EDAC/igen6: ecclog_llist can be static
[sfrench/cifs-2.6.git] / kernel / sched / fair.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
4  *
5  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
6  *
7  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
8  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
9  *
10  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
11  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
12  *
13  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
14  *  Copyright IBM Corporation, 2007
15  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
16  *
17  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
18  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
19  *
20  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
21  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra
22  */
23 #include "sched.h"
24
25 /*
26  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
27  *
28  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
29  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
30  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
31  * based scheduling concepts.
32  *
33  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
34  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
35  *
36  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
37  */
38 unsigned int sysctl_sched_latency                       = 6000000ULL;
39 static unsigned int normalized_sysctl_sched_latency     = 6000000ULL;
40
41 /*
42  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
43  *
44  * Options are:
45  *
46  *   SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
47  *   SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
48  *   SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
49  *
50  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
51  */
52 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
53
54 /*
55  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
56  *
57  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
58  */
59 unsigned int sysctl_sched_min_granularity                       = 750000ULL;
60 static unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity     = 750000ULL;
61
62 /*
63  * This value is kept at sysctl_sched_latency/sysctl_sched_min_granularity
64  */
65 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
66
67 /*
68  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
69  * parent will (try to) run first.
70  */
71 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
72
73 /*
74  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
75  *
76  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
77  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
78  * have immediate wakeup/sleep latencies.
79  *
80  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
81  */
82 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity                    = 1000000UL;
83 static unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity  = 1000000UL;
84
85 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost    = 500000UL;
86
87 int sched_thermal_decay_shift;
88 static int __init setup_sched_thermal_decay_shift(char *str)
89 {
90         int _shift = 0;
91
92         if (kstrtoint(str, 0, &_shift))
93                 pr_warn("Unable to set scheduler thermal pressure decay shift parameter\n");
94
95         sched_thermal_decay_shift = clamp(_shift, 0, 10);
96         return 1;
97 }
98 __setup("sched_thermal_decay_shift=", setup_sched_thermal_decay_shift);
99
100 #ifdef CONFIG_SMP
101 /*
102  * For asym packing, by default the lower numbered CPU has higher priority.
103  */
104 int __weak arch_asym_cpu_priority(int cpu)
105 {
106         return -cpu;
107 }
108
109 /*
110  * The margin used when comparing utilization with CPU capacity.
111  *
112  * (default: ~20%)
113  */
114 #define fits_capacity(cap, max) ((cap) * 1280 < (max) * 1024)
115
116 #endif
117
118 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
119 /*
120  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
121  * each time a cfs_rq requests quota.
122  *
123  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
124  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
125  * we will always only issue the remaining available time.
126  *
127  * (default: 5 msec, units: microseconds)
128  */
129 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice           = 5000UL;
130 #endif
131
132 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
133 {
134         lw->weight += inc;
135         lw->inv_weight = 0;
136 }
137
138 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
139 {
140         lw->weight -= dec;
141         lw->inv_weight = 0;
142 }
143
144 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
145 {
146         lw->weight = w;
147         lw->inv_weight = 0;
148 }
149
150 /*
151  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
152  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
153  * to users decreases. But the relationship is not linear,
154  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
155  * number of CPUs.
156  *
157  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
158  */
159 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
160 {
161         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
162         unsigned int factor;
163
164         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
165         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
166                 factor = 1;
167                 break;
168         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
169                 factor = cpus;
170                 break;
171         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
172         default:
173                 factor = 1 + ilog2(cpus);
174                 break;
175         }
176
177         return factor;
178 }
179
180 static void update_sysctl(void)
181 {
182         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
183
184 #define SET_SYSCTL(name) \
185         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
186         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
187         SET_SYSCTL(sched_latency);
188         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
189 #undef SET_SYSCTL
190 }
191
192 void __init sched_init_granularity(void)
193 {
194         update_sysctl();
195 }
196
197 #define WMULT_CONST     (~0U)
198 #define WMULT_SHIFT     32
199
200 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
201 {
202         unsigned long w;
203
204         if (likely(lw->inv_weight))
205                 return;
206
207         w = scale_load_down(lw->weight);
208
209         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
210                 lw->inv_weight = 1;
211         else if (unlikely(!w))
212                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
213         else
214                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
215 }
216
217 /*
218  * delta_exec * weight / lw.weight
219  *   OR
220  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
221  *
222  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e sched_prio_to_wmult[], in which case
223  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
224  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
225  *
226  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
227  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
228  */
229 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
230 {
231         u64 fact = scale_load_down(weight);
232         int shift = WMULT_SHIFT;
233
234         __update_inv_weight(lw);
235
236         if (unlikely(fact >> 32)) {
237                 while (fact >> 32) {
238                         fact >>= 1;
239                         shift--;
240                 }
241         }
242
243         fact = mul_u32_u32(fact, lw->inv_weight);
244
245         while (fact >> 32) {
246                 fact >>= 1;
247                 shift--;
248         }
249
250         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
251 }
252
253
254 const struct sched_class fair_sched_class;
255
256 /**************************************************************
257  * CFS operations on generic schedulable entities:
258  */
259
260 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
261 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
262 {
263         SCHED_WARN_ON(!entity_is_task(se));
264         return container_of(se, struct task_struct, se);
265 }
266
267 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
268 #define for_each_sched_entity(se) \
269                 for (; se; se = se->parent)
270
271 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
272 {
273         return p->se.cfs_rq;
274 }
275
276 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
277 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
278 {
279         return se->cfs_rq;
280 }
281
282 /* runqueue "owned" by this group */
283 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
284 {
285         return grp->my_q;
286 }
287
288 static inline void cfs_rq_tg_path(struct cfs_rq *cfs_rq, char *path, int len)
289 {
290         if (!path)
291                 return;
292
293         if (cfs_rq && task_group_is_autogroup(cfs_rq->tg))
294                 autogroup_path(cfs_rq->tg, path, len);
295         else if (cfs_rq && cfs_rq->tg->css.cgroup)
296                 cgroup_path(cfs_rq->tg->css.cgroup, path, len);
297         else
298                 strlcpy(path, "(null)", len);
299 }
300
301 static inline bool list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
302 {
303         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
304         int cpu = cpu_of(rq);
305
306         if (cfs_rq->on_list)
307                 return rq->tmp_alone_branch == &rq->leaf_cfs_rq_list;
308
309         cfs_rq->on_list = 1;
310
311         /*
312          * Ensure we either appear before our parent (if already
313          * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
314          * enqueued. The fact that we always enqueue bottom-up
315          * reduces this to two cases and a special case for the root
316          * cfs_rq. Furthermore, it also means that we will always reset
317          * tmp_alone_branch either when the branch is connected
318          * to a tree or when we reach the top of the tree
319          */
320         if (cfs_rq->tg->parent &&
321             cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->on_list) {
322                 /*
323                  * If parent is already on the list, we add the child
324                  * just before. Thanks to circular linked property of
325                  * the list, this means to put the child at the tail
326                  * of the list that starts by parent.
327                  */
328                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
329                         &(cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->leaf_cfs_rq_list));
330                 /*
331                  * The branch is now connected to its tree so we can
332                  * reset tmp_alone_branch to the beginning of the
333                  * list.
334                  */
335                 rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
336                 return true;
337         }
338
339         if (!cfs_rq->tg->parent) {
340                 /*
341                  * cfs rq without parent should be put
342                  * at the tail of the list.
343                  */
344                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
345                         &rq->leaf_cfs_rq_list);
346                 /*
347                  * We have reach the top of a tree so we can reset
348                  * tmp_alone_branch to the beginning of the list.
349                  */
350                 rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
351                 return true;
352         }
353
354         /*
355          * The parent has not already been added so we want to
356          * make sure that it will be put after us.
357          * tmp_alone_branch points to the begin of the branch
358          * where we will add parent.
359          */
360         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list, rq->tmp_alone_branch);
361         /*
362          * update tmp_alone_branch to points to the new begin
363          * of the branch
364          */
365         rq->tmp_alone_branch = &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list;
366         return false;
367 }
368
369 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
370 {
371         if (cfs_rq->on_list) {
372                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
373
374                 /*
375                  * With cfs_rq being unthrottled/throttled during an enqueue,
376                  * it can happen the tmp_alone_branch points the a leaf that
377                  * we finally want to del. In this case, tmp_alone_branch moves
378                  * to the prev element but it will point to rq->leaf_cfs_rq_list
379                  * at the end of the enqueue.
380                  */
381                 if (rq->tmp_alone_branch == &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list)
382                         rq->tmp_alone_branch = cfs_rq->leaf_cfs_rq_list.prev;
383
384                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
385                 cfs_rq->on_list = 0;
386         }
387 }
388
389 static inline void assert_list_leaf_cfs_rq(struct rq *rq)
390 {
391         SCHED_WARN_ON(rq->tmp_alone_branch != &rq->leaf_cfs_rq_list);
392 }
393
394 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
395 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)                      \
396         list_for_each_entry_safe(cfs_rq, pos, &rq->leaf_cfs_rq_list,    \
397                                  leaf_cfs_rq_list)
398
399 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
400 static inline struct cfs_rq *
401 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
402 {
403         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
404                 return se->cfs_rq;
405
406         return NULL;
407 }
408
409 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
410 {
411         return se->parent;
412 }
413
414 static void
415 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
416 {
417         int se_depth, pse_depth;
418
419         /*
420          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
421          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
422          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
423          * parent.
424          */
425
426         /* First walk up until both entities are at same depth */
427         se_depth = (*se)->depth;
428         pse_depth = (*pse)->depth;
429
430         while (se_depth > pse_depth) {
431                 se_depth--;
432                 *se = parent_entity(*se);
433         }
434
435         while (pse_depth > se_depth) {
436                 pse_depth--;
437                 *pse = parent_entity(*pse);
438         }
439
440         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
441                 *se = parent_entity(*se);
442                 *pse = parent_entity(*pse);
443         }
444 }
445
446 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
447
448 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
449 {
450         return container_of(se, struct task_struct, se);
451 }
452
453 #define for_each_sched_entity(se) \
454                 for (; se; se = NULL)
455
456 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
457 {
458         return &task_rq(p)->cfs;
459 }
460
461 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
462 {
463         struct task_struct *p = task_of(se);
464         struct rq *rq = task_rq(p);
465
466         return &rq->cfs;
467 }
468
469 /* runqueue "owned" by this group */
470 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
471 {
472         return NULL;
473 }
474
475 static inline void cfs_rq_tg_path(struct cfs_rq *cfs_rq, char *path, int len)
476 {
477         if (path)
478                 strlcpy(path, "(null)", len);
479 }
480
481 static inline bool list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
482 {
483         return true;
484 }
485
486 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
487 {
488 }
489
490 static inline void assert_list_leaf_cfs_rq(struct rq *rq)
491 {
492 }
493
494 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)      \
495                 for (cfs_rq = &rq->cfs, pos = NULL; cfs_rq; cfs_rq = pos)
496
497 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
498 {
499         return NULL;
500 }
501
502 static inline void
503 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
504 {
505 }
506
507 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
508
509 static __always_inline
510 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
511
512 /**************************************************************
513  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
514  */
515
516 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
517 {
518         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
519         if (delta > 0)
520                 max_vruntime = vruntime;
521
522         return max_vruntime;
523 }
524
525 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
526 {
527         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
528         if (delta < 0)
529                 min_vruntime = vruntime;
530
531         return min_vruntime;
532 }
533
534 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
535                                 struct sched_entity *b)
536 {
537         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
538 }
539
540 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
541 {
542         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
543         struct rb_node *leftmost = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
544
545         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
546
547         if (curr) {
548                 if (curr->on_rq)
549                         vruntime = curr->vruntime;
550                 else
551                         curr = NULL;
552         }
553
554         if (leftmost) { /* non-empty tree */
555                 struct sched_entity *se;
556                 se = rb_entry(leftmost, struct sched_entity, run_node);
557
558                 if (!curr)
559                         vruntime = se->vruntime;
560                 else
561                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
562         }
563
564         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
565         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
566 #ifndef CONFIG_64BIT
567         smp_wmb();
568         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
569 #endif
570 }
571
572 /*
573  * Enqueue an entity into the rb-tree:
574  */
575 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
576 {
577         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_root.rb_node;
578         struct rb_node *parent = NULL;
579         struct sched_entity *entry;
580         bool leftmost = true;
581
582         /*
583          * Find the right place in the rbtree:
584          */
585         while (*link) {
586                 parent = *link;
587                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
588                 /*
589                  * We dont care about collisions. Nodes with
590                  * the same key stay together.
591                  */
592                 if (entity_before(se, entry)) {
593                         link = &parent->rb_left;
594                 } else {
595                         link = &parent->rb_right;
596                         leftmost = false;
597                 }
598         }
599
600         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
601         rb_insert_color_cached(&se->run_node,
602                                &cfs_rq->tasks_timeline, leftmost);
603 }
604
605 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
606 {
607         rb_erase_cached(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
608 }
609
610 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
611 {
612         struct rb_node *left = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
613
614         if (!left)
615                 return NULL;
616
617         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
618 }
619
620 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
621 {
622         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
623
624         if (!next)
625                 return NULL;
626
627         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
628 }
629
630 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
631 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
632 {
633         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline.rb_root);
634
635         if (!last)
636                 return NULL;
637
638         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
639 }
640
641 /**************************************************************
642  * Scheduling class statistics methods:
643  */
644
645 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
646                 void *buffer, size_t *lenp, loff_t *ppos)
647 {
648         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
649         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
650
651         if (ret || !write)
652                 return ret;
653
654         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
655                                         sysctl_sched_min_granularity);
656
657 #define WRT_SYSCTL(name) \
658         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
659         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
660         WRT_SYSCTL(sched_latency);
661         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
662 #undef WRT_SYSCTL
663
664         return 0;
665 }
666 #endif
667
668 /*
669  * delta /= w
670  */
671 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
672 {
673         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
674                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
675
676         return delta;
677 }
678
679 /*
680  * The idea is to set a period in which each task runs once.
681  *
682  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
683  * this period because otherwise the slices get too small.
684  *
685  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
686  */
687 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
688 {
689         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
690                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
691         else
692                 return sysctl_sched_latency;
693 }
694
695 /*
696  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
697  * proportional to the weight.
698  *
699  * s = p*P[w/rw]
700  */
701 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
702 {
703         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
704
705         for_each_sched_entity(se) {
706                 struct load_weight *load;
707                 struct load_weight lw;
708
709                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
710                 load = &cfs_rq->load;
711
712                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
713                         lw = cfs_rq->load;
714
715                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
716                         load = &lw;
717                 }
718                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
719         }
720         return slice;
721 }
722
723 /*
724  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
725  *
726  * vs = s/w
727  */
728 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
729 {
730         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
731 }
732
733 #include "pelt.h"
734 #ifdef CONFIG_SMP
735
736 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev_cpu, int cpu);
737 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
738 static unsigned long capacity_of(int cpu);
739
740 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
741 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
742 {
743         struct sched_avg *sa = &se->avg;
744
745         memset(sa, 0, sizeof(*sa));
746
747         /*
748          * Tasks are initialized with full load to be seen as heavy tasks until
749          * they get a chance to stabilize to their real load level.
750          * Group entities are initialized with zero load to reflect the fact that
751          * nothing has been attached to the task group yet.
752          */
753         if (entity_is_task(se))
754                 sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
755
756         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
757 }
758
759 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
760
761 /*
762  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
763  * based on the cfs_rq's current util_avg:
764  *
765  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
766  *
767  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
768  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
769  * as when the series is a harmonic series.
770  *
771  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
772  * only 1/2 of the left utilization budget:
773  *
774  *   util_avg_cap = (cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
775  *
776  * where n denotes the nth task and cpu_scale the CPU capacity.
777  *
778  * For example, for a CPU with 1024 of capacity, a simplest series from
779  * the beginning would be like:
780  *
781  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
782  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
783  *
784  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
785  * if util_avg > util_avg_cap.
786  */
787 void post_init_entity_util_avg(struct task_struct *p)
788 {
789         struct sched_entity *se = &p->se;
790         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
791         struct sched_avg *sa = &se->avg;
792         long cpu_scale = arch_scale_cpu_capacity(cpu_of(rq_of(cfs_rq)));
793         long cap = (long)(cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
794
795         if (cap > 0) {
796                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
797                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
798                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
799
800                         if (sa->util_avg > cap)
801                                 sa->util_avg = cap;
802                 } else {
803                         sa->util_avg = cap;
804                 }
805         }
806
807         sa->runnable_avg = sa->util_avg;
808
809         if (p->sched_class != &fair_sched_class) {
810                 /*
811                  * For !fair tasks do:
812                  *
813                 update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
814                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
815                 switched_from_fair(rq, p);
816                  *
817                  * such that the next switched_to_fair() has the
818                  * expected state.
819                  */
820                 se->avg.last_update_time = cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
821                 return;
822         }
823
824         attach_entity_cfs_rq(se);
825 }
826
827 #else /* !CONFIG_SMP */
828 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
829 {
830 }
831 void post_init_entity_util_avg(struct task_struct *p)
832 {
833 }
834 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
835 {
836 }
837 #endif /* CONFIG_SMP */
838
839 /*
840  * Update the current task's runtime statistics.
841  */
842 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
843 {
844         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
845         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
846         u64 delta_exec;
847
848         if (unlikely(!curr))
849                 return;
850
851         delta_exec = now - curr->exec_start;
852         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
853                 return;
854
855         curr->exec_start = now;
856
857         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
858                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
859
860         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
861         schedstat_add(cfs_rq->exec_clock, delta_exec);
862
863         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
864         update_min_vruntime(cfs_rq);
865
866         if (entity_is_task(curr)) {
867                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
868
869                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
870                 cgroup_account_cputime(curtask, delta_exec);
871                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
872         }
873
874         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
875 }
876
877 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
878 {
879         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
880 }
881
882 static inline void
883 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
884 {
885         u64 wait_start, prev_wait_start;
886
887         if (!schedstat_enabled())
888                 return;
889
890         wait_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
891         prev_wait_start = schedstat_val(se->statistics.wait_start);
892
893         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)) &&
894             likely(wait_start > prev_wait_start))
895                 wait_start -= prev_wait_start;
896
897         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, wait_start);
898 }
899
900 static inline void
901 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
902 {
903         struct task_struct *p;
904         u64 delta;
905
906         if (!schedstat_enabled())
907                 return;
908
909         delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - schedstat_val(se->statistics.wait_start);
910
911         if (entity_is_task(se)) {
912                 p = task_of(se);
913                 if (task_on_rq_migrating(p)) {
914                         /*
915                          * Preserve migrating task's wait time so wait_start
916                          * time stamp can be adjusted to accumulate wait time
917                          * prior to migration.
