8117
8118         if (unlikely(task_has_idle_policy(p)))
8119                 return 0;
8120
8121         /* SMT siblings share cache */
8122         if (env->sd->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY)
8123                 return 0;
8124
8125         /*
8126          * Buddy candidates are cache hot:
8127          */
8128         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
8129                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
8130                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
8131                 return 1;
8132
8133         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
8134                 return 1;
8135
8136         /*
8137          * Don't migrate task if the task's cookie does not match
8138          * with the destination CPU's core cookie.
8139          */
8140         if (!sched_core_cookie_match(cpu_rq(env->dst_cpu), p))
8141                 return 1;
8142
8143         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
8144                 return 0;
8145
8146         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
8147
8148         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
8149 }
8150
8151 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8152 /*
8153  * Returns 1, if task migration degrades locality
8154  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
8155  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
8156  */
8157 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
8158 {
8159         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
8160         unsigned long src_weight, dst_weight;
8161         int src_nid, dst_nid, dist;
8162
8163         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
8164                 return -1;
8165
8166         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
8167                 return -1;
8168
8169         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
8170         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
8171
8172         if (src_nid == dst_nid)
8173                 return -1;
8174
8175         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
8176         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
8177                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
8178                         return 1;
8179                 else
8180                         return -1;
8181         }
8182
8183         /* Encourage migration to the preferred node. */
8184         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
8185                 return 0;
8186
8187         /* Leaving a core idle is often worse than degrading locality. */
8188         if (env->idle == CPU_IDLE)
8189                 return -1;
8190
8191         dist = node_distance(src_nid, dst_nid);
8192         if (numa_group) {
8193                 src_weight = group_weight(p, src_nid, dist);
8194                 dst_weight = group_weight(p, dst_nid, dist);
8195         } else {
8196                 src_weight = task_weight(p, src_nid, dist);
8197                 dst_weight = task_weight(p, dst_nid, dist);
8198         }
8199
8200         return dst_weight < src_weight;
8201 }
8202
8203 #else
8204 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
8205                                              struct lb_env *env)
8206 {
8207         return -1;
8208 }
8209 #endif
8210
8211 /*
8212  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
8213  */
8214 static
8215 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
8216 {
8217         int tsk_cache_hot;
8218
8219         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
8220
8221         /*
8222          * We do not migrate tasks that are:
8223          * 1) throttled_lb_pair, or
8224          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_ptr, or
8225          * 3) running (obviously), or
8226          * 4) are cache-hot on their current CPU.
8227          */
8228         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
8229                 return 0;
8230
8231         /* Disregard pcpu kthreads; they are where they need to be. */
8232         if (kthread_is_per_cpu(p))
8233                 return 0;
8234
8235         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, p->cpus_ptr)) {
8236                 int cpu;
8237
8238                 schedstat_inc(p->stats.nr_failed_migrations_affine);
8239
8240                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
8241
8242                 /*
8243                  * Remember if this task can be migrated to any other CPU in
8244                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
8245                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
8246                  *
8247                  * Avoid computing new_dst_cpu
8248                  * - for NEWLY_IDLE
8249                  * - if we have already computed one in current iteration
8250                  * - if it's an active balance
8251                  */
8252                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE ||
8253                     env->flags & (LBF_DST_PINNED | LBF_ACTIVE_LB))
8254                         return 0;
8255
8256                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs: */
8257                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
8258                         if (cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr)) {
8259                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
8260                                 env->new_dst_cpu = cpu;
8261                                 break;
8262                         }
8263                 }
8264
8265                 return 0;
8266         }
8267
8268         /* Record that we found at least one task that could run on dst_cpu */
8269         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
8270
8271         if (task_on_cpu(env->src_rq, p)) {
8272                 schedstat_inc(p->stats.nr_failed_migrations_running);
8273                 return 0;
8274         }
8275
8276         /*
8277          * Aggressive migration if:
8278          * 1) active balance
8279          * 2) destination numa is preferred
8280          * 3) task is cache cold, or
8281          * 4) too many balance attempts have failed.
8282          */
8283         if (env->flags & LBF_ACTIVE_LB)
8284                 return 1;
8285
8286         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
8287         if (tsk_cache_hot == -1)
8288                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
8289
8290         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
8291             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
8292                 if (tsk_cache_hot == 1) {
8293                         schedstat_inc(env->sd->lb_hot_gained[env->idle]);
8294                         schedstat_inc(p->stats.nr_forced_migrations);
8295                 }
8296                 return 1;
8297         }
8298
8299         schedstat_inc(p->stats.nr_failed_migrations_hot);
8300         return 0;
8301 }
8302
8303 /*
8304  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
8305  */
8306 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
8307 {
8308         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
8309
8310         deactivate_task(env->src_rq, p, DEQUEUE_NOCLOCK);
8311         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
8312 }
8313
8314 /*
8315  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
8316  * part of active balancing operations within "domain".
8317  *
8318  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
8319  */
8320 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
8321 {
8322         struct task_struct *p;
8323
8324         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
8325
8326         list_for_each_entry_reverse(p,
8327                         &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
8328                 if (!can_migrate_task(p, env))
8329                         continue;
8330
8331                 detach_task(p, env);
8332
8333                 /*
8334                  * Right now, this is only the second place where
8335                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
8336                  * so we can safely collect stats here rather than
8337                  * inside detach_tasks().
8338                  */
8339                 schedstat_inc(env->sd->lb_gained[env->idle]);
8340                 return p;
8341         }
8342         return NULL;
8343 }
8344
8345 /*
8346  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance load/util/tasks from
8347  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
8348  *
8349  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
8350  */
8351 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
8352 {
8353         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
8354         unsigned long util, load;
8355         struct task_struct *p;
8356         int detached = 0;
8357
8358         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
8359
8360         /*
8361          * Source run queue has been emptied by another CPU, clear
8362          * LBF_ALL_PINNED flag as we will not test any task.
8363          */
8364         if (env->src_rq->nr_running <= 1) {
8365                 env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
8366                 return 0;
8367         }
8368
8369         if (env->imbalance <= 0)
8370                 return 0;
8371
8372         while (!list_empty(tasks)) {
8373                 /*
8374                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
8375                  * which could at worst lead to a livelock crash.
8376                  */
8377                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
8378                         break;
8379
8380                 env->loop++;
8381                 /*
8382                  * We've more or less seen every task there is, call it quits
8383                  * unless we haven't found any movable task yet.
8384                  */
8385                 if (env->loop > env->loop_max &&
8386                     !(env->flags & LBF_ALL_PINNED))
8387                         break;
8388
8389                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
8390                 if (env->loop > env->loop_break) {
8391                         env->loop_break += SCHED_NR_MIGRATE_BREAK;
8392                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
8393                         break;
8394                 }
8395
8396                 p = list_last_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
8397
8398                 if (!can_migrate_task(p, env))
8399                         goto next;
8400
8401                 switch (env->migration_type) {
8402                 case migrate_load:
8403                         /*
8404                          * Depending of the number of CPUs and tasks and the
8405                          * cgroup hierarchy, task_h_load() can return a null
8406                          * value. Make sure that env->imbalance decreases
8407                          * otherwise detach_tasks() will stop only after
8408                          * detaching up to loop_max tasks.
8409                          */
8410                         load = max_t(unsigned long, task_h_load(p), 1);
8411
8412                         if (sched_feat(LB_MIN) &&
8413                             load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
8414                                 goto next;
8415
8416                         /*
8417                          * Make sure that we don't migrate too much load.
8418                          * Nevertheless, let relax the constraint if
8419                          * scheduler fails to find a good waiting task to
8420                          * migrate.
8421                          */
8422                         if (shr_bound(load, env->sd->nr_balance_failed) > env->imbalance)
8423                                 goto next;
8424
8425                         env->imbalance -= load;
8426                         break;
8427
8428                 case migrate_util:
8429                         util = task_util_est(p);
8430
8431                         if (util > env->imbalance)
8432                                 goto next;
8433
8434                         env->imbalance -= util;
8435                         break;
8436
8437                 case migrate_task:
8438                         env->imbalance--;
8439                         break;
8440
8441                 case migrate_misfit:
8442                         /* This is not a misfit task */
8443                         if (task_fits_cpu(p, env->src_cpu))
8444                                 goto next;
8445
8446                         env->imbalance = 0;
8447                         break;
8448                 }
8449
8450                 detach_task(p, env);
8451                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
8452
8453                 detached++;
8454
8455 #ifdef CONFIG_PREEMPTION
8456                 /*
8457                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
8458                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
8459                  * the critical section.
8460                  */
8461                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
8462                         break;
8463 #endif
8464
8465                 /*
8466                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
8467                  * load/util/tasks.
8468                  */
8469                 if (env->imbalance <= 0)
8470                         break;
8471
8472                 continue;
8473 next:
8474                 list_move(&p->se.group_node, tasks);
8475         }
8476
8477         /*
8478          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
8479          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
8480          * than inside detach_one_task().
8481          */
8482         schedstat_add(env->sd->lb_gained[env->idle], detached);
8483
8484         return detached;
8485 }
8486
8487 /*
8488  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
8489  */
8490 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8491 {
8492         lockdep_assert_rq_held(rq);
8493
8494         WARN_ON_ONCE(task_rq(p) != rq);
8495         activate_task(rq, p, ENQUEUE_NOCLOCK);
8496         check_preempt_curr(rq, p, 0);
8497 }
8498
8499 /*
8500  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
8501  * its new rq.
8502  */
8503 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8504 {
8505         struct rq_flags rf;
8506
8507         rq_lock(rq, &rf);
8508         update_rq_clock(rq);
8509         attach_task(rq, p);
8510         rq_unlock(rq, &rf);
8511 }
8512
8513 /*
8514  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
8515  * new rq.
8516  */
8517 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
8518 {
8519         struct list_head *tasks = &env->tasks;
8520         struct task_struct *p;
8521         struct rq_flags rf;
8522
8523         rq_lock(env->dst_rq, &rf);
8524         update_rq_clock(env->dst_rq);
8525
8526         while (!list_empty(tasks)) {
8527                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
8528                 list_del_init(&p->se.group_node);
8529
8530                 attach_task(env->dst_rq, p);
8531         }
8532
8533         rq_unlock(env->dst_rq, &rf);
8534 }
8535
8536 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8537 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq)
8538 {
8539         if (cfs_rq->avg.load_avg)
8540                 return true;
8541
8542         if (cfs_rq->avg.util_avg)
8543                 return true;
8544
8545         return false;
8546 }
8547
8548 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq)
8549 {
8550         if (READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg))
8551                 return true;
8552
8553         if (READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg))
8554                 return true;
8555
8556         if (thermal_load_avg(rq))
8557                 return true;
8558
8559 #ifdef CONFIG_HAVE_SCHED_AVG_IRQ
8560         if (READ_ONCE(rq->avg_irq.util_avg))
8561                 return true;
8562 #endif
8563
8564         return false;
8565 }
8566
8567 static inline void update_blocked_load_tick(struct rq *rq)
8568 {
8569         WRITE_ONCE(rq->last_blocked_load_update_tick, jiffies);
8570 }
8571
8572 static inline void update_blocked_load_status(struct rq *rq, bool has_blocked)
8573 {
8574         if (!has_blocked)
8575                 rq->has_blocked_load = 0;
8576 }
8577 #else
8578 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
8579 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq) { return false; }
8580 static inline void update_blocked_load_tick(struct rq *rq) {}
8581 static inline void update_blocked_load_status(struct rq *rq, bool has_blocked) {}
8582 #endif
8583
8584 static bool __update_blocked_others(struct rq *rq, bool *done)
8585 {
8586         const struct sched_class *curr_class;
8587         u64 now = rq_clock_pelt(rq);
8588         unsigned long thermal_pressure;
8589         bool decayed;
8590
8591         /*
8592          * update_load_avg() can call cpufreq_update_util(). Make sure that RT,
8593          * DL and IRQ signals have been updated before updating CFS.
8594          */
8595         curr_class = rq->curr->sched_class;
8596
8597         thermal_pressure = arch_scale_thermal_pressure(cpu_of(rq));
8598
8599         decayed = update_rt_rq_load_avg(now, rq, curr_class == &rt_sched_class) |
8600                   update_dl_rq_load_avg(now, rq, curr_class == &dl_sched_class) |
8601                   update_thermal_load_avg(rq_clock_thermal(rq), rq, thermal_pressure) |
8602                   update_irq_load_avg(rq, 0);
8603
8604         if (others_have_blocked(rq))
8605                 *done = false;
8606
8607         return decayed;
8608 }
8609
8610 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8611
8612 static bool __update_blocked_fair(struct rq *rq, bool *done)
8613 {
8614         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
8615         bool decayed = false;
8616         int cpu = cpu_of(rq);
8617
8618         /*
8619          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
8620          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
8621          */
8622         for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos) {
8623                 struct sched_entity *se;
8624
8625                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq)) {
8626                         update_tg_load_avg(cfs_rq);
8627
8628                         if (cfs_rq->nr_running == 0)
8629                                 update_idle_cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
8630
8631                         if (cfs_rq == &rq->cfs)
8632                                 decayed = true;
8633                 }
8634
8635                 /* Propagate pending load changes to the parent, if any: */
8636                 se = cfs_rq->tg->se[cpu];
8637                 if (se && !skip_blocked_update(se))
8638                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
8639
8640                 /*
8641                  * There can be a lot of idle CPU cgroups.  Don't let fully
8642                  * decayed cfs_rqs linger on the list.
8643                  */
8644                 if (cfs_rq_is_decayed(cfs_rq))
8645                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
8646
8647                 /* Don't need periodic decay once load/util_avg are null */
8648                 if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
8649                         *done = false;
8650         }
8651
8652         return decayed;
8653 }
8654
8655 /*
8656  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
8657  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
8658  * group is a fraction of its parents load.
8659  */
8660 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
8661 {
8662         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
8663         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
8664         unsigned long now = jiffies;
8665         unsigned long load;
8666
8667         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
8668                 return;
8669
8670         WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, NULL);
8671         for_each_sched_entity(se) {
8672                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8673                 WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, se);
8674                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
8675                         break;
8676         }
8677
8678         if (!se) {
8679                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
8680                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
8681         }
8682
8683         while ((se = READ_ONCE(cfs_rq->h_load_next)) != NULL) {
8684                 load = cfs_rq->h_load;
8685                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
8686                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
8687                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
8688                 cfs_rq->h_load = load;
8689                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
8690         }
8691 }
8692
8693 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
8694 {
8695         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
8696
8697         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
8698         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
8699                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
8700 }
8701 #else
8702 static bool __update_blocked_fair(struct rq *rq, bool *done)
8703 {
8704         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
8705         bool decayed;
8706
8707         decayed = update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq);
8708         if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
8709                 *done = false;
8710
8711         return decayed;
8712 }
8713
8714 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
8715 {
8716         return p->se.avg.load_avg;
8717 }
8718 #endif
8719
8720 static void update_blocked_averages(int cpu)
8721 {
8722         bool decayed = false, done = true;
8723         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8724         struct rq_flags rf;
8725
8726         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
8727         update_blocked_load_tick(rq);
8728         update_rq_clock(rq);
8729
8730         decayed |= __update_blocked_others(rq, &done);
8731         decayed |= __update_blocked_fair(rq, &done);
8732
8733         update_blocked_load_status(rq, !done);
8734         if (decayed)
8735                 cpufreq_update_util(rq, 0);
8736         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
8737 }
8738
8739 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
8740
8741 /*
8742  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
8743  */
8744 struct sg_lb_stats {
8745         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
8746         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
8747         unsigned long group_capacity;
8748         unsigned long group_util; /* Total utilization over the CPUs of the group */
8749         unsigned long group_runnable; /* Total runnable time over the CPUs of the group */
8750         unsigned int sum_nr_running; /* Nr of tasks running in the group */
8751         unsigned int sum_h_nr_running; /* Nr of CFS tasks running in the group */
8752         unsigned int idle_cpus;
8753         unsigned int group_weight;
8754         enum group_type group_type;
8755         unsigned int group_asym_packing; /* Tasks should be moved to preferred CPU */
8756         unsigned long group_misfit_task_load; /* A CPU has a task too big for its capacity */
8757 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8758         unsigned int nr_numa_running;
8759         unsigned int nr_preferred_running;
8760 #endif
8761 };
8762
8763 /*
8764  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
8765  *               during load balancing.