918                          */
919                         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, delta);
920                         return;
921                 }
922                 trace_sched_stat_wait(p, delta);
923         }
924
925         __schedstat_set(se->statistics.wait_max,
926                       max(schedstat_val(se->statistics.wait_max), delta));
927         __schedstat_inc(se->statistics.wait_count);
928         __schedstat_add(se->statistics.wait_sum, delta);
929         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
930 }
931
932 static inline void
933 update_stats_enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
934 {
935         struct task_struct *tsk = NULL;
936         u64 sleep_start, block_start;
937
938         if (!schedstat_enabled())
939                 return;
940
941         sleep_start = schedstat_val(se->statistics.sleep_start);
942         block_start = schedstat_val(se->statistics.block_start);
943
944         if (entity_is_task(se))
945                 tsk = task_of(se);
946
947         if (sleep_start) {
948                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - sleep_start;
949
950                 if ((s64)delta < 0)
951                         delta = 0;
952
953                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.sleep_max)))
954                         __schedstat_set(se->statistics.sleep_max, delta);
955
956                 __schedstat_set(se->statistics.sleep_start, 0);
957                 __schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
958
959                 if (tsk) {
960                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
961                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
962                 }
963         }
964         if (block_start) {
965                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - block_start;
966
967                 if ((s64)delta < 0)
968                         delta = 0;
969
970                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.block_max)))
971                         __schedstat_set(se->statistics.block_max, delta);
972
973                 __schedstat_set(se->statistics.block_start, 0);
974                 __schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
975
976                 if (tsk) {
977                         if (tsk->in_iowait) {
978                                 __schedstat_add(se->statistics.iowait_sum, delta);
979                                 __schedstat_inc(se->statistics.iowait_count);
980                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
981                         }
982
983                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
984
985                         /*
986                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
987                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
988                          * amount of time that the task spent sleeping:
989                          */
990                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
991                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
992                                                 (void *)get_wchan(tsk),
993                                                 delta >> 20);
994                         }
995                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
996                 }
997         }
998 }
999
1000 /*
1001  * Task is being enqueued - update stats:
1002  */
1003 static inline void
1004 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
1005 {
1006         if (!schedstat_enabled())
1007                 return;
1008
1009         /*
1010          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
1011          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
1012          */
1013         if (se != cfs_rq->curr)
1014                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
1015
1016         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
1017                 update_stats_enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
1018 }
1019
1020 static inline void
1021 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
1022 {
1023
1024         if (!schedstat_enabled())
1025                 return;
1026
1027         /*
1028          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
1029          * waiting task:
1030          */
1031         if (se != cfs_rq->curr)
1032                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
1033
1034         if ((flags & DEQUEUE_SLEEP) && entity_is_task(se)) {
1035                 struct task_struct *tsk = task_of(se);
1036
1037                 if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
1038                         __schedstat_set(se->statistics.sleep_start,
1039                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1040                 if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
1041                         __schedstat_set(se->statistics.block_start,
1042                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1043         }
1044 }
1045
1046 /*
1047  * We are picking a new current task - update its stats:
1048  */
1049 static inline void
1050 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1051 {
1052         /*
1053          * We are starting a new run period:
1054          */
1055         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
1056 }
1057
1058 /**************************************************
1059  * Scheduling class queueing methods:
1060  */
1061
1062 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1063 /*
1064  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
1065  * calculated based on the tasks virtual memory size and
1066  * numa_balancing_scan_size.
1067  */
1068 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
1069 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
1070
1071 /* Portion of address space to scan in MB */
1072 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
1073
1074 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
1075 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
1076
1077 struct numa_group {
1078         refcount_t refcount;
1079
1080         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
1081         int nr_tasks;
1082         pid_t gid;
1083         int active_nodes;
1084
1085         struct rcu_head rcu;
1086         unsigned long total_faults;
1087         unsigned long max_faults_cpu;
1088         /*
1089          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
1090          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
1091          * more by CPU use than by memory faults.
1092          */
1093         unsigned long *faults_cpu;
1094         unsigned long faults[];
1095 };
1096
1097 /*
1098  * For functions that can be called in multiple contexts that permit reading
1099  * ->numa_group (see struct task_struct for locking rules).
1100  */
1101 static struct numa_group *deref_task_numa_group(struct task_struct *p)
1102 {
1103         return rcu_dereference_check(p->numa_group, p == current ||
1104                 (lockdep_is_held(&task_rq(p)->lock) && !READ_ONCE(p->on_cpu)));
1105 }
1106
1107 static struct numa_group *deref_curr_numa_group(struct task_struct *p)
1108 {
1109         return rcu_dereference_protected(p->numa_group, p == current);
1110 }
1111
1112 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng);
1113 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng);
1114
1115 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
1116 {
1117         unsigned long rss = 0;
1118         unsigned long nr_scan_pages;
1119
1120         /*
1121          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
1122          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
1123          * on resident pages
1124          */
1125         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
1126         rss = get_mm_rss(p->mm);
1127         if (!rss)
1128                 rss = nr_scan_pages;
1129
1130         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
1131         return rss / nr_scan_pages;
1132 }
1133
1134 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
1135 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
1136
1137 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
1138 {
1139         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
1140         unsigned int scan, floor;
1141         unsigned int windows = 1;
1142
1143         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
1144                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
1145         floor = 1000 / windows;
1146
1147         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
1148         return max_t(unsigned int, floor, scan);
1149 }
1150
1151 static unsigned int task_scan_start(struct task_struct *p)
1152 {
1153         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1154         unsigned long period = smin;
1155         struct numa_group *ng;
1156
1157         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1158         rcu_read_lock();
1159         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
1160         if (ng) {
1161                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1162                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1163
1164                 period *= refcount_read(&ng->refcount);
1165                 period *= shared + 1;
1166                 period /= private + shared + 1;
1167         }
1168         rcu_read_unlock();
1169
1170         return max(smin, period);
1171 }
1172
1173 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
1174 {
1175         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1176         unsigned long smax;
1177         struct numa_group *ng;
1178
1179         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
1180         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
1181
1182         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1183         ng = deref_curr_numa_group(p);
1184         if (ng) {
1185                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1186                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1187                 unsigned long period = smax;
1188
1189                 period *= refcount_read(&ng->refcount);
1190                 period *= shared + 1;
1191                 period /= private + shared + 1;
1192
1193                 smax = max(smax, period);
1194         }
1195
1196         return max(smin, smax);
1197 }
1198
1199 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1200 {
1201         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE);
1202         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1203 }
1204
1205 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1206 {
1207         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE);
1208         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1209 }
1210
1211 /* Shared or private faults. */
1212 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1213
1214 /* Memory and CPU locality */
1215 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1216
1217 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1218 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1219
1220 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1221 {
1222         struct numa_group *ng;
1223         pid_t gid = 0;
1224
1225         rcu_read_lock();
1226         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
1227         if (ng)
1228                 gid = ng->gid;
1229         rcu_read_unlock();
1230
1231         return gid;
1232 }
1233
1234 /*
1235  * The averaged statistics, shared & private, memory & CPU,
1236  * occupy the first half of the array. The second half of the
1237  * array is for current counters, which are averaged into the
1238  * first set by task_numa_placement.
1239  */
1240 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1241 {
1242         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1243 }
1244
1245 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1246 {
1247         if (!p->numa_faults)
1248                 return 0;
1249
1250         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1251                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1252 }
1253
1254 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1255 {
1256         struct numa_group *ng = deref_task_numa_group(p);
1257
1258         if (!ng)
1259                 return 0;
1260
1261         return ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1262                 ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1263 }
1264
1265 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1266 {
1267         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1268                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1269 }
1270
1271 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng)
1272 {
1273         unsigned long faults = 0;
1274         int node;
1275
1276         for_each_online_node(node) {
1277                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
1278         }
1279
1280         return faults;
1281 }
1282
1283 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng)
1284 {
1285         unsigned long faults = 0;
1286         int node;
1287
1288         for_each_online_node(node) {
1289                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
1290         }
1291
1292         return faults;
1293 }
1294
1295 /*
1296  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1297  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1298  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1299  */
1300 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1301
1302 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1303 {
1304         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1305 }
1306
1307 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1308 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1309                                         int maxdist, bool task)
1310 {
1311         unsigned long score = 0;
1312         int node;
1313
1314         /*
1315          * All nodes are directly connected, and the same distance
1316          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1317          */
1318         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1319                 return 0;
1320
1321         /*
1322          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1323          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1324          */
1325         for_each_online_node(node) {
1326                 unsigned long faults;
1327                 int dist = node_distance(nid, node);
1328
1329                 /*
1330                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1331                  * for placement; nid was already counted.
1332                  */
1333                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
1334                         continue;
1335
1336                 /*
1337                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1338                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1339                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1340                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1341                  * of each group. Skip other nodes.
1342                  */
1343                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1344                                         dist >= maxdist)
1345                         continue;
1346
1347                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1348                 if (task)
1349                         faults = task_faults(p, node);
1350                 else
1351                         faults = group_faults(p, node);
1352
1353                 /*
1354                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1355                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1356                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1357                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1358                  * The further away a node is, the less the faults count.
1359                  * This seems to result in good task placement.
1360                  */
1361                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1362                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1363                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1364                 }
1365
1366                 score += faults;
1367         }
1368
1369         return score;
1370 }
1371
1372 /*
1373  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1374  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1375  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1376  * evenly spread out between numa nodes.
1377  */
1378 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1379                                         int dist)
1380 {
1381         unsigned long faults, total_faults;
1382
1383         if (!p->numa_faults)
1384                 return 0;
1385
1386         total_faults = p->total_numa_faults;
1387
1388         if (!total_faults)
1389                 return 0;
1390
1391         faults = task_faults(p, nid);
1392         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1393
1394         return 1000 * faults / total_faults;
1395 }
1396
1397 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1398                                          int dist)
1399 {
1400         struct numa_group *ng = deref_task_numa_group(p);
1401         unsigned long faults, total_faults;
1402
1403         if (!ng)
1404                 return 0;
1405
1406         total_faults = ng->total_faults;
1407
1408         if (!total_faults)
1409                 return 0;
1410
1411         faults = group_faults(p, nid);
1412         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1413
1414         return 1000 * faults / total_faults;
1415 }
1416
1417 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1418                                 int src_nid, int dst_cpu)
1419 {
1420         struct numa_group *ng = deref_curr_numa_group(p);
1421         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1422         int last_cpupid, this_cpupid;
1423
1424         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1425         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1426
1427         /*
1428          * Allow first faults or private faults to migrate immediately early in
1429          * the lifetime of a task. The magic number 4 is based on waiting for
1430          * two full passes of the "multi-stage node selection" test that is
1431          * executed below.
1432          */
1433         if ((p->numa_preferred_nid == NUMA_NO_NODE || p->numa_scan_seq <= 4) &&
1434             (cpupid_pid_unset(last_cpupid) || cpupid_match_pid(p, last_cpupid)))
1435                 return true;
1436
1437         /*
1438          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1439          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1440          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1441          *
1442          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1443          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1444          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1445          *
1446          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1447          * same result twice in a row, given these samples are fully
1448          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1449          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1450          *
1451          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1452          * act on an unlikely task<->page relation.
1453          */
1454         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1455                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1456                 return false;
1457
1458         /* Always allow migrate on private faults */
1459         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1460                 return true;
1461
1462         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1463         if (!ng)
1464                 return true;
1465
1466         /*
1467          * Destination node is much more heavily used than the source
1468          * node? Allow migration.
1469          */
1470         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1471                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1472                 return true;
1473
1474         /*
1475          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1476          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1477          *
1478          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1479          * --------------- * - > ---------------
1480          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1481          */
1482         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1483                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1484 }
1485
1486 /*
1487  * 'numa_type' describes the node at the moment of load balancing.
1488  */
1489 enum numa_type {
1490         /* The node has spare capacity that can be used to run more tasks.  */
1491         node_has_spare = 0,
1492         /*
1493          * The node is fully used and the tasks don't compete for more CPU
1494          * cycles. Nevertheless, some tasks might wait before running.
1495          */
1496         node_fully_busy,
1497         /*
1498          * The node is overloaded and can't provide expected CPU cycles to all
1499          * tasks.
1500          */
1501         node_overloaded
1502 };
1503
1504 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1505 struct numa_stats {
1506         unsigned long load;
1507         unsigned long runnable;
1508         unsigned long util;
1509         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1510         unsigned long compute_capacity;
1511         unsigned int nr_running;
1512         unsigned int weight;
1513         enum numa_type node_type;
1514         int idle_cpu;
1515 };
1516
1517 static inline bool is_core_idle(int cpu)
1518 {
1519 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
1520         int sibling;
1521
1522         for_each_cpu(sibling, cpu_smt_mask(cpu)) {
1523                 if (cpu == sibling)
1524                         continue;
1525
1526                 if (!idle_cpu(cpu))
1527                         return false;
1528         }
1529 #endif
1530
1531         return true;
1532 }
1533
1534 struct task_numa_env {
1535         struct task_struct *p;
1536
1537         int src_cpu, src_nid;
1538         int dst_cpu, dst_nid;
1539
1540         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1541
1542         int imbalance_pct;
1543         int dist;
1544
1545         struct task_struct *best_task;
1546         long best_imp;
1547         int best_cpu;
1548 };
1549
1550 static unsigned long cpu_load(struct rq *rq);
1551 static unsigned long cpu_runnable(struct rq *rq);
1552 static unsigned long cpu_util(int cpu);
1553 static inline long adjust_numa_imbalance(int imbalance, int nr_running);
1554
1555 static inline enum
1556 numa_type numa_classify(unsigned int imbalance_pct,
1557                          struct numa_stats *ns)
1558 {
1559         if ((ns->nr_running > ns->weight) &&
1560             (((ns->compute_capacity * 100) < (ns->util * imbalance_pct)) ||
1561              ((ns->compute_capacity * imbalance_pct) < (ns->runnable * 100))))
1562                 return node_overloaded;
1563
1564         if ((ns->nr_running < ns->weight) ||
1565             (((ns->compute_capacity * 100) > (ns->util * imbalance_pct)) &&
1566              ((ns->compute_capacity * imbalance_pct) > (ns->runnable * 100))))
1567                 return node_has_spare;
1568
1569         return node_fully_busy;
1570 }
1571
1572 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
1573 /* Forward declarations of select_idle_sibling helpers */
1574 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def);
1575 static inline int numa_idle_core(int idle_core, int cpu)
1576 {
1577         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present) ||
1578             idle_core >= 0 || !test_idle_cores(cpu, false))
1579                 return idle_core;
1580
1581         /*
1582          * Prefer cores instead of packing HT siblings
1583          * and triggering future load balancing.
1584          */
1585         if (is_core_idle(cpu))
1586                 idle_core = cpu;
1587
1588         return idle_core;
1589 }
1590 #else
1591 static inline int numa_idle_core(int idle_core, int cpu)
1592 {
1593         return idle_core;
1594 }
1595 #endif
1596
1597 /*
1598  * Gather all necessary information to make NUMA balancing placement
1599  * decisions that are compatible with standard load balancer. This
1600  * borrows code and logic from update_sg_lb_stats but sharing a
1601  * common implementation is impractical.
1602  */
1603 static void update_numa_stats(struct task_numa_env *env,
1604                               struct numa_stats *ns, int nid,
1605                               bool find_idle)
1606 {
1607         int cpu, idle_core = -1;
1608
1609         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1610         ns->idle_cpu = -1;
1611
1612         rcu_read_lock();
1613         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1614                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1615
1616                 ns->load += cpu_load(rq);
1617                 ns->runnable += cpu_runnable(rq);
1618                 ns->util += cpu_util(cpu);
1619                 ns->nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
1620                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1621
1622                 if (find_idle && !rq->nr_running && idle_cpu(cpu)) {
1623                         if (READ_ONCE(rq->numa_migrate_on) ||
1624                             !cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr))
1625                                 continue;
1626
1627                         if (ns->idle_cpu == -1)
1628                                 ns->idle_cpu = cpu;
1629
1630                         idle_core = numa_idle_core(idle_core, cpu);
1631                 }
1632         }
1633         rcu_read_unlock();
1634
1635         ns->weight = cpumask_weight(cpumask_of_node(nid));
1636
1637         ns->node_type = numa_classify(env->imbalance_pct, ns);
1638
1639         if (idle_core >= 0)
1640                 ns->idle_cpu = idle_core;
1641 }
1642
1643 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1644                              struct task_struct *p, long imp)
1645 {
1646         struct rq *rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1647
1648         /* Check if run-queue part of active NUMA balance. */
1649         if (env->best_cpu != env->dst_cpu && xchg(&rq->numa_migrate_on, 1)) {
1650                 int cpu;
1651                 int start = env->dst_cpu;
1652
1653                 /* Find alternative idle CPU. */
1654                 for_each_cpu_wrap(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid), start) {
1655                         if (cpu == env->best_cpu || !idle_cpu(cpu) ||
1656                             !cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr)) {
1657                                 continue;
1658                         }
1659
1660                         env->dst_cpu = cpu;
1661                         rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1662                         if (!xchg(&rq->numa_migrate_on, 1))
1663                                 goto assign;
1664                 }
1665
1666                 /* Failed to find an alternative idle CPU */
1667                 return;
1668         }
1669
1670 assign:
1671         /*
1672          * Clear previous best_cpu/rq numa-migrate flag, since task now
1673          * found a better CPU to move/swap.
1674          */
1675         if (env->best_cpu != -1 && env->best_cpu != env->dst_cpu) {
1676                 rq = cpu_rq(env->best_cpu);
1677                 WRITE_ONCE(rq->numa_migrate_on, 0);
1678         }
1679
1680         if (env->best_task)
1681                 put_task_struct(env->best_task);
1682         if (p)
1683                 get_task_struct(p);
1684
1685         env->best_task = p;
1686         env->best_imp = imp;
1687         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1688 }
1689
1690 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1691                                 struct task_numa_env *env)
1692 {
1693         long imb, old_imb;
1694         long orig_src_load, orig_dst_load;
1695         long src_capacity, dst_capacity;
1696
1697         /*
1698          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1699          *
1700          * src_load        dst_load
1701          * ------------ vs ---------
1702          * src_capacity    dst_capacity
1703          */
1704         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1705         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1706
1707         imb = abs(dst_load * src_capacity - src_load * dst_capacity);
1708
1709         orig_src_load = env->src_stats.load;
1710         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1711
1712         old_imb = abs(orig_dst_load * src_capacity - orig_src_load * dst_capacity);
1713
1714         /* Would this change make things worse? */
1715         return (imb > old_imb);
1716 }
1717
1718 /*
1719  * Maximum NUMA importance can be 1998 (2*999);
1720  * SMALLIMP @ 30 would be close to 1998/64.
1721  * Used to deter task migration.
1722  */
1723 #define SMALLIMP        30
1724
1725 /*
1726  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1727  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1728  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1729  * be exchanged with the source task
1730  */
1731 static bool task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1732                               long taskimp, long groupimp, bool maymove)
1733 {
1734         struct numa_group *cur_ng, *p_ng = deref_curr_numa_group(env->p);
1735         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1736         long imp = p_ng ? groupimp : taskimp;
1737         struct task_struct *cur;
1738         long src_load, dst_load;
1739         int dist = env->dist;
1740         long moveimp = imp;
1741         long load;
1742         bool stopsearch = false;
1743
1744         if (READ_ONCE(dst_rq->numa_migrate_on))
1745                 return false;
1746
1747         rcu_read_lock();
1748         cur = rcu_dereference(dst_rq->curr);
1749         if (cur && ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur)))
1750                 cur = NULL;
1751
1752         /*
1753          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1754          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1755          */
1756         if (cur == env->p) {
1757                 stopsearch = true;
1758                 goto unlock;
1759         }
1760
1761         if (!cur) {
1762                 if (maymove && moveimp >= env->best_imp)
1763                         goto assign;
1764                 else
1765                         goto unlock;
1766         }
1767
1768         /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu. */
1769         if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, cur->cpus_ptr))
1770                 goto unlock;
1771
1772         /*
1773          * Skip this swap candidate if it is not moving to its preferred
1774          * node and the best task is.
1775          */
1776         if (env->best_task &&
1777             env->best_task->numa_preferred_nid == env->src_nid &&
1778             cur->numa_preferred_nid != env->src_nid) {
1779                 goto unlock;
1780         }
1781
1782         /*
1783          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1784          * source and destination node. Calculate the total differential for
1785          * the source task and potential destination task. The more negative
1786          * the value is, the more remote accesses that would be expected to
1787          * be incurred if the tasks were swapped.
1788          *
1789          * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1790          * in any group then look only at task weights.
1791          */
1792         cur_ng = rcu_dereference(cur->numa_group);
1793         if (cur_ng == p_ng) {
1794                 imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1795                       task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1796                 /*
1797                  * Add some hysteresis to prevent swapping the
1798                  * tasks within a group over tiny differences.
1799                  */
1800                 if (cur_ng)
1801                         imp -= imp / 16;
1802         } else {
1803                 /*
1804                  * Compare the group weights. If a task is all by itself
1805                  * (not part of a group), use the task weight instead.
1806                  */
1807                 if (cur_ng && p_ng)
1808                         imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1809                                group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1810                 else
1811                         imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1812                                task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1813         }
1814
1815         /* Discourage picking a task already on its preferred node */
1816         if (cur->numa_preferred_nid == env->dst_nid)
1817                 imp -= imp / 16;
1818
1819         /*
1820          * Encourage picking a task that moves to its preferred node.
1821          * This potentially makes imp larger than it's maximum of
1822          * 1998 (see SMALLIMP and task_weight for why) but in this
1823          * case, it does not matter.
1824          */
1825         if (cur->numa_preferred_nid == env->src_nid)
1826                 imp += imp / 8;
1827
1828         if (maymove && moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1829                 imp = moveimp;
1830                 cur = NULL;
1831                 goto assign;
1832         }
1833
1834         /*
1835          * Prefer swapping with a task moving to its preferred node over a
1836          * task that is not.