8766  */
8767 struct sd_lb_stats {
8768         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
8769         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
8770         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
8771         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
8772         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
8773         unsigned int prefer_sibling; /* tasks should go to sibling first */
8774
8775         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
8776         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
8777 };
8778
8779 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
8780 {
8781         /*
8782          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
8783          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
8784          * We must however set busiest_stat::group_type and
8785          * busiest_stat::idle_cpus to the worst busiest group because
8786          * update_sd_pick_busiest() reads these before assignment.
8787          */
8788         *sds = (struct sd_lb_stats){
8789                 .busiest = NULL,
8790                 .local = NULL,
8791                 .total_load = 0UL,
8792                 .total_capacity = 0UL,
8793                 .busiest_stat = {
8794                         .idle_cpus = UINT_MAX,
8795                         .group_type = group_has_spare,
8796                 },
8797         };
8798 }
8799
8800 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
8801 {
8802         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8803         unsigned long max = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
8804         unsigned long used, free;
8805         unsigned long irq;
8806
8807         irq = cpu_util_irq(rq);
8808
8809         if (unlikely(irq >= max))
8810                 return 1;
8811
8812         /*
8813          * avg_rt.util_avg and avg_dl.util_avg track binary signals
8814          * (running and not running) with weights 0 and 1024 respectively.
8815          * avg_thermal.load_avg tracks thermal pressure and the weighted
8816          * average uses the actual delta max capacity(load).
8817          */
8818         used = READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg);
8819         used += READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg);
8820         used += thermal_load_avg(rq);
8821
8822         if (unlikely(used >= max))
8823                 return 1;
8824
8825         free = max - used;
8826
8827         return scale_irq_capacity(free, irq, max);
8828 }
8829
8830 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
8831 {
8832         unsigned long capacity_orig = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
8833         unsigned long capacity = scale_rt_capacity(cpu);
8834         struct sched_group *sdg = sd->groups;
8835         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8836
8837         rq->cpu_capacity_orig = capacity_orig;
8838
8839         if (!capacity)
8840                 capacity = 1;
8841
8842         rq->cpu_capacity = capacity;
8843
8844         /*
8845          * Detect if the performance domain is in capacity inversion state.
8846          *
8847          * Capacity inversion happens when another perf domain with equal or
8848          * lower capacity_orig_of() ends up having higher capacity than this
8849          * domain after subtracting thermal pressure.
8850          *
8851          * We only take into account thermal pressure in this detection as it's
8852          * the only metric that actually results in *real* reduction of
8853          * capacity due to performance points (OPPs) being dropped/become
8854          * unreachable due to thermal throttling.
8855          *
8856          * We assume:
8857          *   * That all cpus in a perf domain have the same capacity_orig
8858          *     (same uArch).
8859          *   * Thermal pressure will impact all cpus in this perf domain
8860          *     equally.
8861          */
8862         if (static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity)) {
8863                 unsigned long inv_cap = capacity_orig - thermal_load_avg(rq);
8864                 struct perf_domain *pd = rcu_dereference(rq->rd->pd);
8865
8866                 rq->cpu_capacity_inverted = 0;
8867
8868                 for (; pd; pd = pd->next) {
8869                         struct cpumask *pd_span = perf_domain_span(pd);
8870                         unsigned long pd_cap_orig, pd_cap;
8871
8872                         cpu = cpumask_any(pd_span);
8873                         pd_cap_orig = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
8874
8875                         if (capacity_orig < pd_cap_orig)
8876                                 continue;
8877
8878                         /*
8879                          * handle the case of multiple perf domains have the
8880                          * same capacity_orig but one of them is under higher
8881                          * thermal pressure. We record it as capacity
8882                          * inversion.
8883                          */
8884                         if (capacity_orig == pd_cap_orig) {
8885                                 pd_cap = pd_cap_orig - thermal_load_avg(cpu_rq(cpu));
8886
8887                                 if (pd_cap > inv_cap) {
8888                                         rq->cpu_capacity_inverted = inv_cap;
8889                                         break;
8890                                 }
8891                         } else if (pd_cap_orig > inv_cap) {
8892                                 rq->cpu_capacity_inverted = inv_cap;
8893                                 break;
8894                         }
8895                 }
8896         }
8897
8898         trace_sched_cpu_capacity_tp(rq);
8899
8900         sdg->sgc->capacity = capacity;
8901         sdg->sgc->min_capacity = capacity;
8902         sdg->sgc->max_capacity = capacity;
8903 }
8904
8905 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
8906 {
8907         struct sched_domain *child = sd->child;
8908         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
8909         unsigned long capacity, min_capacity, max_capacity;
8910         unsigned long interval;
8911
8912         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
8913         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
8914         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
8915
8916         if (!child) {
8917                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
8918                 return;
8919         }
8920
8921         capacity = 0;
8922         min_capacity = ULONG_MAX;
8923         max_capacity = 0;
8924
8925         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
8926                 /*
8927                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
8928                  * span the current group.
8929                  */
8930
8931                 for_each_cpu(cpu, sched_group_span(sdg)) {
8932                         unsigned long cpu_cap = capacity_of(cpu);
8933
8934                         capacity += cpu_cap;
8935                         min_capacity = min(cpu_cap, min_capacity);
8936                         max_capacity = max(cpu_cap, max_capacity);
8937                 }
8938         } else  {
8939                 /*
8940                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
8941                  * span the current group.
8942                  */
8943
8944                 group = child->groups;
8945                 do {
8946                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
8947
8948                         capacity += sgc->capacity;
8949                         min_capacity = min(sgc->min_capacity, min_capacity);
8950                         max_capacity = max(sgc->max_capacity, max_capacity);
8951                         group = group->next;
8952                 } while (group != child->groups);
8953         }
8954
8955         sdg->sgc->capacity = capacity;
8956         sdg->sgc->min_capacity = min_capacity;
8957         sdg->sgc->max_capacity = max_capacity;
8958 }
8959
8960 /*
8961  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
8962  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
8963  * Return true is the capacity is reduced
8964  */
8965 static inline int
8966 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
8967 {
8968         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
8969                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
8970 }
8971
8972 /*
8973  * Check whether a rq has a misfit task and if it looks like we can actually
8974  * help that task: we can migrate the task to a CPU of higher capacity, or
8975  * the task's current CPU is heavily pressured.
8976  */
8977 static inline int check_misfit_status(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
8978 {
8979         return rq->misfit_task_load &&
8980                 (rq->cpu_capacity_orig < rq->rd->max_cpu_capacity ||
8981                  check_cpu_capacity(rq, sd));
8982 }
8983
8984 /*
8985  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
8986  * groups is inadequate due to ->cpus_ptr constraints.
8987  *
8988  * Imagine a situation of two groups of 4 CPUs each and 4 tasks each with a
8989  * cpumask covering 1 CPU of the first group and 3 CPUs of the second group.
8990  * Something like:
8991  *
8992  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
8993  *              *     * * *
8994  *
8995  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
8996  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
8997  * cpu 3 and leave one of the CPUs in the second group unused.
8998  *
8999  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
9000  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
9001  * moving tasks due to affinity constraints.
9002  *
9003  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
9004  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
9005  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
9006  * to create an effective group imbalance.
9007  *
9008  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
9009  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
9010  * subtle and fragile situation.
9011  */
9012
9013 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
9014 {
9015         return group->sgc->imbalance;
9016 }
9017
9018 /*
9019  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
9020  * be used by some tasks.
9021  * We consider that a group has spare capacity if the number of task is
9022  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
9023  * available capacity for CFS tasks.
9024  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
9025  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
9026  * capacity in meaningful for the load balancer.
9027  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
9028  * any benefit for the load balance.
9029  */
9030 static inline bool
9031 group_has_capacity(unsigned int imbalance_pct, struct sg_lb_stats *sgs)
9032 {
9033         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
9034                 return true;
9035
9036         if ((sgs->group_capacity * imbalance_pct) <
9037                         (sgs->group_runnable * 100))
9038                 return false;
9039
9040         if ((sgs->group_capacity * 100) >
9041                         (sgs->group_util * imbalance_pct))
9042                 return true;
9043
9044         return false;
9045 }
9046
9047 /*
9048  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
9049  *  handle.
9050  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
9051  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
9052  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
9053  *  false.
9054  */
9055 static inline bool
9056 group_is_overloaded(unsigned int imbalance_pct, struct sg_lb_stats *sgs)
9057 {
9058         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
9059                 return false;
9060
9061         if ((sgs->group_capacity * 100) <
9062                         (sgs->group_util * imbalance_pct))
9063                 return true;
9064
9065         if ((sgs->group_capacity * imbalance_pct) <
9066                         (sgs->group_runnable * 100))
9067                 return true;
9068
9069         return false;
9070 }
9071
9072 static inline enum
9073 group_type group_classify(unsigned int imbalance_pct,
9074                           struct sched_group *group,
9075                           struct sg_lb_stats *sgs)
9076 {
9077         if (group_is_overloaded(imbalance_pct, sgs))
9078                 return group_overloaded;
9079
9080         if (sg_imbalanced(group))
9081                 return group_imbalanced;
9082
9083         if (sgs->group_asym_packing)
9084                 return group_asym_packing;
9085
9086         if (sgs->group_misfit_task_load)
9087                 return group_misfit_task;
9088
9089         if (!group_has_capacity(imbalance_pct, sgs))
9090                 return group_fully_busy;
9091
9092         return group_has_spare;
9093 }
9094
9095 /**
9096  * asym_smt_can_pull_tasks - Check whether the load balancing CPU can pull tasks
9097  * @dst_cpu:    Destination CPU of the load balancing
9098  * @sds:        Load-balancing data with statistics of the local group
9099  * @sgs:        Load-balancing statistics of the candidate busiest group
9100  * @sg:         The candidate busiest group
9101  *
9102  * Check the state of the SMT siblings of both @sds::local and @sg and decide
9103  * if @dst_cpu can pull tasks.
9104  *
9105  * If @dst_cpu does not have SMT siblings, it can pull tasks if two or more of
9106  * the SMT siblings of @sg are busy. If only one CPU in @sg is busy, pull tasks
9107  * only if @dst_cpu has higher priority.
9108  *
9109  * If both @dst_cpu and @sg have SMT siblings, and @sg has exactly one more
9110  * busy CPU than @sds::local, let @dst_cpu pull tasks if it has higher priority.
9111  * Bigger imbalances in the number of busy CPUs will be dealt with in
9112  * update_sd_pick_busiest().
9113  *
9114  * If @sg does not have SMT siblings, only pull tasks if all of the SMT siblings
9115  * of @dst_cpu are idle and @sg has lower priority.
9116  *
9117  * Return: true if @dst_cpu can pull tasks, false otherwise.
9118  */
9119 static bool asym_smt_can_pull_tasks(int dst_cpu, struct sd_lb_stats *sds,
9120                                     struct sg_lb_stats *sgs,
9121                                     struct sched_group *sg)
9122 {
9123 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
9124         bool local_is_smt, sg_is_smt;
9125         int sg_busy_cpus;
9126
9127         local_is_smt = sds->local->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY;
9128         sg_is_smt = sg->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY;
9129
9130         sg_busy_cpus = sgs->group_weight - sgs->idle_cpus;
9131
9132         if (!local_is_smt) {
9133                 /*
9134                  * If we are here, @dst_cpu is idle and does not have SMT
9135                  * siblings. Pull tasks if candidate group has two or more
9136                  * busy CPUs.
9137                  */
9138                 if (sg_busy_cpus >= 2) /* implies sg_is_smt */
9139                         return true;
9140
9141                 /*
9142                  * @dst_cpu does not have SMT siblings. @sg may have SMT
9143                  * siblings and only one is busy. In such case, @dst_cpu
9144                  * can help if it has higher priority and is idle (i.e.,
9145                  * it has no running tasks).
9146                  */
9147                 return sched_asym_prefer(dst_cpu, sg->asym_prefer_cpu);
9148         }
9149
9150         /* @dst_cpu has SMT siblings. */
9151
9152         if (sg_is_smt) {
9153                 int local_busy_cpus = sds->local->group_weight -
9154                                       sds->local_stat.idle_cpus;
9155                 int busy_cpus_delta = sg_busy_cpus - local_busy_cpus;
9156
9157                 if (busy_cpus_delta == 1)
9158                         return sched_asym_prefer(dst_cpu, sg->asym_prefer_cpu);
9159
9160                 return false;
9161         }
9162
9163         /*
9164          * @sg does not have SMT siblings. Ensure that @sds::local does not end
9165          * up with more than one busy SMT sibling and only pull tasks if there
9166          * are not busy CPUs (i.e., no CPU has running tasks).
9167          */
9168         if (!sds->local_stat.sum_nr_running)
9169                 return sched_asym_prefer(dst_cpu, sg->asym_prefer_cpu);
9170
9171         return false;
9172 #else
9173         /* Always return false so that callers deal with non-SMT cases. */
9174         return false;
9175 #endif
9176 }
9177
9178 static inline bool
9179 sched_asym(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds,  struct sg_lb_stats *sgs,
9180            struct sched_group *group)
9181 {
9182         /* Only do SMT checks if either local or candidate have SMT siblings */
9183         if ((sds->local->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY) ||
9184             (group->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY))
9185                 return asym_smt_can_pull_tasks(env->dst_cpu, sds, sgs, group);
9186
9187         return sched_asym_prefer(env->dst_cpu, group->asym_prefer_cpu);
9188 }
9189
9190 static inline bool
9191 sched_reduced_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
9192 {
9193         /*
9194          * When there is more than 1 task, the group_overloaded case already
9195          * takes care of cpu with reduced capacity
9196          */
9197         if (rq->cfs.h_nr_running != 1)
9198                 return false;
9199
9200         return check_cpu_capacity(rq, sd);
9201 }
9202
9203 /**
9204  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
9205  * @env: The load balancing environment.
9206  * @sds: Load-balancing data with statistics of the local group.
9207  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
9208  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
9209  * @sg_status: Holds flag indicating the status of the sched_group
9210  */
9211 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
9212                                       struct sd_lb_stats *sds,
9213                                       struct sched_group *group,
9214                                       struct sg_lb_stats *sgs,
9215                                       int *sg_status)
9216 {
9217         int i, nr_running, local_group;
9218
9219         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
9220
9221         local_group = group == sds->local;
9222
9223         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
9224                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
9225                 unsigned long load = cpu_load(rq);
9226
9227                 sgs->group_load += load;
9228                 sgs->group_util += cpu_util_cfs(i);
9229                 sgs->group_runnable += cpu_runnable(rq);
9230                 sgs->sum_h_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
9231
9232                 nr_running = rq->nr_running;
9233                 sgs->sum_nr_running += nr_running;
9234
9235                 if (nr_running > 1)
9236                         *sg_status |= SG_OVERLOAD;
9237
9238                 if (cpu_overutilized(i))
9239                         *sg_status |= SG_OVERUTILIZED;
9240
9241 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9242                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
9243                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
9244 #endif
9245                 /*
9246                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
9247                  */
9248                 if (!nr_running && idle_cpu(i)) {
9249                         sgs->idle_cpus++;
9250                         /* Idle cpu can't have misfit task */
9251                         continue;
9252                 }
9253
9254                 if (local_group)
9255                         continue;
9256
9257                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY) {
9258                         /* Check for a misfit task on the cpu */
9259                         if (sgs->group_misfit_task_load < rq->misfit_task_load) {
9260                                 sgs->group_misfit_task_load = rq->misfit_task_load;
9261                                 *sg_status |= SG_OVERLOAD;
9262                         }
9263                 } else if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
9264                            sched_reduced_capacity(rq, env->sd)) {
9265                         /* Check for a task running on a CPU with reduced capacity */
9266                         if (sgs->group_misfit_task_load < load)
9267                                 sgs->group_misfit_task_load = load;
9268                 }
9269         }
9270
9271         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
9272
9273         sgs->group_weight = group->group_weight;
9274
9275         /* Check if dst CPU is idle and preferred to this group */
9276         if (!local_group && env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING &&
9277             env->idle != CPU_NOT_IDLE && sgs->sum_h_nr_running &&
9278             sched_asym(env, sds, sgs, group)) {
9279                 sgs->group_asym_packing = 1;
9280         }
9281
9282         sgs->group_type = group_classify(env->sd->imbalance_pct, group, sgs);
9283
9284         /* Computing avg_load makes sense only when group is overloaded */
9285         if (sgs->group_type == group_overloaded)
9286                 sgs->avg_load = (sgs->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9287                                 sgs->group_capacity;
9288 }
9289
9290 /**
9291  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
9292  * @env: The load balancing environment.
9293  * @sds: sched_domain statistics
9294  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
9295  * @sgs: sched_group statistics
9296  *
9297  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
9298  * busiest group.
9299  *
9300  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
9301  * busiest group. %false otherwise.
9302  */
9303 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
9304                                    struct sd_lb_stats *sds,
9305                                    struct sched_group *sg,
9306                                    struct sg_lb_stats *sgs)
9307 {
9308         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
9309
9310         /* Make sure that there is at least one task to pull */
9311         if (!sgs->sum_h_nr_running)
9312                 return false;
9313
9314         /*
9315          * Don't try to pull misfit tasks we can't help.
9316          * We can use max_capacity here as reduction in capacity on some
9317          * CPUs in the group should either be possible to resolve
9318          * internally or be covered by avg_load imbalance (eventually).
9319          */
9320         if ((env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY) &&
9321             (sgs->group_type == group_misfit_task) &&
9322             (!capacity_greater(capacity_of(env->dst_cpu), sg->sgc->max_capacity) ||
9323              sds->local_stat.group_type != group_has_spare))
9324                 return false;
9325
9326         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
9327                 return true;
9328
9329         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
9330                 return false;
9331
9332         /*
9333          * The candidate and the current busiest group are the same type of
9334          * group. Let check which one is the busiest according to the type.
9335          */
9336
9337         switch (sgs->group_type) {
9338         case group_overloaded:
9339                 /* Select the overloaded group with highest avg_load. */
9340                 if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
9341                         return false;
9342                 break;
9343
9344         case group_imbalanced:
9345                 /*
9346                  * Select the 1st imbalanced group as we don't have any way to
9347                  * choose one more than another.
9348                  */
9349                 return false;
9350
9351         case group_asym_packing:
9352                 /* Prefer to move from lowest priority CPU's work */
9353                 if (sched_asym_prefer(sg->asym_prefer_cpu, sds->busiest->asym_prefer_cpu))
9354                         return false;
9355                 break;
9356
9357         case group_misfit_task:
9358                 /*
9359                  * If we have more than one misfit sg go with the biggest
9360                  * misfit.
9361                  */
9362                 if (sgs->group_misfit_task_load < busiest->group_misfit_task_load)
9363                         return false;
9364                 break;
9365
9366         case group_fully_busy:
9367                 /*
9368                  * Select the fully busy group with highest avg_load. In
9369                  * theory, there is no need to pull task from such kind of
9370                  * group because tasks have all compute capacity that they need
9371                  * but we can still improve the overall throughput by reducing
9372                  * contention when accessing shared HW resources.
9373                  *
9374                  * XXX for now avg_load is not computed and always 0 so we
9375                  * select the 1st one.
9376                  */
9377                 if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
9378                         return false;
9379                 break;
9380
9381         case group_has_spare:
9382                 /*
9383                  * Select not overloaded group with lowest number of idle cpus
9384                  * and highest number of running tasks. We could also compare
9385                  * the spare capacity which is more stable but it can end up
9386                  * that the group has less spare capacity but finally more idle
9387                  * CPUs which means less opportunity to pull tasks.
9388                  */
9389                 if (sgs->idle_cpus > busiest->idle_cpus)
9390                         return false;
9391                 else if ((sgs->idle_cpus == busiest->idle_cpus) &&
9392                          (sgs->sum_nr_running <= busiest->sum_nr_running))
9393                         return false;
9394
9395                 break;
9396         }
9397
9398         /*
9399          * Candidate sg has no more than one task per CPU and has higher
9400          * per-CPU capacity. Migrating tasks to less capable CPUs may harm
9401          * throughput. Maximize throughput, power/energy consequences are not
9402          * considered.
9403          */
9404         if ((env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY) &&
9405             (sgs->group_type <= group_fully_busy) &&
9406             (capacity_greater(sg->sgc->min_capacity, capacity_of(env->dst_cpu))))
9407                 return false;
9408
9409         return true;
9410 }
9411
9412 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9413 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
9414 {
9415         if (sgs->sum_h_nr_running > sgs->nr_numa_running)
9416                 return regular;
9417         if (sgs->sum_h_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
9418                 return remote;
9419         return all;
9420 }
9421
9422 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
9423 {
9424         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
9425                 return regular;
9426         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
9427                 return remote;
9428         return all;
9429 }
9430 #else
9431 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
9432 {
9433         return all;
9434 }
9435
9436 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
9437 {
9438         return regular;
9439 }
9440 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
9441
9442
9443 struct sg_lb_stats;
9444
9445 /*
9446  * task_running_on_cpu - return 1 if @p is running on @cpu.
9447  */
9448
9449 static unsigned int task_running_on_cpu(int cpu, struct task_struct *p)
9450 {
9451         /* Task has no contribution or is new */
9452         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
9453                 return 0;
9454
9455         if (task_on_rq_queued(p))
9456                 return 1;
9457
9458         return 0;
9459 }
9460
9461 /**
9462  * idle_cpu_without - would a given CPU be idle without p ?
9463  * @cpu: the processor on which idleness is tested.
9464  * @p: task which should be ignored.
9465  *
9466  * Return: 1 if the CPU would be idle. 0 otherwise.
9467  */
9468 static int idle_cpu_without(int cpu, struct task_struct *p)
9469 {
9470         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9471
9472         if (rq->curr != rq->idle && rq->curr != p)
9473                 return 0;
9474
9475         /*
9476          * rq->nr_running can't be used but an updated version without the
9477          * impact of p on cpu must be used instead. The updated nr_running
9478          * be computed and tested before calling idle_cpu_without().
9479          */
9480
9481 #ifdef CONFIG_SMP
9482         if (rq->ttwu_pending)
9483                 return 0;
9484 #endif
9485
9486         return 1;
9487 }
9488
9489 /*
9490  * update_sg_wakeup_stats - Update sched_group's statistics for wakeup.
9491  * @sd: The sched_domain level to look for idlest group.
9492  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
9493  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
9494  * @p: The task for which we look for the idlest group/CPU.
9495  */
9496 static inline void update_sg_wakeup_stats(struct sched_domain *sd,
9497                                           struct sched_group *group,
9498                                           struct sg_lb_stats *sgs,
9499                                           struct task_struct *p)
9500 {
9501         int i, nr_running;
9502
9503         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
9504
9505         /* Assume that task can't fit any CPU of the group */
9506         if (sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY)
9507                 sgs->group_misfit_task_load = 1;
9508
9509         for_each_cpu(i, sched_group_span(group)) {
9510                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
9511                 unsigned int local;
9512
9513                 sgs->group_load += cpu_load_without(rq, p);
9514                 sgs->group_util += cpu_util_without(i, p);
9515                 sgs->group_runnable += cpu_runnable_without(rq, p);
9516                 local = task_running_on_cpu(i, p);
9517                 sgs->sum_h_nr_running += rq->cfs.h_nr_running - local;
9518
9519                 nr_running = rq->nr_running - local;
9520                 sgs->sum_nr_running += nr_running;
9521
9522                 /*
9523                  * No need to call idle_cpu_without() if nr_running is not 0
9524                  */
9525                 if (!nr_running && idle_cpu_without(i, p))
9526                         sgs->idle_cpus++;
9527
9528                 /* Check if task fits in the CPU */
9529                 if (sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
9530                     sgs->group_misfit_task_load &&
9531                     task_fits_cpu(p, i))
9532                         sgs->group_misfit_task_load = 0;
9533
9534         }
9535
9536         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
9537
9538         sgs->group_weight = group->group_weight;
9539
9540         sgs->group_type = group_classify(sd->imbalance_pct, group, sgs);
9541
9542         /*
9543          * Computing avg_load makes sense only when group is fully busy or
9544          * overloaded
9545          */
9546         if (sgs->group_type == group_fully_busy ||
9547                 sgs->group_type == group_overloaded)
9548                 sgs->avg_load = (sgs->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9549                                 sgs->group_capacity;
9550 }
9551
9552 static bool update_pick_idlest(struct sched_group *idlest,
9553                                struct sg_lb_stats *idlest_sgs,
9554                                struct sched_group *group,
9555                                struct sg_lb_stats *sgs)
9556 {
9557         if (sgs->group_type < idlest_sgs->group_type)
9558                 return true;
9559
9560         if (sgs->group_type > idlest_sgs->group_type)
9561                 return false;
9562
9563         /*
9564          * The candidate and the current idlest group are the same type of
9565          * group. Let check which one is the idlest according to the type.
9566          */
9567
9568         switch (sgs->group_type) {
9569         case group_overloaded:
9570         case group_fully_busy:
9571                 /* Select the group with lowest avg_load. */
9572                 if (idlest_sgs->avg_load <= sgs->avg_load)
9573                         return false;
9574                 break;
9575
9576         case group_imbalanced:
9577         case group_asym_packing:
9578                 /* Those types are not used in the slow wakeup path */
9579                 return false;
9580
9581         case group_misfit_task:
9582                 /* Select group with the highest max capacity */
9583                 if (idlest->sgc->max_capacity >= group->sgc->max_capacity)
9584                         return false;
9585                 break;
9586
9587         case group_has_spare:
9588                 /* Select group with most idle CPUs */
9589                 if (idlest_sgs->idle_cpus > sgs->idle_cpus)
9590                         return false;
9591
9592                 /* Select group with lowest group_util */
9593                 if (idlest_sgs->idle_cpus == sgs->idle_cpus &&
9594                         idlest_sgs->group_util <= sgs->group_util)
9595                         return false;
9596
9597                 break;
9598         }
9599
9600         return true;
9601 }
9602
9603 /*
9604  * find_idlest_group() finds and returns the least busy CPU group within the
9605  * domain.
9606  *
9607  * Assumes p is allowed on at least one CPU in sd.
9608  */
9609 static struct sched_group *
9610 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int this_cpu)
9611 {
9612         struct sched_group *idlest = NULL, *local = NULL, *group = sd->groups;
9613         struct sg_lb_stats local_sgs, tmp_sgs;
9614         struct sg_lb_stats *sgs;
9615         unsigned long imbalance;
9616         struct sg_lb_stats idlest_sgs = {
9617                         .avg_load = UINT_MAX,
9618                         .group_type = group_overloaded,
9619         };
9620
9621         do {
9622                 int local_group;
9623
9624                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
9625                 if (!cpumask_intersects(sched_group_span(group),
9626                                         p->cpus_ptr))
9627                         continue;
9628
9629                 /* Skip over this group if no cookie matched */
9630                 if (!sched_group_cookie_match(cpu_rq(this_cpu), p, group))
9631                         continue;
9632
9633                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
9634                                                sched_group_span(group));
9635
9636                 if (local_group) {
9637                         sgs = &local_sgs;
9638                         local = group;
9639                 } else {
9640                         sgs = &tmp_sgs;
9641                 }
9642
9643                 update_sg_wakeup_stats(sd, group, sgs, p);
9644
9645                 if (!local_group && update_pick_idlest(idlest, &idlest_sgs, group, sgs)) {
9646                         idlest = group;
9647                         idlest_sgs = *sgs;
9648                 }
9649
9650         } while (group = group->next, group != sd->groups);
9651
9652
9653         /* There is no idlest group to push tasks to */
9654         if (!idlest)
9655                 return NULL;
9656
9657         /* The local group has been skipped because of CPU affinity */
9658         if (!local)
9659                 return idlest;
9660
9661         /*
9662          * If the local group is idler than the selected idlest group
9663          * don't try and push the task.
9664          */
9665         if (local_sgs.group_type < idlest_sgs.group_type)
9666                 return NULL;
9667
9668         /*
9669          * If the local group is busier than the selected idlest group
9670          * try and push the task.
9671          */
9672         if (local_sgs.group_type > idlest_sgs.group_type)
9673                 return idlest;
9674
9675         switch (local_sgs.group_type) {
9676         case group_overloaded:
9677         case group_fully_busy:
9678
9679                 /* Calculate allowed imbalance based on load */
9680                 imbalance = scale_load_down(NICE_0_LOAD) *
9681                                 (sd->imbalance_pct-100) / 100;
9682
9683                 /*
9684                  * When comparing groups across NUMA domains, it's possible for
9685                  * the local domain to be very lightly loaded relative to the
9686                  * remote domains but "imbalance" skews the comparison making
9687                  * remote CPUs look much more favourable. When considering
9688                  * cross-domain, add imbalance to the load on the remote node
9689                  * and consider staying local.
9690                  */
9691
9692                 if ((sd->flags & SD_NUMA) &&
9693                     ((idlest_sgs.avg_load + imbalance) >= local_sgs.avg_load))
9694                         return NULL;
9695
9696                 /*
9697                  * If the local group is less loaded than the selected
9698                  * idlest group don't try and push any tasks.
9699                  */
9700                 if (idlest_sgs.avg_load >= (local_sgs.avg_load + imbalance))
9701                         return NULL;
9702
9703                 if (100 * local_sgs.avg_load <= sd->imbalance_pct * idlest_sgs.avg_load)
9704                         return NULL;
9705                 break;
9706
9707         case group_imbalanced:
9708         case group_asym_packing:
9709                 /* Those type are not used in the slow wakeup path */
9710                 return NULL;
9711
9712         case group_misfit_task:
9713                 /* Select group with the highest max capacity */
9714                 if (local->sgc->max_capacity >= idlest->sgc->max_capacity)
9715                         return NULL;
9716                 break;
9717
9718         case group_has_spare:
9719 #ifdef CONFIG_NUMA
9720                 if (sd->flags & SD_NUMA) {
9721                         int imb_numa_nr = sd->imb_numa_nr;
9722 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9723                         int idlest_cpu;
9724                         /*
9725                          * If there is spare capacity at NUMA, try to select
9726                          * the preferred node
9727                          */
9728                         if (cpu_to_node(this_cpu) == p->numa_preferred_nid)
9729                                 return NULL;
9730
9731                         idlest_cpu = cpumask_first(sched_group_span(idlest));
9732                         if (cpu_to_node(idlest_cpu) == p->numa_preferred_nid)
9733                                 return idlest;
9734 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
9735                         /*
9736                          * Otherwise, keep the task close to the wakeup source
9737                          * and improve locality if the number of running tasks
9738                          * would remain below threshold where an imbalance is
9739                          * allowed while accounting for the possibility the
9740                          * task is pinned to a subset of CPUs. If there is a
9741                          * real need of migration, periodic load balance will
9742                          * take care of it.