1837          */
1838         if (env->best_task && cur->numa_preferred_nid == env->src_nid &&
1839             env->best_task->numa_preferred_nid != env->src_nid) {
1840                 goto assign;
1841         }
1842
1843         /*
1844          * If the NUMA importance is less than SMALLIMP,
1845          * task migration might only result in ping pong
1846          * of tasks and also hurt performance due to cache
1847          * misses.
1848          */
1849         if (imp < SMALLIMP || imp <= env->best_imp + SMALLIMP / 2)
1850                 goto unlock;
1851
1852         /*
1853          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1854          */
1855         load = task_h_load(env->p) - task_h_load(cur);
1856         if (!load)
1857                 goto assign;
1858
1859         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1860         src_load = env->src_stats.load - load;
1861
1862         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1863                 goto unlock;
1864
1865 assign:
1866         /* Evaluate an idle CPU for a task numa move. */
1867         if (!cur) {
1868                 int cpu = env->dst_stats.idle_cpu;
1869
1870                 /* Nothing cached so current CPU went idle since the search. */
1871                 if (cpu < 0)
1872                         cpu = env->dst_cpu;
1873
1874                 /*
1875                  * If the CPU is no longer truly idle and the previous best CPU
1876                  * is, keep using it.
1877                  */
1878                 if (!idle_cpu(cpu) && env->best_cpu >= 0 &&
1879                     idle_cpu(env->best_cpu)) {
1880                         cpu = env->best_cpu;
1881                 }
1882
1883                 env->dst_cpu = cpu;
1884         }
1885
1886         task_numa_assign(env, cur, imp);
1887
1888         /*
1889          * If a move to idle is allowed because there is capacity or load
1890          * balance improves then stop the search. While a better swap
1891          * candidate may exist, a search is not free.
1892          */
1893         if (maymove && !cur && env->best_cpu >= 0 && idle_cpu(env->best_cpu))
1894                 stopsearch = true;
1895
1896         /*
1897          * If a swap candidate must be identified and the current best task
1898          * moves its preferred node then stop the search.
1899          */
1900         if (!maymove && env->best_task &&
1901             env->best_task->numa_preferred_nid == env->src_nid) {
1902                 stopsearch = true;
1903         }
1904 unlock:
1905         rcu_read_unlock();
1906
1907         return stopsearch;
1908 }
1909
1910 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1911                                 long taskimp, long groupimp)
1912 {
1913         bool maymove = false;
1914         int cpu;
1915
1916         /*
1917          * If dst node has spare capacity, then check if there is an
1918          * imbalance that would be overruled by the load balancer.
1919          */
1920         if (env->dst_stats.node_type == node_has_spare) {
1921                 unsigned int imbalance;
1922                 int src_running, dst_running;
1923
1924                 /*
1925                  * Would movement cause an imbalance? Note that if src has
1926                  * more running tasks that the imbalance is ignored as the
1927                  * move improves the imbalance from the perspective of the
1928                  * CPU load balancer.
1929                  * */
1930                 src_running = env->src_stats.nr_running - 1;
1931                 dst_running = env->dst_stats.nr_running + 1;
1932                 imbalance = max(0, dst_running - src_running);
1933                 imbalance = adjust_numa_imbalance(imbalance, dst_running);
1934
1935                 /* Use idle CPU if there is no imbalance */
1936                 if (!imbalance) {
1937                         maymove = true;
1938                         if (env->dst_stats.idle_cpu >= 0) {
1939                                 env->dst_cpu = env->dst_stats.idle_cpu;
1940                                 task_numa_assign(env, NULL, 0);
1941                                 return;
1942                         }
1943                 }
1944         } else {
1945                 long src_load, dst_load, load;
1946                 /*
1947                  * If the improvement from just moving env->p direction is better
1948                  * than swapping tasks around, check if a move is possible.
1949                  */
1950                 load = task_h_load(env->p);
1951                 dst_load = env->dst_stats.load + load;
1952                 src_load = env->src_stats.load - load;
1953                 maymove = !load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env);
1954         }
1955
1956         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1957                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1958                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr))
1959                         continue;
1960
1961                 env->dst_cpu = cpu;
1962                 if (task_numa_compare(env, taskimp, groupimp, maymove))
1963                         break;
1964         }
1965 }
1966
1967 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1968 {
1969         struct task_numa_env env = {
1970                 .p = p,
1971
1972                 .src_cpu = task_cpu(p),
1973                 .src_nid = task_node(p),
1974
1975                 .imbalance_pct = 112,
1976
1977                 .best_task = NULL,
1978                 .best_imp = 0,
1979                 .best_cpu = -1,
1980         };
1981         unsigned long taskweight, groupweight;
1982         struct sched_domain *sd;
1983         long taskimp, groupimp;
1984         struct numa_group *ng;
1985         struct rq *best_rq;
1986         int nid, ret, dist;
1987
1988         /*
1989          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1990          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1991          *
1992          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1993          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1994          * to satisfy here.
1995          */
1996         rcu_read_lock();
1997         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1998         if (sd)
1999                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
2000         rcu_read_unlock();
2001
2002         /*
2003          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
2004          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
2005          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
2006          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
2007          */
2008         if (unlikely(!sd)) {
2009                 sched_setnuma(p, task_node(p));
2010                 return -EINVAL;
2011         }
2012
2013         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
2014         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
2015         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
2016         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
2017         update_numa_stats(&env, &env.src_stats, env.src_nid, false);
2018         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
2019         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
2020         update_numa_stats(&env, &env.dst_stats, env.dst_nid, true);
2021
2022         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
2023         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
2024
2025         /*
2026          * Look at other nodes in these cases:
2027          * - there is no space available on the preferred_nid
2028          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
2029          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
2030          *   we need to check other locations.
2031          */
2032         ng = deref_curr_numa_group(p);
2033         if (env.best_cpu == -1 || (ng && ng->active_nodes > 1)) {
2034                 for_each_online_node(nid) {
2035                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
2036                                 continue;
2037
2038                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
2039                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
2040                                                 dist != env.dist) {
2041                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
2042                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
2043                         }
2044
2045                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
2046                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
2047                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
2048                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
2049                                 continue;
2050
2051                         env.dist = dist;
2052                         env.dst_nid = nid;
2053                         update_numa_stats(&env, &env.dst_stats, env.dst_nid, true);
2054                         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
2055                 }
2056         }
2057
2058         /*
2059          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
2060          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
2061          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
2062          * settle down.
2063          * A task that migrated to a second choice node will be better off
2064          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
2065          */
2066         if (ng) {
2067                 if (env.best_cpu == -1)
2068                         nid = env.src_nid;
2069                 else
2070                         nid = cpu_to_node(env.best_cpu);
2071
2072                 if (nid != p->numa_preferred_nid)
2073                         sched_setnuma(p, nid);
2074         }
2075
2076         /* No better CPU than the current one was found. */
2077         if (env.best_cpu == -1) {
2078                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, NULL, -1);
2079                 return -EAGAIN;
2080         }
2081
2082         best_rq = cpu_rq(env.best_cpu);
2083         if (env.best_task == NULL) {
2084                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
2085                 WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
2086                 if (ret != 0)
2087                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, NULL, env.best_cpu);
2088                 return ret;
2089         }
2090
2091         ret = migrate_swap(p, env.best_task, env.best_cpu, env.src_cpu);
2092         WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
2093
2094         if (ret != 0)
2095                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_task, env.best_cpu);
2096         put_task_struct(env.best_task);
2097         return ret;
2098 }
2099
2100 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
2101 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
2102 {
2103         unsigned long interval = HZ;
2104
2105         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
2106         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == NUMA_NO_NODE || !p->numa_faults))
2107                 return;
2108
2109         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
2110         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
2111         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
2112
2113         /* Success if task is already running on preferred CPU */
2114         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
2115                 return;
2116
2117         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
2118         task_numa_migrate(p);
2119 }
2120
2121 /*
2122  * Find out how many nodes on the workload is actively running on. Do this by
2123  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
2124  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
2125  * located.
2126  */
2127 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
2128 {
2129         unsigned long faults, max_faults = 0;
2130         int nid, active_nodes = 0;
2131
2132         for_each_online_node(nid) {
2133                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
2134                 if (faults > max_faults)
2135                         max_faults = faults;
2136         }
2137
2138         for_each_online_node(nid) {
2139                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
2140                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
2141                         active_nodes++;
2142         }
2143
2144         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
2145         numa_group->active_nodes = active_nodes;
2146 }
2147
2148 /*
2149  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
2150  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
2151  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
2152  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
2153  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
2154  */
2155 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
2156 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
2157
2158 /*
2159  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
2160  * our memory is already on our local node, or if the majority of
2161  * the page accesses are shared with other processes.
2162  * Otherwise, decrease the scan period.
2163  */
2164 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
2165                         unsigned long shared, unsigned long private)
2166 {
2167         unsigned int period_slot;
2168         int lr_ratio, ps_ratio;
2169         int diff;
2170
2171         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
2172         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
2173
2174         /*
2175          * If there were no record hinting faults then either the task is
2176          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
2177          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
2178          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
2179          * node is overloaded. In either case, scan slower
2180          */
2181         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
2182                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
2183                         p->numa_scan_period << 1);
2184
2185                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
2186                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2187
2188                 return;
2189         }
2190
2191         /*
2192          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
2193          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
2194          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
2195          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
2196          */
2197         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
2198         lr_ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
2199         ps_ratio = (private * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (private + shared);
2200
2201         if (ps_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
2202                 /*
2203                  * Most memory accesses are local. There is no need to
2204                  * do fast NUMA scanning, since memory is already local.
2205                  */
2206                 int slot = ps_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
2207                 if (!slot)
2208                         slot = 1;
2209                 diff = slot * period_slot;
2210         } else if (lr_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
2211                 /*
2212                  * Most memory accesses are shared with other tasks.
2213                  * There is no point in continuing fast NUMA scanning,
2214                  * since other tasks may just move the memory elsewhere.
2215                  */
2216                 int slot = lr_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
2217                 if (!slot)
2218                         slot = 1;
2219                 diff = slot * period_slot;
2220         } else {
2221                 /*
2222                  * Private memory faults exceed (SLOTS-THRESHOLD)/SLOTS,
2223                  * yet they are not on the local NUMA node. Speed up
2224                  * NUMA scanning to get the memory moved over.
2225                  */
2226                 int ratio = max(lr_ratio, ps_ratio);
2227                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
2228         }
2229
2230         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
2231                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
2232         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2233 }
2234
2235 /*
2236  * Get the fraction of time the task has been running since the last
2237  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
2238  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
2239  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
2240  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
2241  */
2242 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
2243 {
2244         u64 runtime, delta, now;
2245         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
2246         now = p->se.exec_start;
2247         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2248
2249         if (p->last_task_numa_placement) {
2250                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
2251                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
2252
2253                 /* Avoid time going backwards, prevent potential divide error: */
2254                 if (unlikely((s64)*period < 0))
2255                         *period = 0;
2256         } else {
2257                 delta = p->se.avg.load_sum;
2258                 *period = LOAD_AVG_MAX;
2259         }
2260
2261         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
2262         p->last_task_numa_placement = now;
2263
2264         return delta;
2265 }
2266
2267 /*
2268  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
2269  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
2270  * otherwise workloads might not converge.
2271  */
2272 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
2273 {
2274         nodemask_t nodes;
2275         int dist;
2276
2277         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
2278         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
2279                 return nid;
2280
2281         /*
2282          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
2283          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
2284          * both the node itself, and on nearby nodes.
2285          */
2286         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
2287                 unsigned long score, max_score = 0;
2288                 int node, max_node = nid;
2289
2290                 dist = sched_max_numa_distance;
2291
2292                 for_each_online_node(node) {
2293                         score = group_weight(p, node, dist);
2294                         if (score > max_score) {
2295                                 max_score = score;
2296                                 max_node = node;
2297                         }
2298                 }
2299                 return max_node;
2300         }
2301
2302         /*
2303          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
2304          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
2305          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
2306          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
2307          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
2308          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
2309          * keep the complexity of the search down.
2310          */
2311         nodes = node_online_map;
2312         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
2313                 unsigned long max_faults = 0;
2314                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
2315                 int a, b;
2316
2317                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
2318                 if (!find_numa_distance(dist))
2319                         continue;
2320
2321                 for_each_node_mask(a, nodes) {
2322                         unsigned long faults = 0;
2323                         nodemask_t this_group;
2324                         nodes_clear(this_group);
2325
2326                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
2327                         for_each_node_mask(b, nodes) {
2328                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
2329                                         faults += group_faults(p, b);
2330                                         node_set(b, this_group);
2331                                         node_clear(b, nodes);
2332                                 }
2333                         }
2334
2335                         /* Remember the top group. */
2336                         if (faults > max_faults) {
2337                                 max_faults = faults;
2338                                 max_group = this_group;
2339                                 /*
2340                                  * subtle: at the smallest distance there is
2341                                  * just one node left in each "group", the
2342                                  * winner is the preferred nid.
2343                                  */
2344                                 nid = a;
2345                         }
2346                 }
2347                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
2348                 if (!max_faults)
2349                         break;
2350                 nodes = max_group;
2351         }
2352         return nid;
2353 }
2354
2355 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
2356 {
2357         int seq, nid, max_nid = NUMA_NO_NODE;
2358         unsigned long max_faults = 0;
2359         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
2360         unsigned long total_faults;
2361         u64 runtime, period;
2362         spinlock_t *group_lock = NULL;
2363         struct numa_group *ng;
2364
2365         /*
2366          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
2367          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
2368          * that the field is read in a single access:
2369          */
2370         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
2371         if (p->numa_scan_seq == seq)
2372                 return;
2373         p->numa_scan_seq = seq;
2374         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2375
2376         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
2377                        p->numa_faults_locality[1];
2378         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
2379
2380         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
2381         ng = deref_curr_numa_group(p);
2382         if (ng) {
2383                 group_lock = &ng->lock;
2384                 spin_lock_irq(group_lock);
2385         }
2386
2387         /* Find the node with the highest number of faults */
2388         for_each_online_node(nid) {
2389                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
2390                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
2391                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
2392                 int priv;
2393
2394                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
2395                         long diff, f_diff, f_weight;
2396
2397                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
2398                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
2399                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
2400                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
2401
2402                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
2403                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
2404                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
2405                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
2406
2407                         /*
2408                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
2409                          * count according to CPU use, instead of by the raw
2410                          * number of faults. Tasks with little runtime have
2411                          * little over-all impact on throughput, and thus their
2412                          * faults are less important.
2413                          */
2414                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
2415                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
2416                                    (total_faults + 1);
2417                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
2418                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
2419
2420                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
2421                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
2422                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
2423                         p->total_numa_faults += diff;
2424                         if (ng) {
2425                                 /*
2426                                  * safe because we can only change our own group
2427                                  *
2428                                  * mem_idx represents the offset for a given
2429                                  * nid and priv in a specific region because it
2430                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2431                                  */
2432                                 ng->faults[mem_idx] += diff;
2433                                 ng->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
2434                                 ng->total_faults += diff;
2435                                 group_faults += ng->faults[mem_idx];
2436                         }
2437                 }
2438
2439                 if (!ng) {
2440                         if (faults > max_faults) {
2441                                 max_faults = faults;
2442                                 max_nid = nid;
2443                         }
2444                 } else if (group_faults > max_faults) {
2445                         max_faults = group_faults;
2446                         max_nid = nid;
2447                 }
2448         }
2449
2450         if (ng) {
2451                 numa_group_count_active_nodes(ng);
2452                 spin_unlock_irq(group_lock);
2453                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_nid);
2454         }
2455
2456         if (max_faults) {
2457                 /* Set the new preferred node */
2458                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2459                         sched_setnuma(p, max_nid);
2460         }
2461
2462         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2463 }
2464
2465 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2466 {
2467         return refcount_inc_not_zero(&grp->refcount);
2468 }
2469
2470 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2471 {
2472         if (refcount_dec_and_test(&grp->refcount))
2473                 kfree_rcu(grp, rcu);
2474 }
2475
2476 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2477                         int *priv)
2478 {
2479         struct numa_group *grp, *my_grp;
2480         struct task_struct *tsk;
2481         bool join = false;
2482         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2483         int i;
2484
2485         if (unlikely(!deref_curr_numa_group(p))) {
2486                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2487                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
2488
2489                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2490                 if (!grp)
2491                         return;
2492
2493                 refcount_set(&grp->refcount, 1);
2494                 grp->active_nodes = 1;
2495                 grp->max_faults_cpu = 0;
2496                 spin_lock_init(&grp->lock);
2497                 grp->gid = p->pid;
2498                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
2499                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
2500                                                 nr_node_ids;
2501
2502                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2503                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2504
2505                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2506
2507                 grp->nr_tasks++;
2508                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2509         }
2510
2511         rcu_read_lock();
2512         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2513
2514         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2515                 goto no_join;
2516
2517         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2518         if (!grp)
2519                 goto no_join;
2520
2521         my_grp = deref_curr_numa_group(p);
2522         if (grp == my_grp)
2523                 goto no_join;
2524
2525         /*
2526          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2527          * the other task will join us.
2528          */
2529         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2530                 goto no_join;
2531
2532         /*
2533          * Tie-break on the grp address.
2534          */
2535         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2536                 goto no_join;
2537
2538         /* Always join threads in the same process. */
2539         if (tsk->mm == current->mm)
2540                 join = true;
2541
2542         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2543         if (flags & TNF_SHARED)
2544                 join = true;
2545
2546         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2547         *priv = !join;
2548
2549         if (join && !get_numa_group(grp))
2550                 goto no_join;
2551
2552         rcu_read_unlock();
2553
2554         if (!join)
2555                 return;
2556
2557         BUG_ON(irqs_disabled());
2558         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2559
2560         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2561                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2562                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2563         }
2564         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2565         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2566
2567         my_grp->nr_tasks--;
2568         grp->nr_tasks++;
2569
2570         spin_unlock(&my_grp->lock);
2571         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2572
2573         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2574
2575         put_numa_group(my_grp);
2576         return;
2577
2578 no_join:
2579         rcu_read_unlock();
2580         return;
2581 }
2582
2583 /*
2584  * Get rid of NUMA staticstics associated with a task (either current or dead).
2585  * If @final is set, the task is dead and has reached refcount zero, so we can
2586  * safely free all relevant data structures. Otherwise, there might be
2587  * concurrent reads from places like load balancing and procfs, and we should
2588  * reset the data back to default state without freeing ->numa_faults.
2589  */
2590 void task_numa_free(struct task_struct *p, bool final)
2591 {
2592         /* safe: p either is current or is being freed by current */
2593         struct numa_group *grp = rcu_dereference_raw(p->numa_group);
2594         unsigned long *numa_faults = p->numa_faults;
2595         unsigned long flags;
2596         int i;
2597
2598         if (!numa_faults)
2599                 return;
2600
2601         if (grp) {
2602                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2603                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2604                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2605                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2606
2607                 grp->nr_tasks--;
2608                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2609                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2610                 put_numa_group(grp);
2611         }
2612
2613         if (final) {
2614                 p->numa_faults = NULL;
2615                 kfree(numa_faults);
2616         } else {
2617                 p->total_numa_faults = 0;
2618                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2619                         numa_faults[i] = 0;
2620         }
2621 }
2622
2623 /*
2624  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2625  */
2626 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2627 {
2628         struct task_struct *p = current;
2629         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2630         int cpu_node = task_node(current);
2631         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2632         struct numa_group *ng;
2633         int priv;
2634
2635         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2636                 return;
2637
2638         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2639         if (!p->mm)
2640                 return;
2641
2642         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2643         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2644                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2645                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2646
2647                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2648                 if (!p->numa_faults)
2649                         return;
2650
2651                 p->total_numa_faults = 0;
2652                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2653         }
2654
2655         /*
2656          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2657          * to be private if the accessing pid has not changed
2658          */
2659         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2660                 priv = 1;
2661         } else {
2662                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2663                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2664                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2665         }
2666
2667         /*
2668          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2669          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2670          * actively using should be counted as local. This allows the
2671          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2672          */
2673         ng = deref_curr_numa_group(p);
2674         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
2675                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
2676                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
2677                 local = 1;
2678
2679         /*
2680          * Retry to migrate task to preferred node periodically, in case it
2681          * previously failed, or the scheduler moved us.