9743                          */
9744                         if (p->nr_cpus_allowed != NR_CPUS) {
9745                                 struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_rq_mask);
9746
9747                                 cpumask_and(cpus, sched_group_span(local), p->cpus_ptr);
9748                                 imb_numa_nr = min(cpumask_weight(cpus), sd->imb_numa_nr);
9749                         }
9750
9751                         imbalance = abs(local_sgs.idle_cpus - idlest_sgs.idle_cpus);
9752                         if (!adjust_numa_imbalance(imbalance,
9753                                                    local_sgs.sum_nr_running + 1,
9754                                                    imb_numa_nr)) {
9755                                 return NULL;
9756                         }
9757                 }
9758 #endif /* CONFIG_NUMA */
9759
9760                 /*
9761                  * Select group with highest number of idle CPUs. We could also
9762                  * compare the utilization which is more stable but it can end
9763                  * up that the group has less spare capacity but finally more
9764                  * idle CPUs which means more opportunity to run task.
9765                  */
9766                 if (local_sgs.idle_cpus >= idlest_sgs.idle_cpus)
9767                         return NULL;
9768                 break;
9769         }
9770
9771         return idlest;
9772 }
9773
9774 static void update_idle_cpu_scan(struct lb_env *env,
9775                                  unsigned long sum_util)
9776 {
9777         struct sched_domain_shared *sd_share;
9778         int llc_weight, pct;
9779         u64 x, y, tmp;
9780         /*
9781          * Update the number of CPUs to scan in LLC domain, which could
9782          * be used as a hint in select_idle_cpu(). The update of sd_share
9783          * could be expensive because it is within a shared cache line.
9784          * So the write of this hint only occurs during periodic load
9785          * balancing, rather than CPU_NEWLY_IDLE, because the latter
9786          * can fire way more frequently than the former.
9787          */
9788         if (!sched_feat(SIS_UTIL) || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
9789                 return;
9790
9791         llc_weight = per_cpu(sd_llc_size, env->dst_cpu);
9792         if (env->sd->span_weight != llc_weight)
9793                 return;
9794
9795         sd_share = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, env->dst_cpu));
9796         if (!sd_share)
9797                 return;
9798
9799         /*
9800          * The number of CPUs to search drops as sum_util increases, when
9801          * sum_util hits 85% or above, the scan stops.
9802          * The reason to choose 85% as the threshold is because this is the
9803          * imbalance_pct(117) when a LLC sched group is overloaded.
9804          *
9805          * let y = SCHED_CAPACITY_SCALE - p * x^2                       [1]
9806          * and y'= y / SCHED_CAPACITY_SCALE
9807          *
9808          * x is the ratio of sum_util compared to the CPU capacity:
9809          * x = sum_util / (llc_weight * SCHED_CAPACITY_SCALE)
9810          * y' is the ratio of CPUs to be scanned in the LLC domain,
9811          * and the number of CPUs to scan is calculated by:
9812          *
9813          * nr_scan = llc_weight * y'                                    [2]
9814          *
9815          * When x hits the threshold of overloaded, AKA, when
9816          * x = 100 / pct, y drops to 0. According to [1],
9817          * p should be SCHED_CAPACITY_SCALE * pct^2 / 10000
9818          *
9819          * Scale x by SCHED_CAPACITY_SCALE:
9820          * x' = sum_util / llc_weight;                                  [3]
9821          *
9822          * and finally [1] becomes:
9823          * y = SCHED_CAPACITY_SCALE -
9824          *     x'^2 * pct^2 / (10000 * SCHED_CAPACITY_SCALE)            [4]
9825          *
9826          */
9827         /* equation [3] */
9828         x = sum_util;
9829         do_div(x, llc_weight);
9830
9831         /* equation [4] */
9832         pct = env->sd->imbalance_pct;
9833         tmp = x * x * pct * pct;
9834         do_div(tmp, 10000 * SCHED_CAPACITY_SCALE);
9835         tmp = min_t(long, tmp, SCHED_CAPACITY_SCALE);
9836         y = SCHED_CAPACITY_SCALE - tmp;
9837
9838         /* equation [2] */
9839         y *= llc_weight;
9840         do_div(y, SCHED_CAPACITY_SCALE);
9841         if ((int)y != sd_share->nr_idle_scan)
9842                 WRITE_ONCE(sd_share->nr_idle_scan, (int)y);
9843 }
9844
9845 /**
9846  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
9847  * @env: The load balancing environment.
9848  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
9849  */
9850
9851 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
9852 {
9853         struct sched_domain *child = env->sd->child;
9854         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
9855         struct sg_lb_stats *local = &sds->local_stat;
9856         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
9857         unsigned long sum_util = 0;
9858         int sg_status = 0;
9859
9860         do {
9861                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
9862                 int local_group;
9863
9864                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(sg));
9865                 if (local_group) {
9866                         sds->local = sg;
9867                         sgs = local;
9868
9869                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
9870                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
9871                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
9872                 }
9873
9874                 update_sg_lb_stats(env, sds, sg, sgs, &sg_status);
9875
9876                 if (local_group)
9877                         goto next_group;
9878
9879
9880                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
9881                         sds->busiest = sg;
9882                         sds->busiest_stat = *sgs;
9883                 }
9884
9885 next_group:
9886                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
9887                 sds->total_load += sgs->group_load;
9888                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
9889
9890                 sum_util += sgs->group_util;
9891                 sg = sg->next;
9892         } while (sg != env->sd->groups);
9893
9894         /* Tag domain that child domain prefers tasks go to siblings first */
9895         sds->prefer_sibling = child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING;
9896
9897
9898         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
9899                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
9900
9901         if (!env->sd->parent) {
9902                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
9903
9904                 /* update overload indicator if we are at root domain */
9905                 WRITE_ONCE(rd->overload, sg_status & SG_OVERLOAD);
9906
9907                 /* Update over-utilization (tipping point, U >= 0) indicator */
9908                 WRITE_ONCE(rd->overutilized, sg_status & SG_OVERUTILIZED);
9909                 trace_sched_overutilized_tp(rd, sg_status & SG_OVERUTILIZED);
9910         } else if (sg_status & SG_OVERUTILIZED) {
9911                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
9912
9913                 WRITE_ONCE(rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
9914                 trace_sched_overutilized_tp(rd, SG_OVERUTILIZED);
9915         }
9916
9917         update_idle_cpu_scan(env, sum_util);
9918 }
9919
9920 /**
9921  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
9922  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
9923  * @env: load balance environment
9924  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
9925  */
9926 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
9927 {
9928         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
9929
9930         local = &sds->local_stat;
9931         busiest = &sds->busiest_stat;
9932
9933         if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
9934                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY) {
9935                         /* Set imbalance to allow misfit tasks to be balanced. */
9936                         env->migration_type = migrate_misfit;
9937                         env->imbalance = 1;
9938                 } else {
9939                         /*
9940                          * Set load imbalance to allow moving task from cpu
9941                          * with reduced capacity.
9942                          */
9943                         env->migration_type = migrate_load;
9944                         env->imbalance = busiest->group_misfit_task_load;
9945                 }
9946                 return;
9947         }
9948
9949         if (busiest->group_type == group_asym_packing) {
9950                 /*
9951                  * In case of asym capacity, we will try to migrate all load to
9952                  * the preferred CPU.
9953                  */
9954                 env->migration_type = migrate_task;
9955                 env->imbalance = busiest->sum_h_nr_running;
9956                 return;
9957         }
9958
9959         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
9960                 /*
9961                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
9962                  * to ensure CPU-load equilibrium, try to move any task to fix
9963                  * the imbalance. The next load balance will take care of
9964                  * balancing back the system.
9965                  */
9966                 env->migration_type = migrate_task;
9967                 env->imbalance = 1;
9968                 return;
9969         }
9970
9971         /*
9972          * Try to use spare capacity of local group without overloading it or
9973          * emptying busiest.
9974          */
9975         if (local->group_type == group_has_spare) {
9976                 if ((busiest->group_type > group_fully_busy) &&
9977                     !(env->sd->flags & SD_SHARE_PKG_RESOURCES)) {
9978                         /*
9979                          * If busiest is overloaded, try to fill spare
9980                          * capacity. This might end up creating spare capacity
9981                          * in busiest or busiest still being overloaded but
9982                          * there is no simple way to directly compute the
9983                          * amount of load to migrate in order to balance the
9984                          * system.
9985                          */
9986                         env->migration_type = migrate_util;
9987                         env->imbalance = max(local->group_capacity, local->group_util) -
9988                                          local->group_util;
9989
9990                         /*
9991                          * In some cases, the group's utilization is max or even
9992                          * higher than capacity because of migrations but the
9993                          * local CPU is (newly) idle. There is at least one
9994                          * waiting task in this overloaded busiest group. Let's
9995                          * try to pull it.
9996                          */
9997                         if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->imbalance == 0) {
9998                                 env->migration_type = migrate_task;
9999                                 env->imbalance = 1;
10000                         }
10001
10002                         return;
10003                 }
10004
10005                 if (busiest->group_weight == 1 || sds->prefer_sibling) {
10006                         unsigned int nr_diff = busiest->sum_nr_running;
10007                         /*
10008                          * When prefer sibling, evenly spread running tasks on
10009                          * groups.
10010                          */
10011                         env->migration_type = migrate_task;
10012                         lsub_positive(&nr_diff, local->sum_nr_running);
10013                         env->imbalance = nr_diff;
10014                 } else {
10015
10016                         /*
10017                          * If there is no overload, we just want to even the number of
10018                          * idle cpus.
10019                          */
10020                         env->migration_type = migrate_task;
10021                         env->imbalance = max_t(long, 0,
10022                                                (local->idle_cpus - busiest->idle_cpus));
10023                 }
10024
10025 #ifdef CONFIG_NUMA
10026                 /* Consider allowing a small imbalance between NUMA groups */
10027                 if (env->sd->flags & SD_NUMA) {
10028                         env->imbalance = adjust_numa_imbalance(env->imbalance,
10029                                                                local->sum_nr_running + 1,
10030                                                                env->sd->imb_numa_nr);
10031                 }
10032 #endif
10033
10034                 /* Number of tasks to move to restore balance */
10035                 env->imbalance >>= 1;
10036
10037                 return;
10038         }
10039
10040         /*
10041          * Local is fully busy but has to take more load to relieve the
10042          * busiest group
10043          */
10044         if (local->group_type < group_overloaded) {
10045                 /*
10046                  * Local will become overloaded so the avg_load metrics are
10047                  * finally needed.
10048                  */
10049
10050                 local->avg_load = (local->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
10051                                   local->group_capacity;
10052
10053                 /*
10054                  * If the local group is more loaded than the selected
10055                  * busiest group don't try to pull any tasks.
10056                  */
10057                 if (local->avg_load >= busiest->avg_load) {
10058                         env->imbalance = 0;
10059                         return;
10060                 }
10061
10062                 sds->avg_load = (sds->total_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
10063                                 sds->total_capacity;
10064         }
10065
10066         /*
10067          * Both group are or will become overloaded and we're trying to get all
10068          * the CPUs to the average_load, so we don't want to push ourselves
10069          * above the average load, nor do we wish to reduce the max loaded CPU
10070          * below the average load. At the same time, we also don't want to
10071          * reduce the group load below the group capacity. Thus we look for
10072          * the minimum possible imbalance.
10073          */
10074         env->migration_type = migrate_load;
10075         env->imbalance = min(
10076                 (busiest->avg_load - sds->avg_load) * busiest->group_capacity,
10077                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
10078         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
10079 }
10080
10081 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
10082
10083 /*
10084  * Decision matrix according to the local and busiest group type:
10085  *
10086  * busiest \ local has_spare fully_busy misfit asym imbalanced overloaded
10087  * has_spare        nr_idle   balanced   N/A    N/A  balanced   balanced
10088  * fully_busy       nr_idle   nr_idle    N/A    N/A  balanced   balanced
10089  * misfit_task      force     N/A        N/A    N/A  N/A        N/A
10090  * asym_packing     force     force      N/A    N/A  force      force
10091  * imbalanced       force     force      N/A    N/A  force      force
10092  * overloaded       force     force      N/A    N/A  force      avg_load
10093  *
10094  * N/A :      Not Applicable because already filtered while updating
10095  *            statistics.
10096  * balanced : The system is balanced for these 2 groups.
10097  * force :    Calculate the imbalance as load migration is probably needed.
10098  * avg_load : Only if imbalance is significant enough.
10099  * nr_idle :  dst_cpu is not busy and the number of idle CPUs is quite
10100  *            different in groups.
10101  */
10102
10103 /**
10104  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
10105  * if there is an imbalance.
10106  * @env: The load balancing environment.
10107  *
10108  * Also calculates the amount of runnable load which should be moved
10109  * to restore balance.
10110  *
10111  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
10112  */
10113 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
10114 {
10115         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
10116         struct sd_lb_stats sds;
10117
10118         init_sd_lb_stats(&sds);
10119
10120         /*
10121          * Compute the various statistics relevant for load balancing at
10122          * this level.
10123          */
10124         update_sd_lb_stats(env, &sds);
10125
10126         if (sched_energy_enabled()) {
10127                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
10128
10129                 if (rcu_dereference(rd->pd) && !READ_ONCE(rd->overutilized))
10130                         goto out_balanced;
10131         }
10132
10133         local = &sds.local_stat;
10134         busiest = &sds.busiest_stat;
10135
10136         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
10137         if (!sds.busiest)
10138                 goto out_balanced;
10139
10140         /* Misfit tasks should be dealt with regardless of the avg load */
10141         if (busiest->group_type == group_misfit_task)
10142                 goto force_balance;
10143
10144         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
10145         if (busiest->group_type == group_asym_packing)
10146                 goto force_balance;
10147
10148         /*
10149          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
10150          * work because they assume all things are equal, which typically
10151          * isn't true due to cpus_ptr constraints and the like.
10152          */
10153         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
10154                 goto force_balance;
10155
10156         /*
10157          * If the local group is busier than the selected busiest group
10158          * don't try and pull any tasks.
10159          */
10160         if (local->group_type > busiest->group_type)
10161                 goto out_balanced;
10162
10163         /*
10164          * When groups are overloaded, use the avg_load to ensure fairness
10165          * between tasks.
10166          */
10167         if (local->group_type == group_overloaded) {
10168                 /*
10169                  * If the local group is more loaded than the selected
10170                  * busiest group don't try to pull any tasks.
10171                  */
10172                 if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
10173                         goto out_balanced;
10174
10175                 /* XXX broken for overlapping NUMA groups */
10176                 sds.avg_load = (sds.total_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
10177                                 sds.total_capacity;
10178
10179                 /*
10180                  * Don't pull any tasks if this group is already above the
10181                  * domain average load.
10182                  */
10183                 if (local->avg_load >= sds.avg_load)
10184                         goto out_balanced;
10185
10186                 /*
10187                  * If the busiest group is more loaded, use imbalance_pct to be
10188                  * conservative.
10189                  */
10190                 if (100 * busiest->avg_load <=
10191                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
10192                         goto out_balanced;
10193         }
10194
10195         /* Try to move all excess tasks to child's sibling domain */
10196         if (sds.prefer_sibling && local->group_type == group_has_spare &&
10197             busiest->sum_nr_running > local->sum_nr_running + 1)
10198                 goto force_balance;
10199
10200         if (busiest->group_type != group_overloaded) {
10201                 if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
10202                         /*
10203                          * If the busiest group is not overloaded (and as a
10204                          * result the local one too) but this CPU is already
10205                          * busy, let another idle CPU try to pull task.
10206                          */
10207                         goto out_balanced;
10208
10209                 if (busiest->group_weight > 1 &&
10210                     local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1))
10211                         /*
10212                          * If the busiest group is not overloaded
10213                          * and there is no imbalance between this and busiest
10214                          * group wrt idle CPUs, it is balanced. The imbalance
10215                          * becomes significant if the diff is greater than 1
10216                          * otherwise we might end up to just move the imbalance
10217                          * on another group. Of course this applies only if
10218                          * there is more than 1 CPU per group.
10219                          */
10220                         goto out_balanced;
10221
10222                 if (busiest->sum_h_nr_running == 1)
10223                         /*
10224                          * busiest doesn't have any tasks waiting to run
10225                          */
10226                         goto out_balanced;
10227         }
10228
10229 force_balance:
10230         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
10231         calculate_imbalance(env, &sds);
10232         return env->imbalance ? sds.busiest : NULL;
10233
10234 out_balanced:
10235         env->imbalance = 0;
10236         return NULL;
10237 }
10238
10239 /*
10240  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the CPUs in the group.
10241  */
10242 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
10243                                      struct sched_group *group)
10244 {
10245         struct rq *busiest = NULL, *rq;
10246         unsigned long busiest_util = 0, busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
10247         unsigned int busiest_nr = 0;
10248         int i;
10249
10250         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
10251                 unsigned long capacity, load, util;
10252                 unsigned int nr_running;
10253                 enum fbq_type rt;
10254
10255                 rq = cpu_rq(i);
10256                 rt = fbq_classify_rq(rq);
10257
10258                 /*
10259                  * We classify groups/runqueues into three groups:
10260                  *  - regular: there are !numa tasks
10261                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
10262                  *  - all:     there is no distinction
10263                  *
10264                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
10265                  * ignore those when there's better options.
10266                  *
10267                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
10268                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
10269                  * queue by moving tasks around inside the node.
10270                  *
10271                  * If we cannot move enough load due to this classification
10272                  * the next pass will adjust the group classification and
10273                  * allow migration of more tasks.
10274                  *
10275                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
10276                  */
10277                 if (rt > env->fbq_type)
10278                         continue;
10279
10280                 nr_running = rq->cfs.h_nr_running;
10281                 if (!nr_running)
10282                         continue;
10283
10284                 capacity = capacity_of(i);
10285
10286                 /*
10287                  * For ASYM_CPUCAPACITY domains, don't pick a CPU that could
10288                  * eventually lead to active_balancing high->low capacity.
10289                  * Higher per-CPU capacity is considered better than balancing
10290                  * average load.
10291                  */
10292                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
10293                     !capacity_greater(capacity_of(env->dst_cpu), capacity) &&
10294                     nr_running == 1)
10295                         continue;
10296
10297                 /* Make sure we only pull tasks from a CPU of lower priority */
10298                 if ((env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING) &&
10299                     sched_asym_prefer(i, env->dst_cpu) &&
10300                     nr_running == 1)
10301                         continue;
10302
10303                 switch (env->migration_type) {
10304                 case migrate_load:
10305                         /*
10306                          * When comparing with load imbalance, use cpu_load()
10307                          * which is not scaled with the CPU capacity.
10308                          */
10309                         load = cpu_load(rq);
10310
10311                         if (nr_running == 1 && load > env->imbalance &&
10312                             !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
10313                                 break;
10314
10315                         /*
10316                          * For the load comparisons with the other CPUs,
10317                          * consider the cpu_load() scaled with the CPU
10318                          * capacity, so that the load can be moved away
10319                          * from the CPU that is potentially running at a
10320                          * lower capacity.
10321                          *
10322                          * Thus we're looking for max(load_i / capacity_i),
10323                          * crosswise multiplication to rid ourselves of the
10324                          * division works out to:
10325                          * load_i * capacity_j > load_j * capacity_i;
10326                          * where j is our previous maximum.
10327                          */
10328                         if (load * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
10329                                 busiest_load = load;
10330                                 busiest_capacity = capacity;
10331                                 busiest = rq;
10332                         }
10333                         break;
10334
10335                 case migrate_util:
10336                         util = cpu_util_cfs(i);
10337
10338                         /*
10339                          * Don't try to pull utilization from a CPU with one
10340                          * running task. Whatever its utilization, we will fail
10341                          * detach the task.
10342                          */
10343                         if (nr_running <= 1)
10344                                 continue;
10345
10346                         if (busiest_util < util) {
10347                                 busiest_util = util;
10348                                 busiest = rq;
10349                         }
10350                         break;
10351
10352                 case migrate_task:
10353                         if (busiest_nr < nr_running) {
10354                                 busiest_nr = nr_running;
10355                                 busiest = rq;
10356                         }
10357                         break;
10358
10359                 case migrate_misfit:
10360                         /*
10361                          * For ASYM_CPUCAPACITY domains with misfit tasks we
10362                          * simply seek the "biggest" misfit task.
10363                          */
10364                         if (rq->misfit_task_load > busiest_load) {
10365                                 busiest_load = rq->misfit_task_load;
10366                                 busiest = rq;
10367                         }
10368
10369                         break;
10370
10371                 }
10372         }
10373
10374         return busiest;
10375 }
10376
10377 /*
10378  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
10379  * so long as it is large enough.
10380  */
10381 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
10382
10383 static inline bool
10384 asym_active_balance(struct lb_env *env)
10385 {
10386         /*
10387          * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
10388          * lower priority CPUs in order to pack all tasks in the
10389          * highest priority CPUs.
10390          */
10391         return env->idle != CPU_NOT_IDLE && (env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING) &&
10392                sched_asym_prefer(env->dst_cpu, env->src_cpu);
10393 }
10394
10395 static inline bool
10396 imbalanced_active_balance(struct lb_env *env)
10397 {
10398         struct sched_domain *sd = env->sd;
10399
10400         /*
10401          * The imbalanced case includes the case of pinned tasks preventing a fair
10402          * distribution of the load on the system but also the even distribution of the
10403          * threads on a system with spare capacity
10404          */
10405         if ((env->migration_type == migrate_task) &&
10406             (sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2))
10407                 return 1;
10408
10409         return 0;
10410 }
10411
10412 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
10413 {
10414         struct sched_domain *sd = env->sd;
10415
10416         if (asym_active_balance(env))
10417                 return 1;
10418
10419         if (imbalanced_active_balance(env))
10420                 return 1;
10421
10422         /*
10423          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
10424          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
10425          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
10426          * available on dst_cpu.
10427          */
10428         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
10429             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
10430                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
10431                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
10432                         return 1;
10433         }
10434
10435         if (env->migration_type == migrate_misfit)
10436                 return 1;
10437
10438         return 0;
10439 }
10440
10441 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
10442
10443 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
10444 {
10445         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
10446         int cpu;
10447
10448         /*
10449          * Ensure the balancing environment is consistent; can happen
10450          * when the softirq triggers 'during' hotplug.
10451          */
10452         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, env->cpus))
10453                 return 0;
10454
10455         /*
10456          * In the newly idle case, we will allow all the CPUs
10457          * to do the newly idle load balance.
10458          *
10459          * However, we bail out if we already have tasks or a wakeup pending,
10460          * to optimize wakeup latency.
10461          */
10462         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
10463                 if (env->dst_rq->nr_running > 0 || env->dst_rq->ttwu_pending)
10464                         return 0;
10465                 return 1;
10466         }
10467
10468         /* Try to find first idle CPU */
10469         for_each_cpu_and(cpu, group_balance_mask(sg), env->cpus) {
10470                 if (!idle_cpu(cpu))
10471                         continue;
10472
10473                 /* Are we the first idle CPU? */
10474                 return cpu == env->dst_cpu;
10475         }
10476
10477         /* Are we the first CPU of this group ? */
10478         return group_balance_cpu(sg) == env->dst_cpu;
10479 }
10480
10481 /*
10482  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
10483  * tasks if there is an imbalance.
10484  */
10485 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
10486                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
10487                         int *continue_balancing)
10488 {
10489         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
10490         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
10491         struct sched_group *group;
10492         struct rq *busiest;
10493         struct rq_flags rf;
10494         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
10495         struct lb_env env = {
10496                 .sd             = sd,
10497                 .dst_cpu        = this_cpu,
10498                 .dst_rq         = this_rq,
10499                 .dst_grpmask    = sched_group_span(sd->groups),
10500                 .idle           = idle,
10501                 .loop_break     = SCHED_NR_MIGRATE_BREAK,
10502                 .cpus           = cpus,
10503                 .fbq_type       = all,
10504                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
10505         };
10506
10507         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), cpu_active_mask);
10508
10509         schedstat_inc(sd->lb_count[idle]);
10510
10511 redo:
10512         if (!should_we_balance(&env)) {
10513                 *continue_balancing = 0;
10514                 goto out_balanced;
10515         }
10516
10517         group = find_busiest_group(&env);
10518         if (!group) {
10519                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyg[idle]);
10520                 goto out_balanced;
10521         }
10522
10523         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
10524         if (!busiest) {
10525                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyq[idle]);
10526                 goto out_balanced;
10527         }
10528
10529         WARN_ON_ONCE(busiest == env.dst_rq);
10530
10531         schedstat_add(sd->lb_imbalance[idle], env.imbalance);
10532
10533         env.src_cpu = busiest->cpu;
10534         env.src_rq = busiest;
10535
10536         ld_moved = 0;
10537         /* Clear this flag as soon as we find a pullable task */
10538         env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
10539         if (busiest->nr_running > 1) {
10540                 /*
10541                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
10542                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
10543                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
10544                  * correctly treated as an imbalance.
10545                  */
10546                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
10547
10548 more_balance:
10549                 rq_lock_irqsave(busiest, &rf);
10550                 update_rq_clock(busiest);
10551
10552                 /*
10553                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
10554                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
10555                  */
10556                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
10557
10558                 /*
10559                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
10560                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
10561                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
10562                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
10563                  * See task_rq_lock() family for the details.
10564                  */
10565
10566                 rq_unlock(busiest, &rf);
10567
10568                 if (cur_ld_moved) {
10569                         attach_tasks(&env);
10570                         ld_moved += cur_ld_moved;
10571                 }
10572
10573                 local_irq_restore(rf.flags);
10574
10575                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
10576                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
10577                         /* Stop if we tried all running tasks */
10578                         if (env.loop < busiest->nr_running)
10579                                 goto more_balance;
10580                 }
10581
10582                 /*
10583                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
10584                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
10585                  * where they can run. The upper limit on how many times we
10586                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of CPUs in our
10587                  * sched_group.
10588                  *
10589                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
10590                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
10591                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
10592                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
10593                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
10594                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
10595                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
10596                  * given_cpu) causing excess load to be moved to given_cpu.
10597                  * This however should not happen so much in practice and
10598                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
10599                  * excess load moved.
10600                  */
10601                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
10602
10603                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs */
10604                         __cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
10605
10606                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
10607                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
10608                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
10609                         env.loop         = 0;
10610                         env.loop_break   = SCHED_NR_MIGRATE_BREAK;
10611
10612                         /*
10613                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
10614                          * need to continue with same src_cpu.
10615                          */
10616                         goto more_balance;
10617                 }
10618
10619                 /*
10620                  * We failed to reach balance because of affinity.
10621                  */
10622                 if (sd_parent) {
10623                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
10624
10625                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
10626                                 *group_imbalance = 1;
10627                 }
10628
10629                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
10630                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
10631                         __cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
10632                         /*
10633                          * Attempting to continue load balancing at the current
10634                          * sched_domain level only makes sense if there are
10635                          * active CPUs remaining as possible busiest CPUs to
10636                          * pull load from which are not contained within the
10637                          * destination group that is receiving any migrated
10638                          * load.
10639                          */
10640                         if (!cpumask_subset(cpus, env.dst_grpmask)) {
10641                                 env.loop = 0;
10642                                 env.loop_break = SCHED_NR_MIGRATE_BREAK;
10643                                 goto redo;
10644                         }
10645                         goto out_all_pinned;
10646                 }
10647         }
10648
10649         if (!ld_moved) {
10650                 schedstat_inc(sd->lb_failed[idle]);
10651                 /*
10652                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
10653                  * We do not want newidle balance, which can be very
10654                  * frequent, pollute the failure counter causing
10655                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
10656                  */
10657                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
10658                         sd->nr_balance_failed++;
10659
10660                 if (need_active_balance(&env)) {
10661                         unsigned long flags;
10662
10663                         raw_spin_rq_lock_irqsave(busiest, flags);
10664
10665                         /*
10666                          * Don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
10667                          * if the curr task on busiest CPU can't be
10668                          * moved to this_cpu:
10669                          */
10670                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu, busiest->curr->cpus_ptr)) {
10671                                 raw_spin_rq_unlock_irqrestore(busiest, flags);
10672                                 goto out_one_pinned;
10673                         }
10674
10675                         /* Record that we found at least one task that could run on this_cpu */
10676                         env.flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
10677
10678                         /*
10679                          * ->active_balance synchronizes accesses to
10680                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
10681                          * only after active load balance is finished.
10682                          */
10683                         if (!busiest->active_balance) {
10684                                 busiest->active_balance = 1;
10685                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
10686                                 active_balance = 1;
10687                         }
10688                         raw_spin_rq_unlock_irqrestore(busiest, flags);
10689
10690                         if (active_balance) {
10691                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
10692                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
10693                                         &busiest->active_balance_work);
10694                         }
10695                 }
10696         } else {
10697                 sd->nr_balance_failed = 0;
10698         }
10699
10700         if (likely(!active_balance) || need_active_balance(&env)) {
10701                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
10702                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
10703         }
10704
10705         goto out;
10706
10707 out_balanced:
10708         /*
10709          * We reach balance although we may have faced some affinity
10710          * constraints. Clear the imbalance flag only if other tasks got
10711          * a chance to move and fix the imbalance.
10712          */
10713         if (sd_parent && !(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
10714                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
10715
10716                 if (*group_imbalance)
10717                         *group_imbalance = 0;
10718         }
10719
10720 out_all_pinned:
10721         /*
10722          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
10723          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
10724          * can try to migrate them.
10725          */
10726         schedstat_inc(sd->lb_balanced[idle]);
10727
10728         sd->nr_balance_failed = 0;
10729
10730 out_one_pinned:
10731         ld_moved = 0;
10732
10733         /*
10734          * newidle_balance() disregards balance intervals, so we could
10735          * repeatedly reach this code, which would lead to balance_interval
10736          * skyrocketing in a short amount of time. Skip the balance_interval
10737          * increase logic to avoid that.
10738          */
10739         if (env.idle == CPU_NEWLY_IDLE)
10740                 goto out;
10741
10742         /* tune up the balancing interval */
10743         if ((env.flags & LBF_ALL_PINNED &&
10744              sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
10745             sd->balance_interval < sd->max_interval)
10746                 sd->balance_interval *= 2;
10747 out:
10748         return ld_moved;
10749 }
10750
10751 static inline unsigned long
10752 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
10753 {
10754         unsigned long interval = sd->balance_interval;
10755
10756         if (cpu_busy)
10757                 interval *= sd->busy_factor;
10758
10759         /* scale ms to jiffies */
10760         interval = msecs_to_jiffies(interval);
10761
10762         /*
10763          * Reduce likelihood of busy balancing at higher domains racing with
10764          * balancing at lower domains by preventing their balancing periods
10765          * from being multiples of each other.