2682          */
2683         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry)) {
2684                 task_numa_placement(p);
2685                 numa_migrate_preferred(p);
2686         }
2687
2688         if (migrated)
2689                 p->numa_pages_migrated += pages;
2690         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2691                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2692
2693         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2694         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2695         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2696 }
2697
2698 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2699 {
2700         /*
2701          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2702          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2703          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2704          * much of an issue though, since this is just used for
2705          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2706          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2707          */
2708         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2709         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2710 }
2711
2712 /*
2713  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2714  * Triggered from task_tick_numa().
2715  */
2716 static void task_numa_work(struct callback_head *work)
2717 {
2718         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2719         struct task_struct *p = current;
2720         struct mm_struct *mm = p->mm;
2721         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2722         struct vm_area_struct *vma;
2723         unsigned long start, end;
2724         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2725         long pages, virtpages;
2726
2727         SCHED_WARN_ON(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2728
2729         work->next = work;
2730         /*
2731          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2732          *
2733          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2734          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2735          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2736          * work.
2737          */
2738         if (p->flags & PF_EXITING)
2739                 return;
2740
2741         if (!mm->numa_next_scan) {
2742                 mm->numa_next_scan = now +
2743                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2744         }
2745
2746         /*
2747          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2748          */
2749         migrate = mm->numa_next_scan;
2750         if (time_before(now, migrate))
2751                 return;
2752
2753         if (p->numa_scan_period == 0) {
2754                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2755                 p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
2756         }
2757
2758         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2759         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2760                 return;
2761
2762         /*
2763          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2764          * the next time around.
2765          */
2766         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2767
2768         start = mm->numa_scan_offset;
2769         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2770         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2771         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2772         if (!pages)
2773                 return;
2774
2775
2776         if (!mmap_read_trylock(mm))
2777                 return;
2778         vma = find_vma(mm, start);
2779         if (!vma) {
2780                 reset_ptenuma_scan(p);
2781                 start = 0;
2782                 vma = mm->mmap;
2783         }
2784         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2785                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2786                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2787                         continue;
2788                 }
2789
2790                 /*
2791                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2792                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2793                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2794                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2795                  */
2796                 if (!vma->vm_mm ||
2797                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2798                         continue;
2799
2800                 /*
2801                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2802                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2803                  */
2804                 if (!vma_is_accessible(vma))
2805                         continue;
2806
2807                 do {
2808                         start = max(start, vma->vm_start);
2809                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2810                         end = min(end, vma->vm_end);
2811                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2812
2813                         /*
2814                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2815                          * hpages that have at least one present PTE that
2816                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2817                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2818                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2819                          * areas faster.
2820                          */
2821                         if (nr_pte_updates)
2822                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2823                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2824
2825                         start = end;
2826                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2827                                 goto out;
2828
2829                         cond_resched();
2830                 } while (end != vma->vm_end);
2831         }
2832
2833 out:
2834         /*
2835          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2836          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2837          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2838          * scanner to the start so check it now.
2839          */
2840         if (vma)
2841                 mm->numa_scan_offset = start;
2842         else
2843                 reset_ptenuma_scan(p);
2844         mmap_read_unlock(mm);
2845
2846         /*
2847          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
2848          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
2849          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
2850          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
2851          */
2852         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
2853                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
2854                 p->node_stamp += 32 * diff;
2855         }
2856 }
2857
2858 void init_numa_balancing(unsigned long clone_flags, struct task_struct *p)
2859 {
2860         int mm_users = 0;
2861         struct mm_struct *mm = p->mm;
2862
2863         if (mm) {
2864                 mm_users = atomic_read(&mm->mm_users);
2865                 if (mm_users == 1) {
2866                         mm->numa_next_scan = jiffies + msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2867                         mm->numa_scan_seq = 0;
2868                 }
2869         }
2870         p->node_stamp                   = 0;
2871         p->numa_scan_seq                = mm ? mm->numa_scan_seq : 0;
2872         p->numa_scan_period             = sysctl_numa_balancing_scan_delay;
2873         /* Protect against double add, see task_tick_numa and task_numa_work */
2874         p->numa_work.next               = &p->numa_work;
2875         p->numa_faults                  = NULL;
2876         RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2877         p->last_task_numa_placement     = 0;
2878         p->last_sum_exec_runtime        = 0;
2879
2880         init_task_work(&p->numa_work, task_numa_work);
2881
2882         /* New address space, reset the preferred nid */
2883         if (!(clone_flags & CLONE_VM)) {
2884                 p->numa_preferred_nid = NUMA_NO_NODE;
2885                 return;
2886         }
2887
2888         /*
2889          * New thread, keep existing numa_preferred_nid which should be copied
2890          * already by arch_dup_task_struct but stagger when scans start.
2891          */
2892         if (mm) {
2893                 unsigned int delay;
2894
2895                 delay = min_t(unsigned int, task_scan_max(current),
2896                         current->numa_scan_period * mm_users * NSEC_PER_MSEC);
2897                 delay += 2 * TICK_NSEC;
2898                 p->node_stamp = delay;
2899         }
2900 }
2901
2902 /*
2903  * Drive the periodic memory faults..
2904  */
2905 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2906 {
2907         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2908         u64 period, now;
2909
2910         /*
2911          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2912          */
2913         if ((curr->flags & (PF_EXITING | PF_KTHREAD)) || work->next != work)
2914                 return;
2915
2916         /*
2917          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2918          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2919          * task needs to have done some actual work before we bother with
2920          * NUMA placement.
2921          */
2922         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2923         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2924
2925         if (now > curr->node_stamp + period) {
2926                 if (!curr->node_stamp)
2927                         curr->numa_scan_period = task_scan_start(curr);
2928                 curr->node_stamp += period;
2929
2930                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan))
2931                         task_work_add(curr, work, TWA_RESUME);
2932         }
2933 }
2934
2935 static void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
2936 {
2937         int src_nid = cpu_to_node(task_cpu(p));
2938         int dst_nid = cpu_to_node(new_cpu);
2939
2940         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2941                 return;
2942
2943         if (!p->mm || !p->numa_faults || (p->flags & PF_EXITING))
2944                 return;
2945
2946         if (src_nid == dst_nid)
2947                 return;
2948
2949         /*
2950          * Allow resets if faults have been trapped before one scan
2951          * has completed. This is most likely due to a new task that
2952          * is pulled cross-node due to wakeups or load balancing.
2953          */
2954         if (p->numa_scan_seq) {
2955                 /*
2956                  * Avoid scan adjustments if moving to the preferred
2957                  * node or if the task was not previously running on
2958                  * the preferred node.
2959                  */
2960                 if (dst_nid == p->numa_preferred_nid ||
2961                     (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE &&
2962                         src_nid != p->numa_preferred_nid))
2963                         return;
2964         }
2965
2966         p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
2967 }
2968
2969 #else
2970 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2971 {
2972 }
2973
2974 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2975 {
2976 }
2977
2978 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2979 {
2980 }
2981
2982 static inline void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
2983 {
2984 }
2985
2986 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2987
2988 static void
2989 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2990 {
2991         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2992 #ifdef CONFIG_SMP
2993         if (entity_is_task(se)) {
2994                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2995
2996                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2997                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2998         }
2999 #endif
3000         cfs_rq->nr_running++;
3001 }
3002
3003 static void
3004 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3005 {
3006         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3007 #ifdef CONFIG_SMP
3008         if (entity_is_task(se)) {
3009                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
3010                 list_del_init(&se->group_node);
3011         }
3012 #endif
3013         cfs_rq->nr_running--;
3014 }
3015
3016 /*
3017  * Signed add and clamp on underflow.
3018  *
3019  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
3020  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
3021  * values.
3022  */
3023 #define add_positive(_ptr, _val) do {                           \
3024         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3025         typeof(_val) val = (_val);                              \
3026         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
3027                                                                 \
3028         res = var + val;                                        \
3029                                                                 \
3030         if (val < 0 && res > var)                               \
3031                 res = 0;                                        \
3032                                                                 \
3033         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
3034 } while (0)
3035
3036 /*
3037  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
3038  *
3039  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
3040  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
3041  * values.
3042  */
3043 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
3044         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3045         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
3046         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
3047         res = var - val;                                        \
3048         if (res > var)                                          \
3049                 res = 0;                                        \
3050         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
3051 } while (0)
3052
3053 /*
3054  * Remove and clamp on negative, from a local variable.
3055  *
3056  * A variant of sub_positive(), which does not use explicit load-store
3057  * and is thus optimized for local variable updates.
3058  */
3059 #define lsub_positive(_ptr, _val) do {                          \
3060         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3061         *ptr -= min_t(typeof(*ptr), *ptr, _val);                \
3062 } while (0)
3063
3064 #ifdef CONFIG_SMP
3065 static inline void
3066 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3067 {
3068         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
3069         cfs_rq->avg.load_sum += se_weight(se) * se->avg.load_sum;
3070 }
3071
3072 static inline void
3073 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3074 {
3075         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
3076         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se_weight(se) * se->avg.load_sum);
3077 }
3078 #else
3079 static inline void
3080 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
3081 static inline void
3082 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
3083 #endif
3084
3085 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
3086                             unsigned long weight)
3087 {
3088         if (se->on_rq) {
3089                 /* commit outstanding execution time */
3090                 if (cfs_rq->curr == se)
3091                         update_curr(cfs_rq);
3092                 update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3093         }
3094         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
3095
3096         update_load_set(&se->load, weight);
3097
3098 #ifdef CONFIG_SMP
3099         do {
3100                 u32 divider = get_pelt_divider(&se->avg);
3101
3102                 se->avg.load_avg = div_u64(se_weight(se) * se->avg.load_sum, divider);
3103         } while (0);
3104 #endif
3105
3106         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
3107         if (se->on_rq)
3108                 update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3109
3110 }
3111
3112 void reweight_task(struct task_struct *p, int prio)
3113 {
3114         struct sched_entity *se = &p->se;
3115         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3116         struct load_weight *load = &se->load;
3117         unsigned long weight = scale_load(sched_prio_to_weight[prio]);
3118
3119         reweight_entity(cfs_rq, se, weight);
3120         load->inv_weight = sched_prio_to_wmult[prio];
3121 }
3122
3123 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3124 #ifdef CONFIG_SMP
3125 /*
3126  * All this does is approximate the hierarchical proportion which includes that
3127  * global sum we all love to hate.
3128  *
3129  * That is, the weight of a group entity, is the proportional share of the
3130  * group weight based on the group runqueue weights. That is:
3131  *
3132  *                     tg->weight * grq->load.weight
3133  *   ge->load.weight = -----------------------------               (1)
3134  *                        \Sum grq->load.weight
3135  *
3136  * Now, because computing that sum is prohibitively expensive to compute (been
3137  * there, done that) we approximate it with this average stuff. The average
3138  * moves slower and therefore the approximation is cheaper and more stable.
3139  *
3140  * So instead of the above, we substitute:
3141  *
3142  *   grq->load.weight -> grq->avg.load_avg                         (2)
3143  *
3144  * which yields the following:
3145  *
3146  *                     tg->weight * grq->avg.load_avg
3147  *   ge->load.weight = ------------------------------              (3)
3148  *                              tg->load_avg
3149  *
3150  * Where: tg->load_avg ~= \Sum grq->avg.load_avg
3151  *
3152  * That is shares_avg, and it is right (given the approximation (2)).
3153  *
3154  * The problem with it is that because the average is slow -- it was designed
3155  * to be exactly that of course -- this leads to transients in boundary
3156  * conditions. In specific, the case where the group was idle and we start the
3157  * one task. It takes time for our CPU's grq->avg.load_avg to build up,
3158  * yielding bad latency etc..
3159  *
3160  * Now, in that special case (1) reduces to:
3161  *
3162  *                     tg->weight * grq->load.weight
3163  *   ge->load.weight = ----------------------------- = tg->weight   (4)
3164  *                          grp->load.weight
3165  *
3166  * That is, the sum collapses because all other CPUs are idle; the UP scenario.
3167  *
3168  * So what we do is modify our approximation (3) to approach (4) in the (near)
3169  * UP case, like:
3170  *
3171  *   ge->load.weight =
3172  *
3173  *              tg->weight * grq->load.weight
3174  *     ---------------------------------------------------         (5)
3175  *     tg->load_avg - grq->avg.load_avg + grq->load.weight
3176  *
3177  * But because grq->load.weight can drop to 0, resulting in a divide by zero,
3178  * we need to use grq->avg.load_avg as its lower bound, which then gives:
3179  *
3180  *
3181  *                     tg->weight * grq->load.weight
3182  *   ge->load.weight = -----------------------------               (6)
3183  *                              tg_load_avg'
3184  *
3185  * Where:
3186  *
3187  *   tg_load_avg' = tg->load_avg - grq->avg.load_avg +
3188  *                  max(grq->load.weight, grq->avg.load_avg)
3189  *
3190  * And that is shares_weight and is icky. In the (near) UP case it approaches
3191  * (4) while in the normal case it approaches (3). It consistently
3192  * overestimates the ge->load.weight and therefore:
3193  *
3194  *   \Sum ge->load.weight >= tg->weight
3195  *
3196  * hence icky!
3197  */
3198 static long calc_group_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
3199 {
3200         long tg_weight, tg_shares, load, shares;
3201         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3202
3203         tg_shares = READ_ONCE(tg->shares);
3204
3205         load = max(scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->avg.load_avg);
3206
3207         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
3208
3209         /* Ensure tg_weight >= load */
3210         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3211         tg_weight += load;
3212
3213         shares = (tg_shares * load);
3214         if (tg_weight)
3215                 shares /= tg_weight;
3216
3217         /*
3218          * MIN_SHARES has to be unscaled here to support per-CPU partitioning
3219          * of a group with small tg->shares value. It is a floor value which is
3220          * assigned as a minimum load.weight to the sched_entity representing
3221          * the group on a CPU.
3222          *
3223          * E.g. on 64-bit for a group with tg->shares of scale_load(15)=15*1024
3224          * on an 8-core system with 8 tasks each runnable on one CPU shares has
3225          * to be 15*1024*1/8=1920 instead of scale_load(MIN_SHARES)=2*1024. In
3226          * case no task is runnable on a CPU MIN_SHARES=2 should be returned
3227          * instead of 0.
3228          */
3229         return clamp_t(long, shares, MIN_SHARES, tg_shares);
3230 }
3231 #endif /* CONFIG_SMP */
3232
3233 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
3234
3235 /*
3236  * Recomputes the group entity based on the current state of its group
3237  * runqueue.
3238  */
3239 static void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3240 {
3241         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3242         long shares;
3243
3244         if (!gcfs_rq)
3245                 return;
3246
3247         if (throttled_hierarchy(gcfs_rq))
3248                 return;
3249
3250 #ifndef CONFIG_SMP
3251         shares = READ_ONCE(gcfs_rq->tg->shares);
3252
3253         if (likely(se->load.weight == shares))
3254                 return;
3255 #else
3256         shares   = calc_group_shares(gcfs_rq);
3257 #endif
3258
3259         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
3260 }
3261
3262 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3263 static inline void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3264 {
3265 }
3266 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3267
3268 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq, int flags)
3269 {
3270         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3271
3272         if (&rq->cfs == cfs_rq) {
3273                 /*
3274                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
3275                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
3276                  * a real problem.
3277                  *
3278                  * It will not get called when we go idle, because the idle
3279                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
3280                  * number include things like RT tasks.
3281                  *
3282                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
3283                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
3284                  *
3285                  * See cpu_util().
3286                  */
3287                 cpufreq_update_util(rq, flags);
3288         }
3289 }
3290
3291 #ifdef CONFIG_SMP
3292 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3293 /**
3294  * update_tg_load_avg - update the tg's load avg
3295  * @cfs_rq: the cfs_rq whose avg changed
3296  *
3297  * This function 'ensures': tg->load_avg := \Sum tg->cfs_rq[]->avg.load.
3298  * However, because tg->load_avg is a global value there are performance
3299  * considerations.
3300  *
3301  * In order to avoid having to look at the other cfs_rq's, we use a
3302  * differential update where we store the last value we propagated. This in
3303  * turn allows skipping updates if the differential is 'small'.
3304  *
3305  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share().
3306  */
3307 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3308 {
3309         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3310
3311         /*
3312          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
3313          */
3314         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
3315                 return;
3316
3317         if (abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
3318                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
3319                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
3320         }
3321 }
3322
3323 /*
3324  * Called within set_task_rq() right before setting a task's CPU. The
3325  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
3326  * including the state of rq->lock, should be made.
3327  */
3328 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
3329                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
3330 {
3331         u64 p_last_update_time;
3332         u64 n_last_update_time;
3333
3334         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
3335                 return;
3336
3337         /*
3338          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
3339          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
3340          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
3341          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
3342          * the wakee more load sounds not bad.
3343          */
3344         if (!(se->avg.last_update_time && prev))
3345                 return;
3346
3347 #ifndef CONFIG_64BIT
3348         {
3349                 u64 p_last_update_time_copy;
3350                 u64 n_last_update_time_copy;
3351
3352                 do {
3353                         p_last_update_time_copy = prev->load_last_update_time_copy;
3354                         n_last_update_time_copy = next->load_last_update_time_copy;
3355
3356                         smp_rmb();
3357
3358                         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3359                         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3360
3361                 } while (p_last_update_time != p_last_update_time_copy ||
3362                          n_last_update_time != n_last_update_time_copy);
3363         }
3364 #else
3365         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3366         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3367 #endif
3368         __update_load_avg_blocked_se(p_last_update_time, se);
3369         se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
3370 }
3371
3372
3373 /*
3374  * When on migration a sched_entity joins/leaves the PELT hierarchy, we need to
3375  * propagate its contribution. The key to this propagation is the invariant
3376  * that for each group:
3377  *
3378  *   ge->avg == grq->avg                                                (1)
3379  *
3380  * _IFF_ we look at the pure running and runnable sums. Because they
3381  * represent the very same entity, just at different points in the hierarchy.
3382  *
3383  * Per the above update_tg_cfs_util() and update_tg_cfs_runnable() are trivial
3384  * and simply copies the running/runnable sum over (but still wrong, because
3385  * the group entity and group rq do not have their PELT windows aligned).
3386  *
3387  * However, update_tg_cfs_load() is more complex. So we have:
3388  *
3389  *   ge->avg.load_avg = ge->load.weight * ge->avg.runnable_avg          (2)
3390  *
3391  * And since, like util, the runnable part should be directly transferable,
3392  * the following would _appear_ to be the straight forward approach:
3393  *
3394  *   grq->avg.load_avg = grq->load.weight * grq->avg.runnable_avg       (3)
3395  *
3396  * And per (1) we have:
3397  *
3398  *   ge->avg.runnable_avg == grq->avg.runnable_avg
3399  *
3400  * Which gives:
3401  *
3402  *                      ge->load.weight * grq->avg.load_avg
3403  *   ge->avg.load_avg = -----------------------------------             (4)
3404  *                               grq->load.weight
3405  *
3406  * Except that is wrong!
3407  *
3408  * Because while for entities historical weight is not important and we
3409  * really only care about our future and therefore can consider a pure
3410  * runnable sum, runqueues can NOT do this.
3411  *
3412  * We specifically want runqueues to have a load_avg that includes
3413  * historical weights. Those represent the blocked load, the load we expect
3414  * to (shortly) return to us. This only works by keeping the weights as
3415  * integral part of the sum. We therefore cannot decompose as per (3).
3416  *
3417  * Another reason this doesn't work is that runnable isn't a 0-sum entity.
3418  * Imagine a rq with 2 tasks that each are runnable 2/3 of the time. Then the
3419  * rq itself is runnable anywhere between 2/3 and 1 depending on how the
3420  * runnable section of these tasks overlap (or not). If they were to perfectly
3421  * align the rq as a whole would be runnable 2/3 of the time. If however we
3422  * always have at least 1 runnable task, the rq as a whole is always runnable.
3423  *
3424  * So we'll have to approximate.. :/
3425  *
3426  * Given the constraint:
3427  *
3428  *   ge->avg.running_sum <= ge->avg.runnable_sum <= LOAD_AVG_MAX
3429  *
3430  * We can construct a rule that adds runnable to a rq by assuming minimal
3431  * overlap.