10766          */
10767         if (cpu_busy)
10768                 interval -= 1;
10769
10770         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
10771
10772         return interval;
10773 }
10774
10775 static inline void
10776 update_next_balance(struct sched_domain *sd, unsigned long *next_balance)
10777 {
10778         unsigned long interval, next;
10779
10780         /* used by idle balance, so cpu_busy = 0 */
10781         interval = get_sd_balance_interval(sd, 0);
10782         next = sd->last_balance + interval;
10783
10784         if (time_after(*next_balance, next))
10785                 *next_balance = next;
10786 }
10787
10788 /*
10789  * active_load_balance_cpu_stop is run by the CPU stopper. It pushes
10790  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
10791  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
10792  * avoids physical / logical imbalances.
10793  */
10794 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
10795 {
10796         struct rq *busiest_rq = data;
10797         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
10798         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
10799         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
10800         struct sched_domain *sd;
10801         struct task_struct *p = NULL;
10802         struct rq_flags rf;
10803
10804         rq_lock_irq(busiest_rq, &rf);
10805         /*
10806          * Between queueing the stop-work and running it is a hole in which
10807          * CPUs can become inactive. We should not move tasks from or to
10808          * inactive CPUs.
10809          */
10810         if (!cpu_active(busiest_cpu) || !cpu_active(target_cpu))
10811                 goto out_unlock;
10812
10813         /* Make sure the requested CPU hasn't gone down in the meantime: */
10814         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
10815                      !busiest_rq->active_balance))
10816                 goto out_unlock;
10817
10818         /* Is there any task to move? */
10819         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
10820                 goto out_unlock;
10821
10822         /*
10823          * This condition is "impossible", if it occurs
10824          * we need to fix it. Originally reported by
10825          * Bjorn Helgaas on a 128-CPU setup.
10826          */
10827         WARN_ON_ONCE(busiest_rq == target_rq);
10828
10829         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
10830         rcu_read_lock();
10831         for_each_domain(target_cpu, sd) {
10832                 if (cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
10833                         break;
10834         }
10835
10836         if (likely(sd)) {
10837                 struct lb_env env = {
10838                         .sd             = sd,
10839                         .dst_cpu        = target_cpu,
10840                         .dst_rq         = target_rq,
10841                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
10842                         .src_rq         = busiest_rq,
10843                         .idle           = CPU_IDLE,
10844                         .flags          = LBF_ACTIVE_LB,
10845                 };
10846
10847                 schedstat_inc(sd->alb_count);
10848                 update_rq_clock(busiest_rq);
10849
10850                 p = detach_one_task(&env);
10851                 if (p) {
10852                         schedstat_inc(sd->alb_pushed);
10853                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
10854                         sd->nr_balance_failed = 0;
10855                 } else {
10856                         schedstat_inc(sd->alb_failed);
10857                 }
10858         }
10859         rcu_read_unlock();
10860 out_unlock:
10861         busiest_rq->active_balance = 0;
10862         rq_unlock(busiest_rq, &rf);
10863
10864         if (p)
10865                 attach_one_task(target_rq, p);
10866
10867         local_irq_enable();
10868
10869         return 0;
10870 }
10871
10872 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
10873
10874 /*
10875  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
10876  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
10877  */
10878 void update_max_interval(void)
10879 {
10880         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
10881 }
10882
10883 static inline bool update_newidle_cost(struct sched_domain *sd, u64 cost)
10884 {
10885         if (cost > sd->max_newidle_lb_cost) {
10886                 /*
10887                  * Track max cost of a domain to make sure to not delay the
10888                  * next wakeup on the CPU.
10889                  */
10890                 sd->max_newidle_lb_cost = cost;
10891                 sd->last_decay_max_lb_cost = jiffies;
10892         } else if (time_after(jiffies, sd->last_decay_max_lb_cost + HZ)) {
10893                 /*
10894                  * Decay the newidle max times by ~1% per second to ensure that
10895                  * it is not outdated and the current max cost is actually
10896                  * shorter.
10897                  */
10898                 sd->max_newidle_lb_cost = (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
10899                 sd->last_decay_max_lb_cost = jiffies;
10900
10901                 return true;
10902         }
10903
10904         return false;
10905 }
10906
10907 /*
10908  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
10909  * and initiates a balancing operation if so.
10910  *
10911  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
10912  */
10913 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
10914 {
10915         int continue_balancing = 1;
10916         int cpu = rq->cpu;
10917         int busy = idle != CPU_IDLE && !sched_idle_cpu(cpu);
10918         unsigned long interval;
10919         struct sched_domain *sd;
10920         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
10921         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
10922         int update_next_balance = 0;
10923         int need_serialize, need_decay = 0;
10924         u64 max_cost = 0;
10925
10926         rcu_read_lock();
10927         for_each_domain(cpu, sd) {
10928                 /*
10929                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
10930                  * visit to all the domains.
10931                  */
10932                 need_decay = update_newidle_cost(sd, 0);
10933                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
10934
10935                 /*
10936                  * Stop the load balance at this level. There is another
10937                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
10938                  * actively.
10939                  */
10940                 if (!continue_balancing) {
10941                         if (need_decay)
10942                                 continue;
10943                         break;
10944                 }
10945
10946                 interval = get_sd_balance_interval(sd, busy);
10947
10948                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
10949                 if (need_serialize) {
10950                         if (!spin_trylock(&balancing))
10951                                 goto out;
10952                 }
10953
10954                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
10955                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
10956                                 /*
10957                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
10958                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
10959                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
10960                                  */
10961                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
10962                                 busy = idle != CPU_IDLE && !sched_idle_cpu(cpu);
10963                         }
10964                         sd->last_balance = jiffies;
10965                         interval = get_sd_balance_interval(sd, busy);
10966                 }
10967                 if (need_serialize)
10968                         spin_unlock(&balancing);
10969 out:
10970                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
10971                         next_balance = sd->last_balance + interval;
10972                         update_next_balance = 1;
10973                 }
10974         }
10975         if (need_decay) {
10976                 /*
10977                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
10978                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
10979                  */
10980                 rq->max_idle_balance_cost =
10981                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
10982         }
10983         rcu_read_unlock();
10984
10985         /*
10986          * next_balance will be updated only when there is a need.
10987          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
10988          * updated.
10989          */
10990         if (likely(update_next_balance))
10991                 rq->next_balance = next_balance;
10992
10993 }
10994
10995 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
10996 {
10997         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
10998 }
10999
11000 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
11001 /*
11002  * idle load balancing details
11003  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
11004  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
11005  *   load balancing for all the idle CPUs.
11006  * - HK_TYPE_MISC CPUs are used for this task, because HK_TYPE_SCHED not set
11007  *   anywhere yet.
11008  */
11009
11010 static inline int find_new_ilb(void)
11011 {
11012         int ilb;
11013         const struct cpumask *hk_mask;
11014
11015         hk_mask = housekeeping_cpumask(HK_TYPE_MISC);
11016
11017         for_each_cpu_and(ilb, nohz.idle_cpus_mask, hk_mask) {
11018
11019                 if (ilb == smp_processor_id())
11020                         continue;
11021
11022                 if (idle_cpu(ilb))
11023                         return ilb;
11024         }
11025
11026         return nr_cpu_ids;
11027 }
11028
11029 /*
11030  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick any
11031  * idle CPU in the HK_TYPE_MISC housekeeping set (if there is one).
11032  */
11033 static void kick_ilb(unsigned int flags)
11034 {
11035         int ilb_cpu;
11036
11037         /*
11038          * Increase nohz.next_balance only when if full ilb is triggered but
11039          * not if we only update stats.
11040          */
11041         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
11042                 nohz.next_balance = jiffies+1;
11043
11044         ilb_cpu = find_new_ilb();
11045
11046         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
11047                 return;
11048
11049         /*
11050          * Access to rq::nohz_csd is serialized by NOHZ_KICK_MASK; he who sets
11051          * the first flag owns it; cleared by nohz_csd_func().
11052          */
11053         flags = atomic_fetch_or(flags, nohz_flags(ilb_cpu));
11054         if (flags & NOHZ_KICK_MASK)
11055                 return;
11056
11057         /*
11058          * This way we generate an IPI on the target CPU which
11059          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
11060          * will be run before returning from the IPI.
11061          */
11062         smp_call_function_single_async(ilb_cpu, &cpu_rq(ilb_cpu)->nohz_csd);
11063 }
11064
11065 /*
11066  * Current decision point for kicking the idle load balancer in the presence
11067  * of idle CPUs in the system.
11068  */
11069 static void nohz_balancer_kick(struct rq *rq)
11070 {
11071         unsigned long now = jiffies;
11072         struct sched_domain_shared *sds;
11073         struct sched_domain *sd;
11074         int nr_busy, i, cpu = rq->cpu;
11075         unsigned int flags = 0;
11076
11077         if (unlikely(rq->idle_balance))
11078                 return;
11079
11080         /*
11081          * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
11082          * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
11083          */
11084         nohz_balance_exit_idle(rq);
11085
11086         /*
11087          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
11088          * balancing.
11089          */
11090         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
11091                 return;
11092
11093         if (READ_ONCE(nohz.has_blocked) &&
11094             time_after(now, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
11095                 flags = NOHZ_STATS_KICK;
11096
11097         if (time_before(now, nohz.next_balance))
11098                 goto out;
11099
11100         if (rq->nr_running >= 2) {
11101                 flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
11102                 goto out;
11103         }
11104
11105         rcu_read_lock();
11106
11107         sd = rcu_dereference(rq->sd);
11108         if (sd) {
11109                 /*
11110                  * If there's a CFS task and the current CPU has reduced
11111                  * capacity; kick the ILB to see if there's a better CPU to run
11112                  * on.
11113                  */
11114                 if (rq->cfs.h_nr_running >= 1 && check_cpu_capacity(rq, sd)) {
11115                         flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
11116                         goto unlock;
11117                 }
11118         }
11119
11120         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_packing, cpu));
11121         if (sd) {
11122                 /*
11123                  * When ASYM_PACKING; see if there's a more preferred CPU
11124                  * currently idle; in which case, kick the ILB to move tasks
11125                  * around.
11126                  */
11127                 for_each_cpu_and(i, sched_domain_span(sd), nohz.idle_cpus_mask) {
11128                         if (sched_asym_prefer(i, cpu)) {
11129                                 flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
11130                                 goto unlock;
11131                         }
11132                 }
11133         }
11134
11135         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_cpucapacity, cpu));
11136         if (sd) {
11137                 /*
11138                  * When ASYM_CPUCAPACITY; see if there's a higher capacity CPU
11139                  * to run the misfit task on.
11140                  */
11141                 if (check_misfit_status(rq, sd)) {
11142                         flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
11143                         goto unlock;
11144                 }
11145
11146                 /*
11147                  * For asymmetric systems, we do not want to nicely balance
11148                  * cache use, instead we want to embrace asymmetry and only
11149                  * ensure tasks have enough CPU capacity.
11150                  *
11151                  * Skip the LLC logic because it's not relevant in that case.
11152                  */
11153                 goto unlock;
11154         }
11155
11156         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
11157         if (sds) {
11158                 /*
11159                  * If there is an imbalance between LLC domains (IOW we could
11160                  * increase the overall cache use), we need some less-loaded LLC
11161                  * domain to pull some load. Likewise, we may need to spread
11162                  * load within the current LLC domain (e.g. packed SMT cores but
11163                  * other CPUs are idle). We can't really know from here how busy
11164                  * the others are - so just get a nohz balance going if it looks
11165                  * like this LLC domain has tasks we could move.
11166                  */
11167                 nr_busy = atomic_read(&sds->nr_busy_cpus);
11168                 if (nr_busy > 1) {
11169                         flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
11170                         goto unlock;
11171                 }
11172         }
11173 unlock:
11174         rcu_read_unlock();
11175 out:
11176         if (READ_ONCE(nohz.needs_update))
11177                 flags |= NOHZ_NEXT_KICK;
11178
11179         if (flags)
11180                 kick_ilb(flags);
11181 }
11182
11183 static void set_cpu_sd_state_busy(int cpu)
11184 {
11185         struct sched_domain *sd;
11186
11187         rcu_read_lock();
11188         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
11189
11190         if (!sd || !sd->nohz_idle)
11191                 goto unlock;
11192         sd->nohz_idle = 0;
11193
11194         atomic_inc(&sd->shared->nr_busy_cpus);
11195 unlock:
11196         rcu_read_unlock();
11197 }
11198
11199 void nohz_balance_exit_idle(struct rq *rq)
11200 {
11201         SCHED_WARN_ON(rq != this_rq());
11202
11203         if (likely(!rq->nohz_tick_stopped))
11204                 return;
11205
11206         rq->nohz_tick_stopped = 0;
11207         cpumask_clear_cpu(rq->cpu, nohz.idle_cpus_mask);
11208         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
11209
11210         set_cpu_sd_state_busy(rq->cpu);
11211 }
11212
11213 static void set_cpu_sd_state_idle(int cpu)
11214 {
11215         struct sched_domain *sd;
11216
11217         rcu_read_lock();
11218         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
11219
11220         if (!sd || sd->nohz_idle)
11221                 goto unlock;
11222         sd->nohz_idle = 1;
11223
11224         atomic_dec(&sd->shared->nr_busy_cpus);
11225 unlock:
11226         rcu_read_unlock();
11227 }
11228
11229 /*
11230  * This routine will record that the CPU is going idle with tick stopped.
11231  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
11232  */
11233 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
11234 {
11235         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
11236
11237         SCHED_WARN_ON(cpu != smp_processor_id());
11238
11239         /* If this CPU is going down, then nothing needs to be done: */
11240         if (!cpu_active(cpu))
11241                 return;
11242
11243         /* Spare idle load balancing on CPUs that don't want to be disturbed: */
11244         if (!housekeeping_cpu(cpu, HK_TYPE_SCHED))
11245                 return;
11246
11247         /*
11248          * Can be set safely without rq->lock held
11249          * If a clear happens, it will have evaluated last additions because
11250          * rq->lock is held during the check and the clear
11251          */
11252         rq->has_blocked_load = 1;
11253
11254         /*
11255          * The tick is still stopped but load could have been added in the
11256          * meantime. We set the nohz.has_blocked flag to trig a check of the
11257          * *_avg. The CPU is already part of nohz.idle_cpus_mask so the clear
11258          * of nohz.has_blocked can only happen after checking the new load
11259          */
11260         if (rq->nohz_tick_stopped)
11261                 goto out;
11262
11263         /* If we're a completely isolated CPU, we don't play: */
11264         if (on_null_domain(rq))
11265                 return;
11266
11267         rq->nohz_tick_stopped = 1;
11268
11269         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
11270         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
11271
11272         /*
11273          * Ensures that if nohz_idle_balance() fails to observe our
11274          * @idle_cpus_mask store, it must observe the @has_blocked
11275          * and @needs_update stores.
11276          */
11277         smp_mb__after_atomic();
11278
11279         set_cpu_sd_state_idle(cpu);
11280
11281         WRITE_ONCE(nohz.needs_update, 1);
11282 out:
11283         /*
11284          * Each time a cpu enter idle, we assume that it has blocked load and
11285          * enable the periodic update of the load of idle cpus
11286          */
11287         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
11288 }
11289
11290 static bool update_nohz_stats(struct rq *rq)
11291 {
11292         unsigned int cpu = rq->cpu;
11293
11294         if (!rq->has_blocked_load)
11295                 return false;
11296
11297         if (!cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))
11298                 return false;
11299
11300         if (!time_after(jiffies, READ_ONCE(rq->last_blocked_load_update_tick)))
11301                 return true;
11302
11303         update_blocked_averages(cpu);
11304
11305         return rq->has_blocked_load;
11306 }
11307
11308 /*
11309  * Internal function that runs load balance for all idle cpus. The load balance
11310  * can be a simple update of blocked load or a complete load balance with
11311  * tasks movement depending of flags.
11312  */
11313 static void _nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, unsigned int flags)
11314 {
11315         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
11316         unsigned long now = jiffies;
11317         unsigned long next_balance = now + 60*HZ;
11318         bool has_blocked_load = false;
11319         int update_next_balance = 0;
11320         int this_cpu = this_rq->cpu;
11321         int balance_cpu;
11322         struct rq *rq;
11323
11324         SCHED_WARN_ON((flags & NOHZ_KICK_MASK) == NOHZ_BALANCE_KICK);
11325
11326         /*
11327          * We assume there will be no idle load after this update and clear
11328          * the has_blocked flag. If a cpu enters idle in the mean time, it will
11329          * set the has_blocked flag and trigger another update of idle load.
11330          * Because a cpu that becomes idle, is added to idle_cpus_mask before
11331          * setting the flag, we are sure to not clear the state and not
11332          * check the load of an idle cpu.
11333          *
11334          * Same applies to idle_cpus_mask vs needs_update.
11335          */
11336         if (flags & NOHZ_STATS_KICK)
11337                 WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 0);
11338         if (flags & NOHZ_NEXT_KICK)
11339                 WRITE_ONCE(nohz.needs_update, 0);
11340
11341         /*
11342          * Ensures that if we miss the CPU, we must see the has_blocked
11343          * store from nohz_balance_enter_idle().
11344          */
11345         smp_mb();
11346
11347         /*
11348          * Start with the next CPU after this_cpu so we will end with this_cpu and let a
11349          * chance for other idle cpu to pull load.
11350          */
11351         for_each_cpu_wrap(balance_cpu,  nohz.idle_cpus_mask, this_cpu+1) {
11352                 if (!idle_cpu(balance_cpu))
11353                         continue;
11354
11355                 /*
11356                  * If this CPU gets work to do, stop the load balancing
11357                  * work being done for other CPUs. Next load
11358                  * balancing owner will pick it up.
11359                  */
11360                 if (need_resched()) {
11361                         if (flags & NOHZ_STATS_KICK)
11362                                 has_blocked_load = true;
11363                         if (flags & NOHZ_NEXT_KICK)
11364                                 WRITE_ONCE(nohz.needs_update, 1);
11365                         goto abort;
11366                 }
11367
11368                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
11369
11370                 if (flags & NOHZ_STATS_KICK)
11371                         has_blocked_load |= update_nohz_stats(rq);
11372
11373                 /*
11374                  * If time for next balance is due,
11375                  * do the balance.
11376                  */
11377                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
11378                         struct rq_flags rf;
11379
11380                         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
11381                         update_rq_clock(rq);
11382                         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
11383
11384                         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
11385                                 rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
11386                 }
11387
11388                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
11389                         next_balance = rq->next_balance;
11390                         update_next_balance = 1;
11391                 }
11392         }
11393
11394         /*
11395          * next_balance will be updated only when there is a need.
11396          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
11397          * updated.
11398          */
11399         if (likely(update_next_balance))
11400                 nohz.next_balance = next_balance;
11401
11402         if (flags & NOHZ_STATS_KICK)
11403                 WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
11404                            now + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
11405
11406 abort:
11407         /* There is still blocked load, enable periodic update */
11408         if (has_blocked_load)
11409                 WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
11410 }
11411
11412 /*
11413  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
11414  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
11415  */
11416 static bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
11417 {
11418         unsigned int flags = this_rq->nohz_idle_balance;
11419
11420         if (!flags)
11421                 return false;
11422
11423         this_rq->nohz_idle_balance = 0;
11424
11425         if (idle != CPU_IDLE)
11426                 return false;
11427
11428         _nohz_idle_balance(this_rq, flags);
11429
11430         return true;
11431 }
11432
11433 /*
11434  * Check if we need to run the ILB for updating blocked load before entering
11435  * idle state.
11436  */
11437 void nohz_run_idle_balance(int cpu)
11438 {
11439         unsigned int flags;
11440
11441         flags = atomic_fetch_andnot(NOHZ_NEWILB_KICK, nohz_flags(cpu));
11442
11443         /*
11444          * Update the blocked load only if no SCHED_SOFTIRQ is about to happen
11445          * (ie NOHZ_STATS_KICK set) and will do the same.
11446          */
11447         if ((flags == NOHZ_NEWILB_KICK) && !need_resched())
11448                 _nohz_idle_balance(cpu_rq(cpu), NOHZ_STATS_KICK);
11449 }
11450
11451 static void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq)
11452 {
11453         int this_cpu = this_rq->cpu;
11454
11455         /*
11456          * This CPU doesn't want to be disturbed by scheduler
11457          * housekeeping
11458          */
11459         if (!housekeeping_cpu(this_cpu, HK_TYPE_SCHED))
11460                 return;
11461
11462         /* Will wake up very soon. No time for doing anything else*/
11463         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost)
11464                 return;
11465
11466         /* Don't need to update blocked load of idle CPUs*/
11467         if (!READ_ONCE(nohz.has_blocked) ||
11468             time_before(jiffies, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
11469                 return;
11470
11471         /*
11472          * Set the need to trigger ILB in order to update blocked load
11473          * before entering idle state.
11474          */
11475         atomic_or(NOHZ_NEWILB_KICK, nohz_flags(this_cpu));
11476 }
11477
11478 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
11479 static inline void nohz_balancer_kick(struct rq *rq) { }
11480
11481 static inline bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
11482 {
11483         return false;
11484 }
11485
11486 static inline void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq) { }
11487 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
11488
11489 /*
11490  * newidle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
11491  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
11492  *
11493  * Returns:
11494  *   < 0 - we released the lock and there are !fair tasks present
11495  *     0 - failed, no new tasks
11496  *   > 0 - success, new (fair) tasks present
11497  */
11498 static int newidle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf)
11499 {
11500         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
11501         int this_cpu = this_rq->cpu;
11502         u64 t0, t1, curr_cost = 0;
11503         struct sched_domain *sd;
11504         int pulled_task = 0;
11505
11506         update_misfit_status(NULL, this_rq);
11507
11508         /*
11509          * There is a task waiting to run. No need to search for one.
11510          * Return 0; the task will be enqueued when switching to idle.
11511          */
11512         if (this_rq->ttwu_pending)
11513                 return 0;
11514
11515         /*
11516          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
11517          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
11518          */
11519         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
11520
11521         /*
11522          * Do not pull tasks towards !active CPUs...
11523          */
11524         if (!cpu_active(this_cpu))
11525                 return 0;
11526
11527         /*
11528          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
11529          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
11530          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
11531          * re-start the picking loop.
11532          */
11533         rq_unpin_lock(this_rq, rf);
11534
11535         rcu_read_lock();
11536         sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
11537
11538         if (!READ_ONCE(this_rq->rd->overload) ||
11539             (sd && this_rq->avg_idle < sd->max_newidle_lb_cost)) {
11540
11541                 if (sd)
11542                         update_next_balance(sd, &next_balance);
11543                 rcu_read_unlock();
11544
11545                 goto out;
11546         }
11547         rcu_read_unlock();
11548
11549         raw_spin_rq_unlock(this_rq);
11550
11551         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
11552         update_blocked_averages(this_cpu);
11553
11554         rcu_read_lock();
11555         for_each_domain(this_cpu, sd) {
11556                 int continue_balancing = 1;
11557                 u64 domain_cost;
11558
11559                 update_next_balance(sd, &next_balance);
11560
11561                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost)
11562                         break;
11563
11564                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
11565
11566                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
11567                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
11568                                                    &continue_balancing);
11569
11570                         t1 = sched_clock_cpu(this_cpu);
11571                         domain_cost = t1 - t0;
11572                         update_newidle_cost(sd, domain_cost);
11573
11574                         curr_cost += domain_cost;
11575                         t0 = t1;
11576                 }
11577
11578                 /*
11579                  * Stop searching for tasks to pull if there are
11580                  * now runnable tasks on this rq.
11581                  */
11582                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0 ||
11583                     this_rq->ttwu_pending)
11584                         break;
11585         }
11586         rcu_read_unlock();
11587
11588         raw_spin_rq_lock(this_rq);
11589
11590         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
11591                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
11592
11593         /*
11594          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
11595          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
11596          * pretend we pulled a task.
11597          */
11598         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
11599                 pulled_task = 1;
11600
11601         /* Is there a task of a high priority class? */
11602         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
11603                 pulled_task = -1;
11604
11605 out:
11606         /* Move the next balance forward */
11607         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
11608                 this_rq->next_balance = next_balance;
11609
11610         if (pulled_task)
11611                 this_rq->idle_stamp = 0;
11612         else
11613                 nohz_newidle_balance(this_rq);
11614
11615         rq_repin_lock(this_rq, rf);
11616
11617         return pulled_task;
11618 }
11619
11620 /*
11621  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
11622  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
11623  */
11624 static __latent_entropy void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
11625 {
11626         struct rq *this_rq = this_rq();
11627         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
11628                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
11629
11630         /*
11631          * If this CPU has a pending nohz_balance_kick, then do the
11632          * balancing on behalf of the other idle CPUs whose ticks are
11633          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
11634          * give the idle CPUs a chance to load balance. Else we may
11635          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
11636          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
11637          */
11638         if (nohz_idle_balance(this_rq, idle))
11639                 return;
11640
11641         /* normal load balance */
11642         update_blocked_averages(this_rq->cpu);
11643         rebalance_domains(this_rq, idle);
11644 }
11645
11646 /*
11647  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
11648  */
11649 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
11650 {
11651         /*
11652          * Don't need to rebalance while attached to NULL domain or
11653          * runqueue CPU is not active
11654          */
11655         if (unlikely(on_null_domain(rq) || !cpu_active(cpu_of(rq))))
11656                 return;
11657
11658         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
11659                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
11660
11661         nohz_balancer_kick(rq);
11662 }
11663
11664 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
11665 {
11666         update_sysctl();
11667
11668         update_runtime_enabled(rq);
11669 }
11670
11671 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
11672 {
11673         update_sysctl();
11674
11675         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
11676         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
11677 }
11678
11679 #endif /* CONFIG_SMP */
11680
11681 #ifdef CONFIG_SCHED_CORE
11682 static inline bool
11683 __entity_slice_used(struct sched_entity *se, int min_nr_tasks)
11684 {
11685         u64 slice = sched_slice(cfs_rq_of(se), se);
11686         u64 rtime = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
11687
11688         return (rtime * min_nr_tasks > slice);
11689 }
11690
11691 #define MIN_NR_TASKS_DURING_FORCEIDLE   2
11692 static inline void task_tick_core(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
11693 {
11694         if (!sched_core_enabled(rq))
11695                 return;
11696
11697         /*
11698          * If runqueue has only one task which used up its slice and
11699          * if the sibling is forced idle, then trigger schedule to
11700          * give forced idle task a chance.
11701          *
11702          * sched_slice() considers only this active rq and it gets the
11703          * whole slice. But during force idle, we have siblings acting
11704          * like a single runqueue and hence we need to consider runnable
11705          * tasks on this CPU and the forced idle CPU. Ideally, we should
11706          * go through the forced idle rq, but that would be a perf hit.
11707          * We can assume that the forced idle CPU has at least
11708          * MIN_NR_TASKS_DURING_FORCEIDLE - 1 tasks and use that to check
11709          * if we need to give up the CPU.
11710          */
11711         if (rq->core->core_forceidle_count && rq->cfs.nr_running == 1 &&
11712             __entity_slice_used(&curr->se, MIN_NR_TASKS_DURING_FORCEIDLE))
11713                 resched_curr(rq);
11714 }
11715
11716 /*
11717  * se_fi_update - Update the cfs_rq->min_vruntime_fi in a CFS hierarchy if needed.
11718  */
11719 static void se_fi_update(struct sched_entity *se, unsigned int fi_seq, bool forceidle)
11720 {
11721         for_each_sched_entity(se) {
11722                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11723
11724                 if (forceidle) {
11725                         if (cfs_rq->forceidle_seq == fi_seq)
11726                                 break;
11727                         cfs_rq->forceidle_seq = fi_seq;
11728                 }
11729
11730                 cfs_rq->min_vruntime_fi = cfs_rq->min_vruntime;
11731         }
11732 }
11733
11734 void task_vruntime_update(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool in_fi)
11735 {
11736         struct sched_entity *se = &p->se;
11737
11738         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
11739                 return;
11740
11741         se_fi_update(se, rq->core->core_forceidle_seq, in_fi);
11742 }
11743
11744 bool cfs_prio_less(struct task_struct *a, struct task_struct *b, bool in_fi)
11745 {
11746         struct rq *rq = task_rq(a);
11747         struct sched_entity *sea = &a->se;
11748         struct sched_entity *seb = &b->se;
11749         struct cfs_rq *cfs_rqa;
11750         struct cfs_rq *cfs_rqb;
11751         s64 delta;
11752
11753         SCHED_WARN_ON(task_rq(b)->core != rq->core);
11754
11755 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
11756         /*
11757          * Find an se in the hierarchy for tasks a and b, such that the se's
11758          * are immediate siblings.
11759          */
11760         while (sea->cfs_rq->tg != seb->cfs_rq->tg) {
11761                 int sea_depth = sea->depth;
11762                 int seb_depth = seb->depth;
11763
11764                 if (sea_depth >= seb_depth)
11765                         sea = parent_entity(sea);
11766                 if (sea_depth <= seb_depth)
11767                         seb = parent_entity(seb);
11768         }
11769
11770         se_fi_update(sea, rq->core->core_forceidle_seq, in_fi);
11771         se_fi_update(seb, rq->core->core_forceidle_seq, in_fi);
11772
11773         cfs_rqa = sea->cfs_rq;
11774         cfs_rqb = seb->cfs_rq;
11775 #else
11776         cfs_rqa = &task_rq(a)->cfs;
11777         cfs_rqb = &task_rq(b)->cfs;
11778 #endif
11779
11780         /*
11781          * Find delta after normalizing se's vruntime with its cfs_rq's
11782          * min_vruntime_fi, which would have been updated in prior calls
11783          * to se_fi_update().
11784          */
11785         delta = (s64)(sea->vruntime - seb->vruntime) +
11786                 (s64)(cfs_rqb->min_vruntime_fi - cfs_rqa->min_vruntime_fi);
11787
11788         return delta > 0;
11789 }
11790 #else
11791 static inline void task_tick_core(struct rq *rq, struct task_struct *curr) {}
11792 #endif
11793
11794 /*
11795  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class.
11796  *
11797  * NOTE: This function can be called remotely by the tick offload that
11798  * goes along full dynticks. Therefore no local assumption can be made
11799  * and everything must be accessed through the @rq and @curr passed in
11800  * parameters.