3432  *
3433  * On removal, we'll assume each task is equally runnable; which yields:
3434  *
3435  *   grq->avg.runnable_sum = grq->avg.load_sum / grq->load.weight
3436  *
3437  * XXX: only do this for the part of runnable > running ?
3438  *
3439  */
3440
3441 static inline void
3442 update_tg_cfs_util(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3443 {
3444         long delta = gcfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg;
3445         u32 divider;
3446
3447         /* Nothing to update */
3448         if (!delta)
3449                 return;
3450
3451         /*
3452          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3453          * See ___update_load_avg() for details.
3454          */
3455         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3456
3457         /* Set new sched_entity's utilization */
3458         se->avg.util_avg = gcfs_rq->avg.util_avg;
3459         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * divider;
3460
3461         /* Update parent cfs_rq utilization */
3462         add_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, delta);
3463         cfs_rq->avg.util_sum = cfs_rq->avg.util_avg * divider;
3464 }
3465
3466 static inline void
3467 update_tg_cfs_runnable(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3468 {
3469         long delta = gcfs_rq->avg.runnable_avg - se->avg.runnable_avg;
3470         u32 divider;
3471
3472         /* Nothing to update */
3473         if (!delta)
3474                 return;
3475
3476         /*
3477          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3478          * See ___update_load_avg() for details.
3479          */
3480         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3481
3482         /* Set new sched_entity's runnable */
3483         se->avg.runnable_avg = gcfs_rq->avg.runnable_avg;
3484         se->avg.runnable_sum = se->avg.runnable_avg * divider;
3485
3486         /* Update parent cfs_rq runnable */
3487         add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_avg, delta);
3488         cfs_rq->avg.runnable_sum = cfs_rq->avg.runnable_avg * divider;
3489 }
3490
3491 static inline void
3492 update_tg_cfs_load(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3493 {
3494         long delta_avg, running_sum, runnable_sum = gcfs_rq->prop_runnable_sum;
3495         unsigned long load_avg;
3496         u64 load_sum = 0;
3497         s64 delta_sum;
3498         u32 divider;
3499
3500         if (!runnable_sum)
3501                 return;
3502
3503         gcfs_rq->prop_runnable_sum = 0;
3504
3505         /*
3506          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3507          * See ___update_load_avg() for details.
3508          */
3509         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3510
3511         if (runnable_sum >= 0) {
3512                 /*
3513                  * Add runnable; clip at LOAD_AVG_MAX. Reflects that until
3514                  * the CPU is saturated running == runnable.
3515                  */
3516                 runnable_sum += se->avg.load_sum;
3517                 runnable_sum = min_t(long, runnable_sum, divider);
3518         } else {
3519                 /*
3520                  * Estimate the new unweighted runnable_sum of the gcfs_rq by
3521                  * assuming all tasks are equally runnable.
3522                  */
3523                 if (scale_load_down(gcfs_rq->load.weight)) {
3524                         load_sum = div_s64(gcfs_rq->avg.load_sum,
3525                                 scale_load_down(gcfs_rq->load.weight));
3526                 }
3527
3528                 /* But make sure to not inflate se's runnable */
3529                 runnable_sum = min(se->avg.load_sum, load_sum);
3530         }
3531
3532         /*
3533          * runnable_sum can't be lower than running_sum
3534          * Rescale running sum to be in the same range as runnable sum
3535          * running_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX <<  SCHED_CAPACITY_SHIFT]
3536          * runnable_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX]
3537          */
3538         running_sum = se->avg.util_sum >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
3539         runnable_sum = max(runnable_sum, running_sum);
3540
3541         load_sum = (s64)se_weight(se) * runnable_sum;
3542         load_avg = div_s64(load_sum, divider);
3543
3544         delta_sum = load_sum - (s64)se_weight(se) * se->avg.load_sum;
3545         delta_avg = load_avg - se->avg.load_avg;
3546
3547         se->avg.load_sum = runnable_sum;
3548         se->avg.load_avg = load_avg;
3549         add_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, delta_avg);
3550         add_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, delta_sum);
3551 }
3552
3553 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum)
3554 {
3555         cfs_rq->propagate = 1;
3556         cfs_rq->prop_runnable_sum += runnable_sum;
3557 }
3558
3559 /* Update task and its cfs_rq load average */
3560 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3561 {
3562         struct cfs_rq *cfs_rq, *gcfs_rq;
3563
3564         if (entity_is_task(se))
3565                 return 0;
3566
3567         gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3568         if (!gcfs_rq->propagate)
3569                 return 0;
3570
3571         gcfs_rq->propagate = 0;
3572
3573         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3574
3575         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, gcfs_rq->prop_runnable_sum);
3576
3577         update_tg_cfs_util(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3578         update_tg_cfs_runnable(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3579         update_tg_cfs_load(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3580
3581         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
3582         trace_pelt_se_tp(se);
3583
3584         return 1;
3585 }
3586
3587 /*
3588  * Check if we need to update the load and the utilization of a blocked
3589  * group_entity:
3590  */
3591 static inline bool skip_blocked_update(struct sched_entity *se)
3592 {
3593         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3594
3595         /*
3596          * If sched_entity still have not zero load or utilization, we have to
3597          * decay it:
3598          */
3599         if (se->avg.load_avg || se->avg.util_avg)
3600                 return false;
3601
3602         /*
3603          * If there is a pending propagation, we have to update the load and
3604          * the utilization of the sched_entity:
3605          */
3606         if (gcfs_rq->propagate)
3607                 return false;
3608
3609         /*
3610          * Otherwise, the load and the utilization of the sched_entity is
3611          * already zero and there is no pending propagation, so it will be a
3612          * waste of time to try to decay it:
3613          */
3614         return true;
3615 }
3616
3617 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3618
3619 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3620
3621 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3622 {
3623         return 0;
3624 }
3625
3626 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum) {}
3627
3628 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3629
3630 /**
3631  * update_cfs_rq_load_avg - update the cfs_rq's load/util averages
3632  * @now: current time, as per cfs_rq_clock_pelt()
3633  * @cfs_rq: cfs_rq to update
3634  *
3635  * The cfs_rq avg is the direct sum of all its entities (blocked and runnable)
3636  * avg. The immediate corollary is that all (fair) tasks must be attached, see
3637  * post_init_entity_util_avg().
3638  *
3639  * cfs_rq->avg is used for task_h_load() and update_cfs_share() for example.
3640  *
3641  * Returns true if the load decayed or we removed load.
3642  *
3643  * Since both these conditions indicate a changed cfs_rq->avg.load we should
3644  * call update_tg_load_avg() when this function returns true.
3645  */
3646 static inline int
3647 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
3648 {
3649         unsigned long removed_load = 0, removed_util = 0, removed_runnable = 0;
3650         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
3651         int decayed = 0;
3652
3653         if (cfs_rq->removed.nr) {
3654                 unsigned long r;
3655                 u32 divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3656
3657                 raw_spin_lock(&cfs_rq->removed.lock);
3658                 swap(cfs_rq->removed.util_avg, removed_util);
3659                 swap(cfs_rq->removed.load_avg, removed_load);
3660                 swap(cfs_rq->removed.runnable_avg, removed_runnable);
3661                 cfs_rq->removed.nr = 0;
3662                 raw_spin_unlock(&cfs_rq->removed.lock);
3663
3664                 r = removed_load;
3665                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
3666                 sub_positive(&sa->load_sum, r * divider);
3667
3668                 r = removed_util;
3669                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
3670                 sub_positive(&sa->util_sum, r * divider);
3671
3672                 r = removed_runnable;
3673                 sub_positive(&sa->runnable_avg, r);
3674                 sub_positive(&sa->runnable_sum, r * divider);
3675
3676                 /*
3677                  * removed_runnable is the unweighted version of removed_load so we
3678                  * can use it to estimate removed_load_sum.
3679                  */
3680                 add_tg_cfs_propagate(cfs_rq,
3681                         -(long)(removed_runnable * divider) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT);
3682
3683                 decayed = 1;
3684         }
3685
3686         decayed |= __update_load_avg_cfs_rq(now, cfs_rq);
3687
3688 #ifndef CONFIG_64BIT
3689         smp_wmb();
3690         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
3691 #endif
3692
3693         return decayed;
3694 }
3695
3696 /**
3697  * attach_entity_load_avg - attach this entity to its cfs_rq load avg
3698  * @cfs_rq: cfs_rq to attach to
3699  * @se: sched_entity to attach
3700  *
3701  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3702  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3703  */
3704 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3705 {
3706         /*
3707          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3708          * See ___update_load_avg() for details.
3709          */
3710         u32 divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3711
3712         /*
3713          * When we attach the @se to the @cfs_rq, we must align the decay
3714          * window because without that, really weird and wonderful things can
3715          * happen.
3716          *
3717          * XXX illustrate
3718          */
3719         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3720         se->avg.period_contrib = cfs_rq->avg.period_contrib;
3721
3722         /*
3723          * Hell(o) Nasty stuff.. we need to recompute _sum based on the new
3724          * period_contrib. This isn't strictly correct, but since we're
3725          * entirely outside of the PELT hierarchy, nobody cares if we truncate
3726          * _sum a little.
3727          */
3728         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * divider;
3729
3730         se->avg.runnable_sum = se->avg.runnable_avg * divider;
3731
3732         se->avg.load_sum = divider;
3733         if (se_weight(se)) {
3734                 se->avg.load_sum =
3735                         div_u64(se->avg.load_avg * se->avg.load_sum, se_weight(se));
3736         }
3737
3738         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
3739         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
3740         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
3741         cfs_rq->avg.runnable_avg += se->avg.runnable_avg;
3742         cfs_rq->avg.runnable_sum += se->avg.runnable_sum;
3743
3744         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, se->avg.load_sum);
3745
3746         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3747
3748         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
3749 }
3750
3751 /**
3752  * detach_entity_load_avg - detach this entity from its cfs_rq load avg
3753  * @cfs_rq: cfs_rq to detach from
3754  * @se: sched_entity to detach
3755  *
3756  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3757  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3758  */
3759 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3760 {
3761         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
3762         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
3763         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
3764         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_avg, se->avg.runnable_avg);
3765         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_sum, se->avg.runnable_sum);
3766
3767         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, -se->avg.load_sum);
3768
3769         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3770
3771         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
3772 }
3773
3774 /*
3775  * Optional action to be done while updating the load average
3776  */
3777 #define UPDATE_TG       0x1
3778 #define SKIP_AGE_LOAD   0x2
3779 #define DO_ATTACH       0x4
3780
3781 /* Update task and its cfs_rq load average */
3782 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3783 {
3784         u64 now = cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
3785         int decayed;
3786
3787         /*
3788          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
3789          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
3790          */
3791         if (se->avg.last_update_time && !(flags & SKIP_AGE_LOAD))
3792                 __update_load_avg_se(now, cfs_rq, se);
3793
3794         decayed  = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
3795         decayed |= propagate_entity_load_avg(se);
3796
3797         if (!se->avg.last_update_time && (flags & DO_ATTACH)) {
3798
3799                 /*
3800                  * DO_ATTACH means we're here from enqueue_entity().
3801                  * !last_update_time means we've passed through
3802                  * migrate_task_rq_fair() indicating we migrated.
3803                  *
3804                  * IOW we're enqueueing a task on a new CPU.
3805                  */
3806                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3807                 update_tg_load_avg(cfs_rq);
3808
3809         } else if (decayed) {
3810                 cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3811
3812                 if (flags & UPDATE_TG)
3813                         update_tg_load_avg(cfs_rq);
3814         }
3815 }
3816
3817 #ifndef CONFIG_64BIT
3818 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3819 {
3820         u64 last_update_time_copy;
3821         u64 last_update_time;
3822
3823         do {
3824                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
3825                 smp_rmb();
3826                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3827         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
3828
3829         return last_update_time;
3830 }
3831 #else
3832 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3833 {
3834         return cfs_rq->avg.last_update_time;
3835 }
3836 #endif
3837
3838 /*
3839  * Synchronize entity load avg of dequeued entity without locking
3840  * the previous rq.
3841  */
3842 static void sync_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3843 {
3844         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3845         u64 last_update_time;
3846
3847         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3848         __update_load_avg_blocked_se(last_update_time, se);
3849 }
3850
3851 /*
3852  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
3853  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
3854  */
3855 static void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3856 {
3857         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3858         unsigned long flags;
3859
3860         /*
3861          * tasks cannot exit without having gone through wake_up_new_task() ->
3862          * post_init_entity_util_avg() which will have added things to the
3863          * cfs_rq, so we can remove unconditionally.
3864          */
3865
3866         sync_entity_load_avg(se);
3867
3868         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3869         ++cfs_rq->removed.nr;
3870         cfs_rq->removed.util_avg        += se->avg.util_avg;
3871         cfs_rq->removed.load_avg        += se->avg.load_avg;
3872         cfs_rq->removed.runnable_avg    += se->avg.runnable_avg;
3873         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3874 }
3875
3876 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3877 {
3878         return cfs_rq->avg.runnable_avg;
3879 }
3880
3881 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3882 {
3883         return cfs_rq->avg.load_avg;
3884 }
3885
3886 static int newidle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf);
3887
3888 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
3889 {
3890         return READ_ONCE(p->se.avg.util_avg);
3891 }
3892
3893 static inline unsigned long _task_util_est(struct task_struct *p)
3894 {
3895         struct util_est ue = READ_ONCE(p->se.avg.util_est);
3896
3897         return (max(ue.ewma, ue.enqueued) | UTIL_AVG_UNCHANGED);
3898 }
3899
3900 static inline unsigned long task_util_est(struct task_struct *p)
3901 {
3902         return max(task_util(p), _task_util_est(p));
3903 }
3904
3905 #ifdef CONFIG_UCLAMP_TASK
3906 static inline unsigned long uclamp_task_util(struct task_struct *p)
3907 {
3908         return clamp(task_util_est(p),
3909                      uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MIN),
3910                      uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MAX));
3911 }
3912 #else
3913 static inline unsigned long uclamp_task_util(struct task_struct *p)
3914 {
3915         return task_util_est(p);
3916 }
3917 #endif
3918
3919 static inline void util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq,
3920                                     struct task_struct *p)
3921 {
3922         unsigned int enqueued;
3923
3924         if (!sched_feat(UTIL_EST))
3925                 return;
3926
3927         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
3928         enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
3929         enqueued += _task_util_est(p);
3930         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, enqueued);
3931
3932         trace_sched_util_est_cfs_tp(cfs_rq);
3933 }
3934
3935 /*
3936  * Check if a (signed) value is within a specified (unsigned) margin,
3937  * based on the observation that:
3938  *
3939  *     abs(x) < y := (unsigned)(x + y - 1) < (2 * y - 1)
3940  *
3941  * NOTE: this only works when value + maring < INT_MAX.
3942  */
3943 static inline bool within_margin(int value, int margin)
3944 {
3945         return ((unsigned int)(value + margin - 1) < (2 * margin - 1));
3946 }
3947
3948 static void
3949 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p, bool task_sleep)
3950 {
3951         long last_ewma_diff;
3952         struct util_est ue;
3953         int cpu;
3954
3955         if (!sched_feat(UTIL_EST))
3956                 return;
3957
3958         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
3959         ue.enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
3960         ue.enqueued -= min_t(unsigned int, ue.enqueued, _task_util_est(p));
3961         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, ue.enqueued);
3962
3963         trace_sched_util_est_cfs_tp(cfs_rq);
3964
3965         /*
3966          * Skip update of task's estimated utilization when the task has not
3967          * yet completed an activation, e.g. being migrated.
3968          */
3969         if (!task_sleep)
3970                 return;
3971
3972         /*
3973          * If the PELT values haven't changed since enqueue time,
3974          * skip the util_est update.
3975          */
3976         ue = p->se.avg.util_est;
3977         if (ue.enqueued & UTIL_AVG_UNCHANGED)
3978                 return;
3979
3980         /*
3981          * Reset EWMA on utilization increases, the moving average is used only
3982          * to smooth utilization decreases.
3983          */
3984         ue.enqueued = (task_util(p) | UTIL_AVG_UNCHANGED);
3985         if (sched_feat(UTIL_EST_FASTUP)) {
3986                 if (ue.ewma < ue.enqueued) {
3987                         ue.ewma = ue.enqueued;
3988                         goto done;
3989                 }
3990         }
3991
3992         /*
3993          * Skip update of task's estimated utilization when its EWMA is
3994          * already ~1% close to its last activation value.
3995          */
3996         last_ewma_diff = ue.enqueued - ue.ewma;
3997         if (within_margin(last_ewma_diff, (SCHED_CAPACITY_SCALE / 100)))
3998                 return;
3999
4000         /*
4001          * To avoid overestimation of actual task utilization, skip updates if
4002          * we cannot grant there is idle time in this CPU.
4003          */
4004         cpu = cpu_of(rq_of(cfs_rq));
4005         if (task_util(p) > capacity_orig_of(cpu))
4006                 return;
4007
4008         /*
4009          * Update Task's estimated utilization
4010          *
4011          * When *p completes an activation we can consolidate another sample
4012          * of the task size. This is done by storing the current PELT value
4013          * as ue.enqueued and by using this value to update the Exponential
4014          * Weighted Moving Average (EWMA):
4015          *
4016          *  ewma(t) = w *  task_util(p) + (1-w) * ewma(t-1)
4017          *          = w *  task_util(p) +         ewma(t-1)  - w * ewma(t-1)
4018          *          = w * (task_util(p) -         ewma(t-1)) +     ewma(t-1)
4019          *          = w * (      last_ewma_diff            ) +     ewma(t-1)
4020          *          = w * (last_ewma_diff  +  ewma(t-1) / w)
4021          *
4022          * Where 'w' is the weight of new samples, which is configured to be
4023          * 0.25, thus making w=1/4 ( >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT)
4024          */
4025         ue.ewma <<= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
4026         ue.ewma  += last_ewma_diff;
4027         ue.ewma >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
4028 done:
4029         WRITE_ONCE(p->se.avg.util_est, ue);
4030
4031         trace_sched_util_est_se_tp(&p->se);
4032 }
4033
4034 static inline int task_fits_capacity(struct task_struct *p, long capacity)
4035 {
4036         return fits_capacity(uclamp_task_util(p), capacity);
4037 }
4038
4039 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq)
4040 {
4041         if (!static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity))
4042                 return;
4043
4044         if (!p) {
4045                 rq->misfit_task_load = 0;
4046                 return;
4047         }
4048
4049         if (task_fits_capacity(p, capacity_of(cpu_of(rq)))) {
4050                 rq->misfit_task_load = 0;
4051                 return;
4052         }
4053
4054         /*
4055          * Make sure that misfit_task_load will not be null even if
4056          * task_h_load() returns 0.
4057          */
4058         rq->misfit_task_load = max_t(unsigned long, task_h_load(p), 1);
4059 }
4060
4061 #else /* CONFIG_SMP */
4062
4063 #define UPDATE_TG       0x0
4064 #define SKIP_AGE_LOAD   0x0
4065 #define DO_ATTACH       0x0
4066
4067 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int not_used1)
4068 {
4069         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
4070 }
4071
4072 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
4073
4074 static inline void
4075 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
4076 static inline void
4077 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
4078
4079 static inline int newidle_balance(struct rq *rq, struct rq_flags *rf)
4080 {
4081         return 0;
4082 }
4083
4084 static inline void
4085 util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
4086
4087 static inline void
4088 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p,
4089                  bool task_sleep) {}
4090 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq) {}
4091
4092 #endif /* CONFIG_SMP */
4093
4094 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4095 {
4096 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
4097         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
4098
4099         if (d < 0)
4100                 d = -d;
4101
4102         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
4103                 schedstat_inc(cfs_rq->nr_spread_over);
4104 #endif
4105 }
4106
4107 static void
4108 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
4109 {
4110         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4111
4112         /*
4113          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
4114          * however the extra weight of the new task will slow them down a
4115          * little, place the new task so that it fits in the slot that
4116          * stays open at the end.
4117          */
4118         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
4119                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
4120
4121         /* sleeps up to a single latency don't count. */
4122         if (!initial) {
4123                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
4124
4125                 /*
4126                  * Halve their sleep time's effect, to allow
4127                  * for a gentler effect of sleepers:
4128                  */
4129                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
4130                         thresh >>= 1;
4131
4132                 vruntime -= thresh;
4133         }
4134
4135         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
4136         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
4137 }
4138
4139 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
4140
4141 static inline void check_schedstat_required(void)
4142 {
4143 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
4144         if (schedstat_enabled())
4145                 return;
4146
4147         /* Force schedstat enabled if a dependent tracepoint is active */
4148         if (trace_sched_stat_wait_enabled()    ||
4149                         trace_sched_stat_sleep_enabled()   ||
4150                         trace_sched_stat_iowait_enabled()  ||
4151                         trace_sched_stat_blocked_enabled() ||
4152                         trace_sched_stat_runtime_enabled())  {
4153                 printk_deferred_once("Scheduler tracepoints stat_sleep, stat_iowait, "
4154                              "stat_blocked and stat_runtime require the "
4155                              "kernel parameter schedstats=enable or "
4156                              "kernel.sched_schedstats=1\n");
4157         }
4158 #endif
4159 }
4160
4161 static inline bool cfs_bandwidth_used(void);
4162
4163 /*
4164  * MIGRATION
4165  *
4166  *      dequeue
4167  *        update_curr()
4168  *          update_min_vruntime()
4169  *        vruntime -= min_vruntime
4170  *
4171  *      enqueue
4172  *        update_curr()
4173  *          update_min_vruntime()
4174  *        vruntime += min_vruntime
4175  *
4176  * this way the vruntime transition between RQs is done when both
4177  * min_vruntime are up-to-date.
4178  *
4179  * WAKEUP (remote)
4180  *
4181  *      ->migrate_task_rq_fair() (p->state == TASK_WAKING)
4182  *        vruntime -= min_vruntime
4183  *
4184  *      enqueue
4185  *        update_curr()
4186  *          update_min_vruntime()
4187  *        vruntime += min_vruntime
4188  *
4189  * this way we don't have the most up-to-date min_vruntime on the originating
4190  * CPU and an up-to-date min_vruntime on the destination CPU.
4191  */
4192
4193 static void
4194 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4195 {
4196         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_MIGRATED);
4197         bool curr = cfs_rq->curr == se;
4198
4199         /*
4200          * If we're the current task, we must renormalise before calling
4201          * update_curr().
4202          */
4203         if (renorm && curr)
4204                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
4205
4206         update_curr(cfs_rq);
4207
4208         /*
4209          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
4210          * moment in time, instead of some random moment in the past. Being
4211          * placed in the past could significantly boost this task to the
4212          * fairness detriment of existing tasks.
4213          */
4214         if (renorm && !curr)
4215                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
4216
4217         /*
4218          * When enqueuing a sched_entity, we must:
4219          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
4220          *   - Add its load to cfs_rq->runnable_avg
4221          *   - For group_entity, update its weight to reflect the new share of
4222          *     its group cfs_rq
4223          *   - Add its new weight to cfs_rq->load.weight
4224          */
4225         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG | DO_ATTACH);
4226         se_update_runnable(se);
4227         update_cfs_group(se);
4228         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
4229
4230         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
4231                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
4232
4233         check_schedstat_required();
4234         update_stats_enqueue(cfs_rq, se, flags);
4235         check_spread(cfs_rq, se);
4236         if (!curr)
4237                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
4238         se->on_rq = 1;
4239
4240         /*
4241          * When bandwidth control is enabled, cfs might have been removed
4242          * because of a parent been throttled but cfs->nr_running > 1. Try to
4243          * add it unconditionnally.
4244          */
4245         if (cfs_rq->nr_running == 1 || cfs_bandwidth_used())
4246                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4247
4248         if (cfs_rq->nr_running == 1)
4249                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
4250 }
4251
4252 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
4253 {
4254         for_each_sched_entity(se) {
4255                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4256                 if (cfs_rq->last != se)
4257                         break;
4258
4259                 cfs_rq->last = NULL;
4260         }
4261 }
4262
4263 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
4264 {
4265         for_each_sched_entity(se) {
4266                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4267                 if (cfs_rq->next != se)
4268                         break;
4269
4270                 cfs_rq->next = NULL;
4271         }
4272 }
4273
4274 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
4275 {
4276         for_each_sched_entity(se) {
4277                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4278                 if (cfs_rq->skip != se)
4279                         break;
4280
4281                 cfs_rq->skip = NULL;
4282         }
4283 }
4284
4285 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4286 {
4287         if (cfs_rq->last == se)
4288                 __clear_buddies_last(se);
4289
4290         if (cfs_rq->next == se)
4291                 __clear_buddies_next(se);
4292
4293         if (cfs_rq->skip == se)
4294                 __clear_buddies_skip(se);
4295 }
4296
4297 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4298
4299 static void
4300 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4301 {
4302         /*
4303          * Update run-time statistics of the 'current'.
4304          */
4305         update_curr(cfs_rq);
4306
4307         /*
4308          * When dequeuing a sched_entity, we must:
4309          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
4310          *   - Subtract its load from the cfs_rq->runnable_avg.
4311          *   - Subtract its previous weight from cfs_rq->load.weight.
4312          *   - For group entity, update its weight to reflect the new share
4313          *     of its group cfs_rq.
4314          */
4315         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4316         se_update_runnable(se);
4317
4318         update_stats_dequeue(cfs_rq, se, flags);
4319
4320         clear_buddies(cfs_rq, se);
4321
4322         if (se != cfs_rq->curr)
4323                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4324         se->on_rq = 0;
4325         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
4326
4327         /*
4328          * Normalize after update_curr(); which will also have moved
4329          * min_vruntime if @se is the one holding it back. But before doing
4330          * update_min_vruntime() again, which will discount @se's position and
4331          * can move min_vruntime forward still more.
4332          */
4333         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
4334                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
4335
4336         /* return excess runtime on last dequeue */
4337         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4338
4339         update_cfs_group(se);
4340
4341         /*
4342          * Now advance min_vruntime if @se was the entity holding it back,
4343          * except when: DEQUEUE_SAVE && !DEQUEUE_MOVE, in this case we'll be
4344          * put back on, and if we advance min_vruntime, we'll be placed back
4345          * further than we started -- ie. we'll be penalized.
4346          */
4347         if ((flags & (DEQUEUE_SAVE | DEQUEUE_MOVE)) != DEQUEUE_SAVE)
4348                 update_min_vruntime(cfs_rq);
4349 }
4350
4351 /*
4352  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
4353  */
4354 static void
4355 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4356 {
4357         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
4358         struct sched_entity *se;
4359         s64 delta;
4360
4361         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
4362         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
4363         if (delta_exec > ideal_runtime) {
4364                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4365                 /*
4366                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
4367                  * re-elected due to buddy favours.
4368                  */
4369                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
4370                 return;
4371         }
4372
4373         /*
4374          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
4375          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
4376          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
4377          */
4378         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
4379                 return;
4380
4381         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
4382         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
4383
4384         if (delta < 0)
4385                 return;
4386
4387         if (delta > ideal_runtime)
4388                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4389 }
4390
4391 static void
4392 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4393 {
4394         /* 'current' is not kept within the tree. */
4395         if (se->on_rq) {
4396                 /*
4397                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
4398                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
4399                  * runqueue.
4400                  */
4401                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
4402                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4403                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4404         }
4405
4406         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
4407         cfs_rq->curr = se;
4408
4409         /*
4410          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
4411          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
4412          * when there are only lesser-weight tasks around):
4413          */
4414         if (schedstat_enabled() &&
4415             rq_of(cfs_rq)->cfs.load.weight >= 2*se->load.weight) {
4416                 schedstat_set(se->statistics.slice_max,
4417                         max((u64)schedstat_val(se->statistics.slice_max),
4418                             se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime));
4419         }
4420
4421         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
4422 }
4423
4424 static int
4425 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
4426
4427 /*
4428  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
4429  * 1) keep things fair between processes/task groups
4430  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
4431  * 3) pick the "last" process, for cache locality
4432  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
4433  */
4434 static struct sched_entity *
4435 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4436 {
4437         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
4438         struct sched_entity *se;
4439
4440         /*
4441          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
4442          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
4443          */
4444         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
4445                 left = curr;
4446
4447         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
4448
4449         /*
4450          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
4451          * be done without getting too unfair.
4452          */
4453         if (cfs_rq->skip == se) {
4454                 struct sched_entity *second;
4455
4456                 if (se == curr) {
4457                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
4458                 } else {
4459                         second = __pick_next_entity(se);
4460                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
4461                                 second = curr;
4462                 }
4463
4464                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
4465                         se = second;
4466         }
4467
4468         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1) {
4469                 /*
4470                  * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
4471                  */
4472                 se = cfs_rq->next;
4473         } else if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1) {
4474                 /*
4475                  * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
4476                  */
4477                 se = cfs_rq->last;
4478         }
4479
4480         clear_buddies(cfs_rq, se);
4481
4482         return se;
4483 }
4484
4485 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4486
4487 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
4488 {
4489         /*
4490          * If still on the runqueue then deactivate_task()
4491          * was not called and update_curr() has to be done:
4492          */
4493         if (prev->on_rq)
4494                 update_curr(cfs_rq);
4495
4496         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
4497         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4498
4499         check_spread(cfs_rq, prev);
4500
4501         if (prev->on_rq) {
4502                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
4503                 /* Put 'current' back into the tree. */
4504                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
4505                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
4506                 update_load_avg(cfs_rq, prev, 0);
4507         }
4508         cfs_rq->curr = NULL;
4509 }
4510
4511 static void
4512 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
4513 {
4514         /*
4515          * Update run-time statistics of the 'current'.
4516          */
4517         update_curr(cfs_rq);
4518
4519         /*
4520          * Ensure that runnable average is periodically updated.
4521          */
4522         update_load_avg(cfs_rq, curr, UPDATE_TG);
4523         update_cfs_group(curr);
4524
4525 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4526         /*
4527          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
4528          * validating it and just reschedule.
4529          */
4530         if (queued) {
4531                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4532                 return;
4533         }
4534         /*
4535          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
4536          */
4537         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
4538                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
4539                 return;
4540 #endif
4541
4542         if (cfs_rq->nr_running > 1)
4543                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
4544 }
4545
4546
4547 /**************************************************
4548  * CFS bandwidth control machinery
4549  */
4550
4551 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
4552
4553 #ifdef CONFIG_JUMP_LABEL
4554 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
4555
4556 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
4557 {
4558         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
4559 }
4560
4561 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
4562 {
4563         static_key_slow_inc_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4564 }
4565
4566 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
4567 {
4568         static_key_slow_dec_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4569 }
4570 #else /* CONFIG_JUMP_LABEL */
4571 static bool cfs_bandwidth_used(void)
4572 {
4573         return true;
4574 }
4575
4576 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
4577 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
4578 #endif /* CONFIG_JUMP_LABEL */
4579
4580 /*
4581  * default period for cfs group bandwidth.
4582  * default: 0.1s, units: nanoseconds
4583  */
4584 static inline u64 default_cfs_period(void)
4585 {
4586         return 100000000ULL;
4587 }
4588
4589 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
4590 {
4591         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
4592 }
4593
4594 /*
4595  * Replenish runtime according to assigned quota. We use sched_clock_cpu
4596  * directly instead of rq->clock to avoid adding additional synchronization
4597  * around rq->lock.
4598  *
4599  * requires cfs_b->lock
4600  */
4601 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4602 {
4603         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF)
4604                 cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
4605 }
4606
4607 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4608 {
4609         return &tg->cfs_bandwidth;
4610 }
4611
4612 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
4613 static int __assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
4614                                    struct cfs_rq *cfs_rq, u64 target_runtime)
4615 {
4616         u64 min_amount, amount = 0;
4617
4618         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4619
4620         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
4621         min_amount = target_runtime - cfs_rq->runtime_remaining;
4622
4623         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4624                 amount = min_amount;
4625         else {
4626                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4627
4628                 if (cfs_b->runtime > 0) {
4629                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
4630                         cfs_b->runtime -= amount;
4631                         cfs_b->idle = 0;
4632                 }
4633         }
4634
4635         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
4636
4637         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
4638 }
4639
4640 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
4641 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4642 {
4643         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4644         int ret;
4645
4646         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4647         ret = __assign_cfs_rq_runtime(cfs_b, cfs_rq, sched_cfs_bandwidth_slice());
4648         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4649
4650         return ret;
4651 }
4652
4653 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4654 {
4655         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
4656         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
4657
4658         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4659                 return;
4660
4661         if (cfs_rq->throttled)
4662                 return;
4663         /*
4664          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
4665          * hierarchy can be throttled
4666          */
4667         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
4668                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4669 }
4670
4671 static __always_inline
4672 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4673 {
4674         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
4675                 return;
4676
4677         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
4678 }
4679
4680 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4681 {
4682         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
4683 }
4684
4685 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
4686 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4687 {
4688         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
4689 }
4690
4691 /*
4692  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
4693  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
4694  * load-balance operations.
4695  */
4696 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4697                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4698 {
4699         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
4700
4701         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
4702         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
4703
4704         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
4705                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
4706 }
4707
4708 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
4709 {
4710         struct rq *rq = data;
4711         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4712
4713         cfs_rq->throttle_count--;
4714         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4715                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
4716                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
4717
4718                 /* Add cfs_rq with already running entity in the list */
4719                 if (cfs_rq->nr_running >= 1)
4720                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4721         }
4722
4723         return 0;
4724 }
4725
4726 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
4727 {
4728         struct rq *rq = data;
4729         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4730
4731         /* group is entering throttled state, stop time */
4732         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4733                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
4734                 list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4735         }
4736         cfs_rq->throttle_count++;
4737
4738         return 0;
4739 }
4740
4741 static bool throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4742 {
4743         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4744         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4745         struct sched_entity *se;
4746         long task_delta, idle_task_delta, dequeue = 1;
4747
4748         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4749         /* This will start the period timer if necessary */
4750         if (__assign_cfs_rq_runtime(cfs_b, cfs_rq, 1)) {
4751                 /*
4752                  * We have raced with bandwidth becoming available, and if we
4753                  * actually throttled the timer might not unthrottle us for an
4754                  * entire period. We additionally needed to make sure that any
4755                  * subsequent check_cfs_rq_runtime calls agree not to throttle
4756                  * us, as we may commit to do cfs put_prev+pick_next, so we ask
4757                  * for 1ns of runtime rather than just check cfs_b.
4758                  */
4759                 dequeue = 0;
4760         } else {
4761                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->throttled_list,
4762                                   &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4763         }
4764         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4765
4766         if (!dequeue)
4767                 return false;  /* Throttle no longer required. */
4768
4769         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
4770
4771         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
4772         rcu_read_lock();
4773         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
4774         rcu_read_unlock();
4775
4776         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4777         idle_task_delta = cfs_rq->idle_h_nr_running;
4778         for_each_sched_entity(se) {
4779                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4780                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
4781                 if (!se->on_rq)
4782                         break;
4783
4784                 if (dequeue) {
4785                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
4786                 } else {
4787                         update_load_avg(qcfs_rq, se, 0);
4788                         se_update_runnable(se);
4789                 }
4790
4791                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
4792                 qcfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_task_delta;
4793
4794                 if (qcfs_rq->load.weight)
4795                         dequeue = 0;
4796         }
4797
4798         if (!se)
4799                 sub_nr_running(rq, task_delta);
4800
4801         /*
4802          * Note: distribution will already see us throttled via the
4803          * throttled-list.  rq->lock protects completion.
4804          */
4805         cfs_rq->throttled = 1;
4806         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
4807         return true;
4808 }
4809
4810 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4811 {
4812         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4813         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4814         struct sched_entity *se;
4815         long task_delta, idle_task_delta;
4816
4817         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
4818
4819         cfs_rq->throttled = 0;
4820
4821         update_rq_clock(rq);
4822
4823         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4824         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
4825         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
4826         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4827
4828         /* update hierarchical throttle state */
4829         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
4830
4831         if (!cfs_rq->load.weight)
4832                 return;
4833
4834         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4835         idle_task_delta = cfs_rq->idle_h_nr_running;
4836         for_each_sched_entity(se) {
4837                 if (se->on_rq)
4838                         break;
4839                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4840                 enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
4841
4842                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
4843                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
4844
4845                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
4846                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4847                         goto unthrottle_throttle;
4848         }
4849
4850         for_each_sched_entity(se) {
4851                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4852
4853                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4854                 se_update_runnable(se);
4855
4856                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
4857                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
4858
4859
4860                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
4861                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4862                         goto unthrottle_throttle;
4863
4864                 /*
4865                  * One parent has been throttled and cfs_rq removed from the
4866                  * list. Add it back to not break the leaf list.
4867                  */
4868                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
4869                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4870         }
4871
4872         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
4873         add_nr_running(rq, task_delta);
4874
4875 unthrottle_throttle:
4876         /*
4877          * The cfs_rq_throttled() breaks in the above iteration can result in
4878          * incomplete leaf list maintenance, resulting in triggering the
4879          * assertion below.
4880          */
4881         for_each_sched_entity(se) {
4882                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4883
4884                 if (list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq))
4885                         break;
4886         }
4887
4888         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
4889
4890         /* Determine whether we need to wake up potentially idle CPU: */
4891         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
4892                 resched_curr(rq);
4893 }
4894
4895 static void distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4896 {
4897         struct cfs_rq *cfs_rq;
4898         u64 runtime, remaining = 1;
4899
4900         rcu_read_lock();
4901         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
4902                                 throttled_list) {
4903                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4904                 struct rq_flags rf;
4905
4906                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
4907                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4908                         goto next;
4909
4910                 /* By the above check, this should never be true */
4911                 SCHED_WARN_ON(cfs_rq->runtime_remaining > 0);
4912
4913                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4914                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
4915                 if (runtime > cfs_b->runtime)
4916                         runtime = cfs_b->runtime;
4917                 cfs_b->runtime -= runtime;
4918                 remaining = cfs_b->runtime;
4919                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4920
4921                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
4922
4923                 /* we check whether we're throttled above */
4924                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
4925                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4926
4927 next:
4928                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
4929
4930                 if (!remaining)
4931                         break;
4932         }
4933         rcu_read_unlock();
4934 }
4935
4936 /*
4937  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
4938  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
4939  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
4940  * used to track this state.
4941  */
4942 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun, unsigned long flags)
4943 {
4944         int throttled;
4945
4946         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
4947         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4948                 goto out_deactivate;
4949
4950         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4951         cfs_b->nr_periods += overrun;
4952
4953         /*
4954          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
4955          * we're going inactive then everything else can be deferred
4956          */
4957         if (cfs_b->idle && !throttled)
4958                 goto out_deactivate;
4959
4960         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
4961
4962         if (!throttled) {
4963                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
4964                 cfs_b->idle = 1;
4965                 return 0;
4966         }
4967
4968         /* account preceding periods in which throttling occurred */
4969         cfs_b->nr_throttled += overrun;
4970
4971         /*
4972          * This check is repeated as we release cfs_b->lock while we unthrottle.
4973          */
4974         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
4975                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
4976                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
4977                 distribute_cfs_runtime(cfs_b);
4978                 raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
4979
4980                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4981         }
4982
4983         /*
4984          * While we are ensured activity in the period following an
4985          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
4986          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
4987          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
4988          */
4989         cfs_b->idle = 0;
4990
4991         return 0;
4992
4993 out_deactivate:
4994         return 1;
4995 }
4996
4997 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
4998 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
4999 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
5000 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
5001 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
5002 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
5003
5004 /*
5005  * Are we near the end of the current quota period?