11801  */
11802 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
11803 {
11804         struct cfs_rq *cfs_rq;
11805         struct sched_entity *se = &curr->se;
11806
11807         for_each_sched_entity(se) {
11808                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11809                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
11810         }
11811
11812         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
11813                 task_tick_numa(rq, curr);
11814
11815         update_misfit_status(curr, rq);
11816         update_overutilized_status(task_rq(curr));
11817
11818         task_tick_core(rq, curr);
11819 }
11820
11821 /*
11822  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
11823  *  - child not yet on the tasklist
11824  *  - preemption disabled
11825  */
11826 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
11827 {
11828         struct cfs_rq *cfs_rq;
11829         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
11830         struct rq *rq = this_rq();
11831         struct rq_flags rf;
11832
11833         rq_lock(rq, &rf);
11834         update_rq_clock(rq);
11835
11836         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
11837         curr = cfs_rq->curr;
11838         if (curr) {
11839                 update_curr(cfs_rq);
11840                 se->vruntime = curr->vruntime;
11841         }
11842         place_entity(cfs_rq, se, 1);
11843
11844         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
11845                 /*
11846                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
11847                  * 'current' within the tree based on its new key value.
11848                  */
11849                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
11850                 resched_curr(rq);
11851         }
11852
11853         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
11854         rq_unlock(rq, &rf);
11855 }
11856
11857 /*
11858  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
11859  * the current task.
11860  */
11861 static void
11862 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
11863 {
11864         if (!task_on_rq_queued(p))
11865                 return;
11866
11867         if (rq->cfs.nr_running == 1)
11868                 return;
11869
11870         /*
11871          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
11872          * our priority decreased, or if we are not currently running on
11873          * this runqueue and our priority is higher than the current's
11874          */
11875         if (task_current(rq, p)) {
11876                 if (p->prio > oldprio)
11877                         resched_curr(rq);
11878         } else
11879                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
11880 }
11881
11882 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
11883 {
11884         struct sched_entity *se = &p->se;
11885
11886         /*
11887          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
11888          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
11889          * vruntime.
11890          */
11891         if (p->on_rq)
11892                 return true;
11893
11894         /*
11895          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
11896          * But there are some cases where it has already been normalized:
11897          *
11898          * - A forked child which is waiting for being woken up by
11899          *   wake_up_new_task().
11900          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
11901          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
11902          */
11903         if (!se->sum_exec_runtime ||
11904             (READ_ONCE(p->__state) == TASK_WAKING && p->sched_remote_wakeup))
11905                 return true;
11906
11907         return false;
11908 }
11909
11910 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
11911 /*
11912  * Propagate the changes of the sched_entity across the tg tree to make it
11913  * visible to the root
11914  */
11915 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
11916 {
11917         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11918
11919         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
11920                 return;
11921
11922         if (!throttled_hierarchy(cfs_rq))
11923                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
11924
11925         /* Start to propagate at parent */
11926         se = se->parent;
11927
11928         for_each_sched_entity(se) {
11929                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11930
11931                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
11932
11933                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
11934                         break;
11935
11936                 if (!throttled_hierarchy(cfs_rq))
11937                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
11938         }
11939 }
11940 #else
11941 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se) { }
11942 #endif
11943
11944 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
11945 {
11946         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11947
11948 #ifdef CONFIG_SMP
11949         /*
11950          * In case the task sched_avg hasn't been attached:
11951          * - A forked task which hasn't been woken up by wake_up_new_task().
11952          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() but is
11953          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
11954          */
11955         if (!se->avg.last_update_time)
11956                 return;
11957 #endif
11958
11959         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
11960         update_load_avg(cfs_rq, se, 0);
11961         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
11962         update_tg_load_avg(cfs_rq);
11963         propagate_entity_cfs_rq(se);
11964 }
11965
11966 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
11967 {
11968         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11969
11970         /* Synchronize entity with its cfs_rq */
11971         update_load_avg(cfs_rq, se, sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD) ? 0 : SKIP_AGE_LOAD);
11972         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
11973         update_tg_load_avg(cfs_rq);
11974         propagate_entity_cfs_rq(se);
11975 }
11976
11977 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
11978 {
11979         struct sched_entity *se = &p->se;
11980         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11981
11982         if (!vruntime_normalized(p)) {
11983                 /*
11984                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
11985                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
11986                  */
11987                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
11988                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
11989         }
11990
11991         detach_entity_cfs_rq(se);
11992 }
11993
11994 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
11995 {
11996         struct sched_entity *se = &p->se;
11997         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11998
11999         attach_entity_cfs_rq(se);
12000
12001         if (!vruntime_normalized(p))
12002                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
12003 }
12004
12005 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
12006 {
12007         detach_task_cfs_rq(p);
12008 }
12009
12010 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
12011 {
12012         attach_task_cfs_rq(p);
12013
12014         if (task_on_rq_queued(p)) {
12015                 /*
12016                  * We were most likely switched from sched_rt, so
12017                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
12018                  * if we can still preempt the current task.
12019                  */
12020                 if (task_current(rq, p))
12021                         resched_curr(rq);
12022                 else
12023                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
12024         }
12025 }
12026
12027 /* Account for a task changing its policy or group.
12028  *
12029  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
12030  * migrates between groups/classes.
12031  */
12032 static void set_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool first)
12033 {
12034         struct sched_entity *se = &p->se;
12035
12036 #ifdef CONFIG_SMP
12037         if (task_on_rq_queued(p)) {
12038                 /*
12039                  * Move the next running task to the front of the list, so our
12040                  * cfs_tasks list becomes MRU one.
12041                  */
12042                 list_move(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
12043         }
12044 #endif
12045
12046         for_each_sched_entity(se) {
12047                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
12048
12049                 set_next_entity(cfs_rq, se);
12050                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
12051                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
12052         }
12053 }
12054
12055 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
12056 {
12057         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT_CACHED;
12058         u64_u32_store(cfs_rq->min_vruntime, (u64)(-(1LL << 20)));
12059 #ifdef CONFIG_SMP
12060         raw_spin_lock_init(&cfs_rq->removed.lock);
12061 #endif
12062 }
12063
12064 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
12065 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p)
12066 {
12067         /*
12068          * We couldn't detach or attach a forked task which
12069          * hasn't been woken up by wake_up_new_task().
12070          */
12071         if (READ_ONCE(p->__state) == TASK_NEW)
12072                 return;
12073
12074         detach_task_cfs_rq(p);
12075
12076 #ifdef CONFIG_SMP
12077         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
12078         p->se.avg.last_update_time = 0;
12079 #endif
12080         set_task_rq(p, task_cpu(p));
12081         attach_task_cfs_rq(p);
12082 }
12083
12084 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
12085 {
12086         int i;
12087
12088         for_each_possible_cpu(i) {
12089                 if (tg->cfs_rq)
12090                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
12091                 if (tg->se)
12092                         kfree(tg->se[i]);
12093         }
12094
12095         kfree(tg->cfs_rq);
12096         kfree(tg->se);
12097 }
12098
12099 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
12100 {
12101         struct sched_entity *se;
12102         struct cfs_rq *cfs_rq;
12103         int i;
12104
12105         tg->cfs_rq = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(cfs_rq), GFP_KERNEL);
12106         if (!tg->cfs_rq)
12107                 goto err;
12108         tg->se = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(se), GFP_KERNEL);
12109         if (!tg->se)
12110                 goto err;
12111
12112         tg->shares = NICE_0_LOAD;
12113
12114         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
12115
12116         for_each_possible_cpu(i) {
12117                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
12118                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
12119                 if (!cfs_rq)
12120                         goto err;
12121
12122                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity_stats),
12123                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
12124                 if (!se)
12125                         goto err_free_rq;
12126
12127                 init_cfs_rq(cfs_rq);
12128                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
12129                 init_entity_runnable_average(se);
12130         }
12131
12132         return 1;
12133
12134 err_free_rq:
12135         kfree(cfs_rq);
12136 err:
12137         return 0;
12138 }
12139
12140 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg)
12141 {
12142         struct sched_entity *se;
12143         struct rq_flags rf;
12144         struct rq *rq;
12145         int i;
12146
12147         for_each_possible_cpu(i) {
12148                 rq = cpu_rq(i);
12149                 se = tg->se[i];
12150                 rq_lock_irq(rq, &rf);
12151                 update_rq_clock(rq);
12152                 attach_entity_cfs_rq(se);
12153                 sync_throttle(tg, i);
12154                 rq_unlock_irq(rq, &rf);
12155         }
12156 }
12157
12158 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
12159 {
12160         unsigned long flags;
12161         struct rq *rq;
12162         int cpu;
12163
12164         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
12165
12166         for_each_possible_cpu(cpu) {
12167                 if (tg->se[cpu])
12168                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
12169
12170                 /*
12171                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
12172                  * check on_list without danger of it being re-added.
12173                  */
12174                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
12175                         continue;
12176
12177                 rq = cpu_rq(cpu);
12178
12179                 raw_spin_rq_lock_irqsave(rq, flags);
12180                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
12181                 raw_spin_rq_unlock_irqrestore(rq, flags);
12182         }
12183 }
12184
12185 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
12186                         struct sched_entity *se, int cpu,
12187                         struct sched_entity *parent)
12188 {
12189         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
12190
12191         cfs_rq->tg = tg;
12192         cfs_rq->rq = rq;
12193         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
12194
12195         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
12196         tg->se[cpu] = se;
12197
12198         /* se could be NULL for root_task_group */
12199         if (!se)
12200                 return;
12201
12202         if (!parent) {
12203                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
12204                 se->depth = 0;
12205         } else {
12206                 se->cfs_rq = parent->my_q;
12207                 se->depth = parent->depth + 1;
12208         }
12209
12210         se->my_q = cfs_rq;
12211         /* guarantee group entities always have weight */
12212         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
12213         se->parent = parent;
12214 }
12215
12216 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
12217
12218 static int __sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
12219 {
12220         int i;
12221
12222         lockdep_assert_held(&shares_mutex);
12223
12224         /*
12225          * We can't change the weight of the root cgroup.
12226          */
12227         if (!tg->se[0])
12228                 return -EINVAL;
12229
12230         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
12231
12232         if (tg->shares == shares)
12233                 return 0;
12234
12235         tg->shares = shares;
12236         for_each_possible_cpu(i) {
12237                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
12238                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
12239                 struct rq_flags rf;
12240
12241                 /* Propagate contribution to hierarchy */
12242                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
12243                 update_rq_clock(rq);
12244                 for_each_sched_entity(se) {
12245                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
12246                         update_cfs_group(se);
12247                 }
12248                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
12249         }
12250
12251         return 0;
12252 }
12253
12254 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
12255 {
12256         int ret;
12257
12258         mutex_lock(&shares_mutex);
12259         if (tg_is_idle(tg))
12260                 ret = -EINVAL;
12261         else
12262                 ret = __sched_group_set_shares(tg, shares);
12263         mutex_unlock(&shares_mutex);
12264
12265         return ret;
12266 }
12267
12268 int sched_group_set_idle(struct task_group *tg, long idle)
12269 {
12270         int i;
12271
12272         if (tg == &root_task_group)
12273                 return -EINVAL;
12274
12275         if (idle < 0 || idle > 1)
12276                 return -EINVAL;
12277
12278         mutex_lock(&shares_mutex);
12279
12280         if (tg->idle == idle) {
12281                 mutex_unlock(&shares_mutex);
12282                 return 0;
12283         }
12284
12285         tg->idle = idle;
12286
12287         for_each_possible_cpu(i) {
12288                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
12289                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
12290                 struct cfs_rq *parent_cfs_rq, *grp_cfs_rq = tg->cfs_rq[i];
12291                 bool was_idle = cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq);
12292                 long idle_task_delta;
12293                 struct rq_flags rf;
12294
12295                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
12296
12297                 grp_cfs_rq->idle = idle;
12298                 if (WARN_ON_ONCE(was_idle == cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq)))
12299                         goto next_cpu;
12300
12301                 if (se->on_rq) {
12302                         parent_cfs_rq = cfs_rq_of(se);
12303                         if (cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq))
12304                                 parent_cfs_rq->idle_nr_running++;
12305                         else
12306                                 parent_cfs_rq->idle_nr_running--;
12307                 }
12308
12309                 idle_task_delta = grp_cfs_rq->h_nr_running -
12310                                   grp_cfs_rq->idle_h_nr_running;
12311                 if (!cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq))
12312                         idle_task_delta *= -1;
12313
12314                 for_each_sched_entity(se) {
12315                         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
12316
12317                         if (!se->on_rq)
12318                                 break;
12319
12320                         cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
12321
12322                         /* Already accounted at parent level and above. */
12323                         if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
12324                                 break;
12325                 }
12326
12327 next_cpu:
12328                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
12329         }
12330
12331         /* Idle groups have minimum weight. */
12332         if (tg_is_idle(tg))
12333                 __sched_group_set_shares(tg, scale_load(WEIGHT_IDLEPRIO));
12334         else
12335                 __sched_group_set_shares(tg, NICE_0_LOAD);
12336
12337         mutex_unlock(&shares_mutex);
12338         return 0;
12339 }
12340
12341 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
12342
12343 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
12344
12345 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
12346 {
12347         return 1;
12348 }
12349
12350 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
12351
12352 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
12353
12354 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
12355
12356
12357 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
12358 {
12359         struct sched_entity *se = &task->se;
12360         unsigned int rr_interval = 0;
12361
12362         /*
12363          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
12364          * idle runqueue:
12365          */
12366         if (rq->cfs.load.weight)
12367                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
12368
12369         return rr_interval;
12370 }
12371
12372 /*
12373  * All the scheduling class methods:
12374  */
12375 DEFINE_SCHED_CLASS(fair) = {
12376
12377         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
12378         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
12379         .yield_task             = yield_task_fair,
12380         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
12381
12382         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
12383
12384         .pick_next_task         = __pick_next_task_fair,
12385         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
12386         .set_next_task          = set_next_task_fair,
12387
12388 #ifdef CONFIG_SMP
12389         .balance                = balance_fair,
12390         .pick_task              = pick_task_fair,
12391         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
12392         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
12393
12394         .rq_online              = rq_online_fair,
12395         .rq_offline             = rq_offline_fair,
12396
12397         .task_dead              = task_dead_fair,
12398         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
12399 #endif
12400
12401         .task_tick              = task_tick_fair,
12402         .task_fork              = task_fork_fair,
12403
12404         .prio_changed           = prio_changed_fair,
12405         .switched_from          = switched_from_fair,
12406         .switched_to            = switched_to_fair,
12407
12408         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
12409
12410         .update_curr            = update_curr_fair,
12411
12412 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
12413         .task_change_group      = task_change_group_fair,
12414 #endif
12415
12416 #ifdef CONFIG_UCLAMP_TASK
12417         .uclamp_enabled         = 1,
12418 #endif
12419 };
12420
12421 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
12422 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
12423 {
12424         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
12425
12426         rcu_read_lock();
12427         for_each_leaf_cfs_rq_safe(cpu_rq(cpu), cfs_rq, pos)
12428                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
12429         rcu_read_unlock();
12430 }
12431
12432 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
12433 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
12434 {
12435         int node;
12436         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
12437         struct numa_group *ng;
12438
12439         rcu_read_lock();
12440         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
12441         for_each_online_node(node) {
12442                 if (p->numa_faults) {
12443                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
12444                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
12445                 }
12446                 if (ng) {
12447                         gsf = ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
12448                         gpf = ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
12449                 }
12450                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
12451         }
12452         rcu_read_unlock();
12453 }
12454 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
12455 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
12456
12457 __init void init_sched_fair_class(void)
12458 {
12459 #ifdef CONFIG_SMP
12460         int i;
12461
12462         for_each_possible_cpu(i) {
12463                 zalloc_cpumask_var_node(&per_cpu(load_balance_mask, i), GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
12464                 zalloc_cpumask_var_node(&per_cpu(select_rq_mask,    i), GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
12465         }
12466
12467         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
12468
12469 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
12470         nohz.next_balance = jiffies;
12471         nohz.next_blocked = jiffies;
12472         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
12473 #endif
12474 #endif /* SMP */
12475
12476 }