5006  *
5007  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
5008  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
5009  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
5010  */
5011 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
5012 {
5013         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
5014         u64 remaining;
5015
5016         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
5017         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
5018                 return 1;
5019
5020         /* is a quota refresh about to occur? */
5021         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
5022         if (remaining < min_expire)
5023                 return 1;
5024
5025         return 0;
5026 }
5027
5028 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5029 {
5030         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
5031
5032         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
5033         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
5034                 return;
5035
5036         /* don't push forwards an existing deferred unthrottle */
5037         if (cfs_b->slack_started)
5038                 return;
5039         cfs_b->slack_started = true;
5040
5041         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
5042                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
5043                         HRTIMER_MODE_REL);
5044 }
5045
5046 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
5047 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5048 {
5049         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
5050         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
5051
5052         if (slack_runtime <= 0)
5053                 return;
5054
5055         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5056         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF) {
5057                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
5058
5059                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
5060                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
5061                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
5062                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
5063         }
5064         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5065
5066         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
5067         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
5068 }
5069
5070 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5071 {
5072         if (!cfs_bandwidth_used())
5073                 return;
5074
5075         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
5076                 return;
5077
5078         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
5079 }
5080
5081 /*
5082  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
5083  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
5084  */
5085 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5086 {
5087         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
5088         unsigned long flags;
5089
5090         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
5091         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
5092         cfs_b->slack_started = false;
5093
5094         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
5095                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5096                 return;
5097         }
5098
5099         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
5100                 runtime = cfs_b->runtime;
5101
5102         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5103
5104         if (!runtime)
5105                 return;
5106
5107         distribute_cfs_runtime(cfs_b);
5108
5109         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
5110         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5111 }
5112
5113 /*
5114  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
5115  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
5116  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
5117  */
5118 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
5119 {
5120         if (!cfs_bandwidth_used())
5121                 return;
5122
5123         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
5124         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
5125                 return;
5126
5127         /* ensure the group is not already throttled */
5128         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5129                 return;
5130
5131         /* update runtime allocation */
5132         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
5133         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
5134                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
5135 }
5136
5137 static void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu)
5138 {
5139         struct cfs_rq *pcfs_rq, *cfs_rq;
5140
5141         if (!cfs_bandwidth_used())
5142                 return;
5143
5144         if (!tg->parent)
5145                 return;
5146
5147         cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
5148         pcfs_rq = tg->parent->cfs_rq[cpu];
5149
5150         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
5151         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(cpu_rq(cpu));
5152 }
5153
5154 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
5155 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5156 {
5157         if (!cfs_bandwidth_used())
5158                 return false;
5159
5160         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
5161                 return false;
5162
5163         /*
5164          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
5165          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
5166          */
5167         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5168                 return true;
5169
5170         return throttle_cfs_rq(cfs_rq);
5171 }
5172
5173 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
5174 {
5175         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
5176                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
5177
5178         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
5179
5180         return HRTIMER_NORESTART;
5181 }
5182
5183 extern const u64 max_cfs_quota_period;
5184
5185 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
5186 {
5187         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
5188                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
5189         unsigned long flags;
5190         int overrun;
5191         int idle = 0;
5192         int count = 0;
5193
5194         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
5195         for (;;) {
5196                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
5197                 if (!overrun)
5198                         break;
5199
5200                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun, flags);
5201
5202                 if (++count > 3) {
5203                         u64 new, old = ktime_to_ns(cfs_b->period);
5204
5205                         /*
5206                          * Grow period by a factor of 2 to avoid losing precision.
5207                          * Precision loss in the quota/period ratio can cause __cfs_schedulable
5208                          * to fail.
5209                          */
5210                         new = old * 2;
5211                         if (new < max_cfs_quota_period) {
5212                                 cfs_b->period = ns_to_ktime(new);
5213                                 cfs_b->quota *= 2;
5214
5215                                 pr_warn_ratelimited(
5216         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, scaling up (new cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
5217                                         smp_processor_id(),
5218                                         div_u64(new, NSEC_PER_USEC),
5219                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
5220                         } else {
5221                                 pr_warn_ratelimited(
5222         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, but cannot scale up without losing precision (cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
5223                                         smp_processor_id(),
5224                                         div_u64(old, NSEC_PER_USEC),
5225                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
5226                         }
5227
5228                         /* reset count so we don't come right back in here */
5229                         count = 0;
5230                 }
5231         }
5232         if (idle)
5233                 cfs_b->period_active = 0;
5234         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5235
5236         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
5237 }
5238
5239 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5240 {
5241         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
5242         cfs_b->runtime = 0;
5243         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
5244         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
5245
5246         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
5247         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
5248         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
5249         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
5250         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
5251         cfs_b->slack_started = false;
5252 }
5253
5254 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5255 {
5256         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
5257         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
5258 }
5259
5260 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5261 {
5262         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
5263
5264         if (cfs_b->period_active)
5265                 return;
5266
5267         cfs_b->period_active = 1;
5268         hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
5269         hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
5270 }
5271
5272 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5273 {
5274         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
5275         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
5276                 return;
5277
5278         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
5279         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
5280 }
5281
5282 /*
5283  * Both these CPU hotplug callbacks race against unregister_fair_sched_group()
5284  *
5285  * The race is harmless, since modifying bandwidth settings of unhooked group
5286  * bits doesn't do much.
5287  */
5288
5289 /* cpu online calback */
5290 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
5291 {
5292         struct task_group *tg;
5293
5294         lockdep_assert_held(&rq->lock);
5295
5296         rcu_read_lock();
5297         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5298                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &tg->cfs_bandwidth;
5299                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5300
5301                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5302                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
5303                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5304         }
5305         rcu_read_unlock();
5306 }
5307
5308 /* cpu offline callback */
5309 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
5310 {
5311         struct task_group *tg;
5312
5313         lockdep_assert_held(&rq->lock);
5314
5315         rcu_read_lock();
5316         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5317                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5318
5319                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
5320                         continue;
5321
5322                 /*
5323                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
5324                  * there's some valid quota amount
5325                  */
5326                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
5327                 /*
5328                  * Offline rq is schedulable till CPU is completely disabled
5329                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
5330                  */
5331                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
5332
5333                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5334                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
5335         }
5336         rcu_read_unlock();
5337 }
5338
5339 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5340
5341 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
5342 {
5343         return false;
5344 }
5345
5346 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
5347 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
5348 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5349 static inline void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu) {}
5350 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5351
5352 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
5353 {
5354         return 0;
5355 }
5356
5357 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
5358 {
5359         return 0;
5360 }
5361
5362 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
5363                                     int src_cpu, int dest_cpu)
5364 {
5365         return 0;
5366 }
5367
5368 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5369
5370 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5371 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5372 #endif
5373
5374 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
5375 {
5376         return NULL;
5377 }
5378 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5379 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
5380 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
5381
5382 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5383
5384 /**************************************************
5385  * CFS operations on tasks:
5386  */
5387
5388 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
5389 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5390 {
5391         struct sched_entity *se = &p->se;
5392         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5393
5394         SCHED_WARN_ON(task_rq(p) != rq);
5395
5396         if (rq->cfs.h_nr_running > 1) {
5397                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
5398                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
5399                 s64 delta = slice - ran;
5400
5401                 if (delta < 0) {
5402                         if (rq->curr == p)
5403                                 resched_curr(rq);
5404                         return;
5405                 }
5406                 hrtick_start(rq, delta);
5407         }
5408 }
5409
5410 /*
5411  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
5412  * current task is from our class and nr_running is low enough
5413  * to matter.
5414  */
5415 static void hrtick_update(struct rq *rq)
5416 {
5417         struct task_struct *curr = rq->curr;
5418
5419         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
5420                 return;
5421
5422         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
5423                 hrtick_start_fair(rq, curr);
5424 }
5425 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
5426 static inline void
5427 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5428 {
5429 }
5430
5431 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
5432 {
5433 }
5434 #endif
5435
5436 #ifdef CONFIG_SMP
5437 static inline unsigned long cpu_util(int cpu);
5438
5439 static inline bool cpu_overutilized(int cpu)
5440 {
5441         return !fits_capacity(cpu_util(cpu), capacity_of(cpu));
5442 }
5443
5444 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq)
5445 {
5446         if (!READ_ONCE(rq->rd->overutilized) && cpu_overutilized(rq->cpu)) {
5447                 WRITE_ONCE(rq->rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
5448                 trace_sched_overutilized_tp(rq->rd, SG_OVERUTILIZED);
5449         }
5450 }
5451 #else
5452 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq) { }
5453 #endif
5454
5455 /* Runqueue only has SCHED_IDLE tasks enqueued */
5456 static int sched_idle_rq(struct rq *rq)
5457 {
5458         return unlikely(rq->nr_running == rq->cfs.idle_h_nr_running &&
5459                         rq->nr_running);
5460 }
5461
5462 #ifdef CONFIG_SMP
5463 static int sched_idle_cpu(int cpu)
5464 {
5465         return sched_idle_rq(cpu_rq(cpu));
5466 }
5467 #endif
5468
5469 /*
5470  * The enqueue_task method is called before nr_running is
5471  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
5472  * then put the task into the rbtree:
5473  */
5474 static void
5475 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5476 {
5477         struct cfs_rq *cfs_rq;
5478         struct sched_entity *se = &p->se;
5479         int idle_h_nr_running = task_has_idle_policy(p);
5480
5481         /*
5482          * The code below (indirectly) updates schedutil which looks at
5483          * the cfs_rq utilization to select a frequency.
5484          * Let's add the task's estimated utilization to the cfs_rq's
5485          * estimated utilization, before we update schedutil.
5486          */
5487         util_est_enqueue(&rq->cfs, p);
5488
5489         /*
5490          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
5491          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
5492          * passed.
5493          */
5494         if (p->in_iowait)
5495                 cpufreq_update_util(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
5496
5497         for_each_sched_entity(se) {
5498                 if (se->on_rq)
5499                         break;
5500                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5501                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
5502
5503                 cfs_rq->h_nr_running++;
5504                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_h_nr_running;
5505
5506                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5507                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5508                         goto enqueue_throttle;
5509
5510                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
5511         }
5512
5513         for_each_sched_entity(se) {
5514                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5515
5516                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5517                 se_update_runnable(se);
5518                 update_cfs_group(se);
5519
5520                 cfs_rq->h_nr_running++;
5521                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_h_nr_running;
5522
5523                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5524                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5525                         goto enqueue_throttle;
5526
5527                /*
5528                 * One parent has been throttled and cfs_rq removed from the
5529                 * list. Add it back to not break the leaf list.
5530                 */
5531                if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
5532                        list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
5533         }
5534
5535         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
5536         add_nr_running(rq, 1);
5537
5538         /*
5539          * Since new tasks are assigned an initial util_avg equal to
5540          * half of the spare capacity of their CPU, tiny tasks have the
5541          * ability to cross the overutilized threshold, which will
5542          * result in the load balancer ruining all the task placement
5543          * done by EAS. As a way to mitigate that effect, do not account
5544          * for the first enqueue operation of new tasks during the
5545          * overutilized flag detection.
5546          *
5547          * A better way of solving this problem would be to wait for
5548          * the PELT signals of tasks to converge before taking them
5549          * into account, but that is not straightforward to implement,
5550          * and the following generally works well enough in practice.
5551          */
5552         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
5553                 update_overutilized_status(rq);
5554
5555 enqueue_throttle:
5556         if (cfs_bandwidth_used()) {
5557                 /*
5558                  * When bandwidth control is enabled; the cfs_rq_throttled()
5559                  * breaks in the above iteration can result in incomplete
5560                  * leaf list maintenance, resulting in triggering the assertion
5561                  * below.
5562                  */
5563                 for_each_sched_entity(se) {
5564                         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5565
5566                         if (list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq))
5567                                 break;
5568                 }
5569         }
5570
5571         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
5572
5573         hrtick_update(rq);
5574 }
5575
5576 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
5577
5578 /*
5579  * The dequeue_task method is called before nr_running is
5580  * decreased. We remove the task from the rbtree and
5581  * update the fair scheduling stats:
5582  */
5583 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5584 {
5585         struct cfs_rq *cfs_rq;
5586         struct sched_entity *se = &p->se;
5587         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
5588         int idle_h_nr_running = task_has_idle_policy(p);
5589         bool was_sched_idle = sched_idle_rq(rq);
5590
5591         for_each_sched_entity(se) {
5592                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5593                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
5594
5595                 cfs_rq->h_nr_running--;
5596                 cfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_h_nr_running;
5597
5598                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5599                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5600                         goto dequeue_throttle;
5601
5602                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
5603                 if (cfs_rq->load.weight) {
5604                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
5605                         se = parent_entity(se);
5606                         /*
5607                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
5608                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
5609                          */
5610                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
5611                                 set_next_buddy(se);
5612                         break;
5613                 }
5614                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
5615         }
5616
5617         for_each_sched_entity(se) {
5618                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5619
5620                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5621                 se_update_runnable(se);
5622                 update_cfs_group(se);
5623
5624                 cfs_rq->h_nr_running--;
5625                 cfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_h_nr_running;
5626
5627                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5628                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5629                         goto dequeue_throttle;
5630
5631         }
5632
5633         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
5634         sub_nr_running(rq, 1);
5635
5636         /* balance early to pull high priority tasks */
5637         if (unlikely(!was_sched_idle && sched_idle_rq(rq)))
5638                 rq->next_balance = jiffies;
5639
5640 dequeue_throttle:
5641         util_est_dequeue(&rq->cfs, p, task_sleep);
5642         hrtick_update(rq);
5643 }
5644
5645 #ifdef CONFIG_SMP
5646
5647 /* Working cpumask for: load_balance, load_balance_newidle. */
5648 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
5649 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, select_idle_mask);
5650
5651 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5652
5653 static struct {
5654         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
5655         atomic_t nr_cpus;
5656         int has_blocked;                /* Idle CPUS has blocked load */
5657         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
5658         unsigned long next_blocked;     /* Next update of blocked load in jiffies */
5659 } nohz ____cacheline_aligned;
5660
5661 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5662
5663 static unsigned long cpu_load(struct rq *rq)
5664 {
5665         return cfs_rq_load_avg(&rq->cfs);
5666 }
5667
5668 /*
5669  * cpu_load_without - compute CPU load without any contributions from *p
5670  * @cpu: the CPU which load is requested
5671  * @p: the task which load should be discounted
5672  *
5673  * The load of a CPU is defined by the load of tasks currently enqueued on that
5674  * CPU as well as tasks which are currently sleeping after an execution on that
5675  * CPU.
5676  *
5677  * This method returns the load of the specified CPU by discounting the load of
5678  * the specified task, whenever the task is currently contributing to the CPU
5679  * load.
5680  */
5681 static unsigned long cpu_load_without(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5682 {
5683         struct cfs_rq *cfs_rq;
5684         unsigned int load;
5685
5686         /* Task has no contribution or is new */
5687         if (cpu_of(rq) != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
5688                 return cpu_load(rq);
5689
5690         cfs_rq = &rq->cfs;
5691         load = READ_ONCE(cfs_rq->avg.load_avg);
5692
5693         /* Discount task's util from CPU's util */
5694         lsub_positive(&load, task_h_load(p));
5695
5696         return load;
5697 }
5698
5699 static unsigned long cpu_runnable(struct rq *rq)
5700 {
5701         return cfs_rq_runnable_avg(&rq->cfs);
5702 }
5703
5704 static unsigned long cpu_runnable_without(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5705 {
5706         struct cfs_rq *cfs_rq;
5707         unsigned int runnable;
5708
5709         /* Task has no contribution or is new */
5710         if (cpu_of(rq) != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
5711                 return cpu_runnable(rq);
5712
5713         cfs_rq = &rq->cfs;
5714         runnable = READ_ONCE(cfs_rq->avg.runnable_avg);
5715
5716         /* Discount task's runnable from CPU's runnable */
5717         lsub_positive(&runnable, p->se.avg.runnable_avg);
5718
5719         return runnable;
5720 }
5721
5722 static unsigned long capacity_of(int cpu)
5723 {
5724         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
5725 }
5726
5727 static void record_wakee(struct task_struct *p)
5728 {
5729         /*
5730          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
5731          * jiffy will not have built up many flips.
5732          */
5733         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
5734                 current->wakee_flips >>= 1;
5735                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
5736         }
5737
5738         if (current->last_wakee != p) {
5739                 current->last_wakee = p;
5740                 current->wakee_flips++;
5741         }
5742 }
5743
5744 /*
5745  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5746  *
5747  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5748  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
5749  *
5750  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
5751  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5752  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
5753  *
5754  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5755  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
5756  *
5757  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
5758  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
5759  * socket size.
5760  */
5761 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5762 {
5763         unsigned int master = current->wakee_flips;
5764         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5765         int factor = __this_cpu_read(sd_llc_size);
5766
5767         if (master < slave)
5768                 swap(master, slave);
5769         if (slave < factor || master < slave * factor)
5770                 return 0;
5771         return 1;
5772 }
5773
5774 /*
5775  * The purpose of wake_affine() is to quickly determine on which CPU we can run
5776  * soonest. For the purpose of speed we only consider the waking and previous
5777  * CPU.
5778  *
5779  * wake_affine_idle() - only considers 'now', it check if the waking CPU is
5780  *                      cache-affine and is (or will be) idle.
5781  *
5782  * wake_affine_weight() - considers the weight to reflect the average
5783  *                        scheduling latency of the CPUs. This seems to work
5784  *                        for the overloaded case.
5785  */
5786 static int
5787 wake_affine_idle(int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5788 {
5789         /*
5790          * If this_cpu is idle, it implies the wakeup is from interrupt
5791          * context. Only allow the move if cache is shared. Otherwise an
5792          * interrupt intensive workload could force all tasks onto one
5793          * node depending on the IO topology or IRQ affinity settings.
5794          *
5795          * If the prev_cpu is idle and cache affine then avoid a migration.
5796          * There is no guarantee that the cache hot data from an interrupt
5797          * is more important than cache hot data on the prev_cpu and from
5798          * a cpufreq perspective, it's better to have higher utilisation
5799          * on one CPU.
5800          */
5801         if (available_idle_cpu(this_cpu) && cpus_share_cache(this_cpu, prev_cpu))
5802                 return available_idle_cpu(prev_cpu) ? prev_cpu : this_cpu;
5803
5804         if (sync && cpu_rq(this_cpu)->nr_running == 1)
5805                 return this_cpu;
5806
5807         return nr_cpumask_bits;
5808 }
5809
5810 static int
5811 wake_affine_weight(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5812                    int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5813 {
5814         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5815         unsigned long task_load;
5816
5817         this_eff_load = cpu_load(cpu_rq(this_cpu));
5818
5819         if (sync) {
5820                 unsigned long current_load = task_h_load(current);
5821
5822                 if (current_load > this_eff_load)
5823                         return this_cpu;
5824
5825                 this_eff_load -= current_load;
5826         }
5827
5828         task_load = task_h_load(p);
5829
5830         this_eff_load += task_load;
5831         if (sched_feat(WA_BIAS))
5832                 this_eff_load *= 100;
5833         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5834
5835         prev_eff_load = cpu_load(cpu_rq(prev_cpu));
5836         prev_eff_load -= task_load;
5837         if (sched_feat(WA_BIAS))
5838                 prev_eff_load *= 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5839         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5840
5841         /*
5842          * If sync, adjust the weight of prev_eff_load such that if
5843          * prev_eff == this_eff that select_idle_sibling() will consider
5844          * stacking the wakee on top of the waker if no other CPU is
5845          * idle.
5846          */
5847         if (sync)
5848                 prev_eff_load += 1;
5849
5850         return this_eff_load < prev_eff_load ? this_cpu : nr_cpumask_bits;
5851 }
5852
5853 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5854                        int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5855 {
5856         int target = nr_cpumask_bits;
5857
5858         if (sched_feat(WA_IDLE))
5859                 target = wake_affine_idle(this_cpu, prev_cpu, sync);
5860
5861         if (sched_feat(WA_WEIGHT) && target == nr_cpumask_bits)
5862                 target = wake_affine_weight(sd, p, this_cpu, prev_cpu, sync);
5863
5864         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5865         if (target == nr_cpumask_bits)
5866                 return prev_cpu;
5867
5868         schedstat_inc(sd->ttwu_move_affine);
5869         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine);
5870         return target;
5871 }
5872
5873 static struct sched_group *
5874 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int this_cpu);
5875
5876 /*
5877  * find_idlest_group_cpu - find the idlest CPU among the CPUs in the group.
5878  */
5879 static int
5880 find_idlest_group_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5881 {
5882         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5883         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5884         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5885         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5886         int shallowest_idle_cpu = -1;
5887         int i;
5888
5889         /* Check if we have any choice: */
5890         if (group->group_weight == 1)
5891                 return cpumask_first(sched_group_span(group));
5892
5893         /* Traverse only the allowed CPUs */
5894         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), p->cpus_ptr) {
5895                 if (sched_idle_cpu(i))
5896                         return i;
5897
5898                 if (available_idle_cpu(i)) {
5899                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5900                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5901                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5902                                 /*
5903                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5904                                  * has the smallest exit latency irrespective
5905                                  * of any idle timestamp.
5906                                  */
5907                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5908                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5909                                 shallowest_idle_cpu = i;
5910                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5911                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5912                                 /*
5913                                  * If equal or no active idle state, then
5914                                  * the most recently idled CPU might have
5915                                  * a warmer cache.
5916                                  */
5917                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5918                                 shallowest_idle_cpu = i;
5919                         }
5920                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5921                         load = cpu_load(cpu_rq(i));
5922                         if (load < min_load) {
5923                                 min_load = load;
5924                                 least_loaded_cpu = i;
5925                         }
5926                 }
5927         }
5928
5929         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5930 }
5931
5932 static inline int find_idlest_cpu(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5933                                   int cpu, int prev_cpu, int sd_flag)
5934 {
5935         int new_cpu = cpu;
5936
5937         if (!cpumask_intersects(sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr))
5938                 return prev_cpu;
5939
5940         /*
5941          * We need task's util for cpu_util_without, sync it up to
5942          * prev_cpu's last_update_time.
5943          */
5944         if (!(sd_flag & SD_BALANCE_FORK))
5945                 sync_entity_load_avg(&p->se);
5946
5947         while (sd) {
5948                 struct sched_group *group;
5949                 struct sched_domain *tmp;
5950                 int weight;
5951
5952                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
5953                         sd = sd->child;
5954                         continue;
5955                 }
5956
5957                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu);
5958                 if (!group) {
5959                         sd = sd->child;
5960                         continue;
5961                 }
5962
5963                 new_cpu = find_idlest_group_cpu(group, p, cpu);
5964                 if (new_cpu == cpu) {
5965                         /* Now try balancing at a lower domain level of 'cpu': */
5966                         sd = sd->child;
5967                         continue;
5968                 }
5969
5970                 /* Now try balancing at a lower domain level of 'new_cpu': */
5971                 cpu = new_cpu;
5972                 weight = sd->span_weight;
5973                 sd = NULL;
5974                 for_each_domain(cpu, tmp) {
5975                         if (weight <= tmp->span_weight)
5976                                 break;
5977                         if (tmp->flags & sd_flag)
5978                                 sd = tmp;
5979                 }
5980         }
5981
5982         return new_cpu;
5983 }
5984
5985 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
5986 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(sched_smt_present);
5987 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_smt_present);
5988
5989 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
5990 {
5991         struct sched_domain_shared *sds;
5992
5993         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
5994         if (sds)
5995                 WRITE_ONCE(sds->has_idle_cores, val);
5996 }
5997
5998 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def)
5999 {
6000         struct sched_domain_shared *sds;
6001
6002         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
6003         if (sds)
6004                 return READ_ONCE(sds->has_idle_cores);
6005
6006         return def;
6007 }
6008
6009 /*
6010  * Scans the local SMT mask to see if the entire core is idle, and records this
6011  * information in sd_llc_shared->has_idle_cores.
6012  *
6013  * Since SMT siblings share all cache levels, inspecting this limited remote
6014  * state should be fairly cheap.
6015  */
6016 void __update_idle_core(struct rq *rq)
6017 {
6018         int core = cpu_of(rq);
6019         int cpu;
6020
6021         rcu_read_lock();
6022         if (test_idle_cores(core, true))
6023                 goto unlock;
6024
6025         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
6026                 if (cpu == core)
6027                         continue;
6028
6029                 if (!available_idle_cpu(cpu))
6030                         goto unlock;
6031         }
6032
6033         set_idle_cores(core, 1);
6034 unlock:
6035         rcu_read_unlock();
6036 }
6037
6038 /*
6039  * Scan the entire LLC domain for idle cores; this dynamically switches off if
6040  * there are no idle cores left in the system; tracked through
6041  * sd_llc->shared->has_idle_cores and enabled through update_idle_core() above.
6042  */
6043 static int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6044 {
6045         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
6046         int core, cpu;
6047
6048         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
6049                 return -1;
6050
6051         if (!test_idle_cores(target, false))
6052                 return -1;
6053
6054         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr);
6055
6056         for_each_cpu_wrap(core, cpus, target) {
6057                 bool idle = true;
6058
6059                 for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
6060                         if (!available_idle_cpu(cpu)) {
6061                                 idle = false;
6062                                 break;
6063                         }
6064                 }
6065                 cpumask_andnot(cpus, cpus, cpu_smt_mask(core));
6066
6067                 if (idle)
6068                         return core;
6069         }
6070
6071         /*
6072          * Failed to find an idle core; stop looking for one.
6073          */
6074         set_idle_cores(target, 0);
6075
6076         return -1;
6077 }
6078
6079 /*
6080  * Scan the local SMT mask for idle CPUs.
6081  */
6082 static int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6083 {
6084         int cpu;
6085
6086         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
6087                 return -1;
6088
6089         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(target)) {
6090                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr) ||
6091                     !cpumask_test_cpu(cpu, sched_domain_span(sd)))
6092                         continue;
6093                 if (available_idle_cpu(cpu) || sched_idle_cpu(cpu))
6094                         return cpu;
6095         }
6096
6097         return -1;
6098 }
6099
6100 #else /* CONFIG_SCHED_SMT */
6101
6102 static inline int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6103 {
6104         return -1;
6105 }
6106
6107 static inline int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6108 {
6109         return -1;
6110 }
6111
6112 #endif /* CONFIG_SCHED_SMT */
6113
6114 /*
6115  * Scan the LLC domain for idle CPUs; this is dynamically regulated by
6116  * comparing the average scan cost (tracked in sd->avg_scan_cost) against the
6117  * average idle time for this rq (as found in rq->avg_idle).
6118  */
6119 static int select_idle_cpu(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6120 {
6121         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
6122         struct sched_domain *this_sd;
6123         u64 avg_cost, avg_idle;
6124         u64 time;
6125         int this = smp_processor_id();
6126         int cpu, nr = INT_MAX;
6127
6128         this_sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_llc));
6129         if (!this_sd)
6130                 return -1;
6131
6132         /*
6133          * Due to large variance we need a large fuzz factor; hackbench in
6134          * particularly is sensitive here.
6135          */
6136         avg_idle = this_rq()->avg_idle / 512;
6137         avg_cost = this_sd->avg_scan_cost + 1;
6138
6139         if (sched_feat(SIS_AVG_CPU) && avg_idle < avg_cost)
6140                 return -1;
6141
6142         if (sched_feat(SIS_PROP)) {
6143                 u64 span_avg = sd->span_weight * avg_idle;
6144                 if (span_avg > 4*avg_cost)
6145                         nr = div_u64(span_avg, avg_cost);
6146                 else
6147                         nr = 4;
6148         }
6149
6150         time = cpu_clock(this);
6151
6152         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr);
6153
6154         for_each_cpu_wrap(cpu, cpus, target) {
6155                 if (!--nr)
6156                         return -1;
6157                 if (available_idle_cpu(cpu) || sched_idle_cpu(cpu))
6158                         break;
6159         }
6160
6161         time = cpu_clock(this) - time;
6162         update_avg(&this_sd->avg_scan_cost, time);
6163
6164         return cpu;
6165 }
6166
6167 /*
6168  * Scan the asym_capacity domain for idle CPUs; pick the first idle one on which
6169  * the task fits. If no CPU is big enough, but there are idle ones, try to
6170  * maximize capacity.
6171  */
6172 static int
6173 select_idle_capacity(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6174 {
6175         unsigned long best_cap = 0;
6176         int cpu, best_cpu = -1;
6177         struct cpumask *cpus;
6178
6179         sync_entity_load_avg(&p->se);
6180
6181         cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
6182         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr);
6183
6184         for_each_cpu_wrap(cpu, cpus, target) {
6185                 unsigned long cpu_cap = capacity_of(cpu);
6186
6187                 if (!available_idle_cpu(cpu) && !sched_idle_cpu(cpu))
6188                         continue;
6189                 if (task_fits_capacity(p, cpu_cap))
6190                         return cpu;
6191
6192                 if (cpu_cap > best_cap) {
6193                         best_cap = cpu_cap;
6194                         best_cpu = cpu;
6195                 }
6196         }
6197
6198         return best_cpu;
6199 }
6200
6201 /*
6202  * Try and locate an idle core/thread in the LLC cache domain.
6203  */
6204 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
6205 {
6206         struct sched_domain *sd;
6207         int i, recent_used_cpu;
6208
6209         /*
6210          * For asymmetric CPU capacity systems, our domain of interest is
6211          * sd_asym_cpucapacity rather than sd_llc.
6212          */
6213         if (static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity)) {
6214                 sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_cpucapacity, target));
6215                 /*
6216                  * On an asymmetric CPU capacity system where an exclusive
6217                  * cpuset defines a symmetric island (i.e. one unique
6218                  * capacity_orig value through the cpuset), the key will be set
6219                  * but the CPUs within that cpuset will not have a domain with
6220                  * SD_ASYM_CPUCAPACITY. These should follow the usual symmetric
6221                  * capacity path.
6222                  */
6223                 if (!sd)
6224                         goto symmetric;
6225
6226                 i = select_idle_capacity(p, sd, target);
6227                 return ((unsigned)i < nr_cpumask_bits) ? i : target;
6228         }
6229
6230 symmetric:
6231         if (available_idle_cpu(target) || sched_idle_cpu(target))
6232                 return target;
6233
6234         /*
6235          * If the previous CPU is cache affine and idle, don't be stupid:
6236          */
6237         if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) &&
6238             (available_idle_cpu(prev) || sched_idle_cpu(prev)))
6239                 return prev;
6240
6241         /*
6242          * Allow a per-cpu kthread to stack with the wakee if the
6243          * kworker thread and the tasks previous CPUs are the same.
6244          * The assumption is that the wakee queued work for the
6245          * per-cpu kthread that is now complete and the wakeup is
6246          * essentially a sync wakeup. An obvious example of this
6247          * pattern is IO completions.
6248          */
6249         if (is_per_cpu_kthread(current) &&
6250             prev == smp_processor_id() &&
6251             this_rq()->nr_running <= 1) {
6252                 return prev;
6253         }
6254
6255         /* Check a recently used CPU as a potential idle candidate: */
6256         recent_used_cpu = p->recent_used_cpu;
6257         if (recent_used_cpu != prev &&
6258             recent_used_cpu != target &&
6259             cpus_share_cache(recent_used_cpu, target) &&
6260             (available_idle_cpu(recent_used_cpu) || sched_idle_cpu(recent_used_cpu)) &&
6261             cpumask_test_cpu(p->recent_used_cpu, p->cpus_ptr)) {
6262                 /*
6263                  * Replace recent_used_cpu with prev as it is a potential
6264                  * candidate for the next wake:
6265                  */
6266                 p->recent_used_cpu = prev;
6267                 return recent_used_cpu;
6268         }
6269
6270         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
6271         if (!sd)
6272                 return target;
6273
6274         i = select_idle_core(p, sd, target);
6275         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6276                 return i;
6277
6278         i = select_idle_cpu(p, sd, target);
6279         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6280                 return i;
6281
6282         i = select_idle_smt(p, sd, target);
6283         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6284                 return i;
6285
6286         return target;
6287 }
6288
6289 /**
6290  * Amount of capacity of a CPU that is (estimated to be) used by CFS tasks
6291  * @cpu: the CPU to get the utilization of
6292  *
6293  * The unit of the return value must be the one of capacity so we can compare
6294  * the utilization with the capacity of the CPU that is available for CFS task
6295  * (ie cpu_capacity).
6296  *
6297  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
6298  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
6299  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
6300  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
6301  * (arch_scale_freq_capacity()).
6302  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
6303  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
6304  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
6305  *
6306  * The estimated utilization of a CPU is defined to be the maximum between its
6307  * cfs_rq.avg.util_avg and the sum of the estimated utilization of the tasks
6308  * currently RUNNABLE on that CPU.
6309  * This allows to properly represent the expected utilization of a CPU which
6310  * has just got a big task running since a long sleep period. At the same time
6311  * however it preserves the benefits of the "blocked utilization" in
6312  * describing the potential for other tasks waking up on the same CPU.
6313  *
6314  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
6315  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
6316  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
6317  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
6318  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
6319  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
6320  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
6321  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
6322  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
6323  * migrations (scheduler-driven DVFS).
6324  *
6325  * Return: the (estimated) utilization for the specified CPU
6326  */
6327 static inline unsigned long cpu_util(int cpu)
6328 {
6329         struct cfs_rq *cfs_rq;
6330         unsigned int util;
6331
6332         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6333         util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6334
6335         if (sched_feat(UTIL_EST))
6336                 util = max(util, READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued));
6337
6338         return min_t(unsigned long, util, capacity_orig_of(cpu));
6339 }
6340
6341 /*
6342  * cpu_util_without: compute cpu utilization without any contributions from *p
6343  * @cpu: the CPU which utilization is requested
6344  * @p: the task which utilization should be discounted
6345  *
6346  * The utilization of a CPU is defined by the utilization of tasks currently
6347  * enqueued on that CPU as well as tasks which are currently sleeping after an
6348  * execution on that CPU.
6349  *
6350  * This method returns the utilization of the specified CPU by discounting the
6351  * utilization of the specified task, whenever the task is currently
6352  * contributing to the CPU utilization.
6353  */
6354 static unsigned long cpu_util_without(int cpu, struct task_struct *p)
6355 {
6356         struct cfs_rq *cfs_rq;
6357         unsigned int util;
6358
6359         /* Task has no contribution or is new */
6360         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
6361                 return cpu_util(cpu);
6362
6363         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6364         util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6365
6366         /* Discount task's util from CPU's util */
6367         lsub_positive(&util, task_util(p));
6368
6369         /*
6370          * Covered cases:
6371          *
6372          * a) if *p is the only task sleeping on this CPU, then:
6373          *      cpu_util (== task_util) > util_est (== 0)
6374          *    and thus we return:
6375          *      cpu_util_without = (cpu_util - task_util) = 0
6376          *
6377          * b) if other tasks are SLEEPING on this CPU, which is now exiting
6378          *    IDLE, then:
6379          *      cpu_util >= task_util
6380          *      cpu_util > util_est (== 0)
6381          *    and thus we discount *p's blocked utilization to return:
6382          *      cpu_util_without = (cpu_util - task_util) >= 0
6383          *
6384          * c) if other tasks are RUNNABLE on that CPU and
6385          *      util_est > cpu_util
6386          *    then we use util_est since it returns a more restrictive
6387          *    estimation of the spare capacity on that CPU, by just
6388          *    considering the expected utilization of tasks already
6389          *    runnable on that CPU.
6390          *
6391          * Cases a) and b) are covered by the above code, while case c) is
6392          * covered by the following code when estimated utilization is
6393          * enabled.
6394          */
6395         if (sched_feat(UTIL_EST)) {
6396                 unsigned int estimated =
6397                         READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued);
6398
6399                 /*
6400                  * Despite the following checks we still have a small window
6401                  * for a possible race, when an execl's select_task_rq_fair()
6402                  * races with LB's detach_task():
6403                  *
6404                  *   detach_task()
6405                  *     p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6406                  *     ---------------------------------- A
6407                  *     deactivate_task()                   \
6408                  *       dequeue_task()                     + RaceTime
6409                  *         util_est_dequeue()              /
6410                  *     ---------------------------------- B
6411                  *
6412                  * The additional check on "current == p" it's required to
6413                  * properly fix the execl regression and it helps in further
6414                  * reducing the chances for the above race.
6415                  */
6416                 if (unlikely(task_on_rq_queued(p) || current == p))
6417                         lsub_positive(&estimated, _task_util_est(p));
6418
6419                 util = max(util, estimated);
6420         }
6421
6422         /*
6423          * Utilization (estimated) can exceed the CPU capacity, thus let's
6424          * clamp to the maximum CPU capacity to ensure consistency with
6425          * the cpu_util call.
6426          */
6427         return min_t(unsigned long, util, capacity_orig_of(cpu));
6428 }
6429
6430 /*
6431  * Predicts what cpu_util(@cpu) would return if @p was migrated (and enqueued)
6432  * to @dst_cpu.
6433  */
6434 static unsigned long cpu_util_next(int cpu, struct task_struct *p, int dst_cpu)
6435 {
6436         struct cfs_rq *cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6437         unsigned long util_est, util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6438
6439         /*
6440          * If @p migrates from @cpu to another, remove its contribution. Or,
6441          * if @p migrates from another CPU to @cpu, add its contribution. In
6442          * the other cases, @cpu is not impacted by the migration, so the
6443          * util_avg should already be correct.
6444          */
6445         if (task_cpu(p) == cpu && dst_cpu != cpu)
6446                 sub_positive(&util, task_util(p));
6447         else if (task_cpu(p) != cpu && dst_cpu == cpu)
6448                 util += task_util(p);
6449
6450         if (sched_feat(UTIL_EST)) {
6451                 util_est = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued);
6452
6453                 /*
6454                  * During wake-up, the task isn't enqueued yet and doesn't
6455                  * appear in the cfs_rq->avg.util_est.enqueued of any rq,
6456                  * so just add it (if needed) to "simulate" what will be
6457                  * cpu_util() after the task has been enqueued.
6458                  */
6459                 if (dst_cpu == cpu)
6460                         util_est += _task_util_est(p);
6461
6462                 util = max(util, util_est);
6463         }
6464
6465         return min(util, capacity_orig_of(cpu));
6466 }
6467
6468 /*
6469  * compute_energy(): Estimates the energy that @pd would consume if @p was
6470  * migrated to @dst_cpu. compute_energy() predicts what will be the utilization
6471  * landscape of @pd's CPUs after the task migration, and uses the Energy Model
6472  * to compute what would be the energy if we decided to actually migrate that
6473  * task.
6474  */
6475 static long
6476 compute_energy(struct task_struct *p, int dst_cpu, struct perf_domain *pd)
6477 {
6478         struct cpumask *pd_mask = perf_domain_span(pd);
6479         unsigned long cpu_cap = arch_scale_cpu_capacity(cpumask_first(pd_mask));
6480         unsigned long max_util = 0, sum_util = 0;
6481         int cpu;
6482
6483         /*
6484          * The capacity state of CPUs of the current rd can be driven by CPUs
6485          * of another rd if they belong to the same pd. So, account for the
6486          * utilization of these CPUs too by masking pd with cpu_online_mask
6487          * instead of the rd span.
6488          *
6489          * If an entire pd is outside of the current rd, it will not appear in
6490          * its pd list and will not be accounted by compute_energy().
6491          */
6492         for_each_cpu_and(cpu, pd_mask, cpu_online_mask) {
6493                 unsigned long cpu_util, util_cfs = cpu_util_next(cpu, p, dst_cpu);
6494                 struct task_struct *tsk = cpu == dst_cpu ? p : NULL;
6495
6496                 /*
6497                  * Busy time computation: utilization clamping is not
6498                  * required since the ratio (sum_util / cpu_capacity)
6499                  * is already enough to scale the EM reported power
6500                  * consumption at the (eventually clamped) cpu_capacity.
6501                  */
6502                 sum_util += schedutil_cpu_util(cpu, util_cfs, cpu_cap,
6503                                                ENERGY_UTIL, NULL);
6504
6505                 /*
6506                  * Performance domain frequency: utilization clamping
6507                  * must be considered since it affects the selection
6508                  * of the performance domain frequency.
6509                  * NOTE: in case RT tasks are running, by default the
6510                  * FREQUENCY_UTIL's utilization can be max OPP.
6511                  */
6512                 cpu_util = schedutil_cpu_util(cpu, util_cfs, cpu_cap,
6513                                               FREQUENCY_UTIL, tsk);
6514                 max_util = max(max_util, cpu_util);
6515         }
6516
6517         return em_cpu_energy(pd->em_pd, max_util, sum_util);
6518 }
6519
6520 /*
6521  * find_energy_efficient_cpu(): Find most energy-efficient target CPU for the
6522  * waking task. find_energy_efficient_cpu() looks for the CPU with maximum
6523  * spare capacity in each performance domain and uses it as a potential
6524  * candidate to execute the task. Then, it uses the Energy Model to figure
6525  * out which of the CPU candidates is the most energy-efficient.
6526  *
6527  * The rationale for this heuristic is as follows. In a performance domain,
6528  * all the most energy efficient CPU candidates (according to the Energy
6529  * Model) are those for which we'll request a low frequency. When there are
6530  * several CPUs for which the frequency request will be the same, we don't
6531  * have enough data to break the tie between them, because the Energy Model
6532  * only includes active power costs. With this model, if we assume that
6533  * frequency requests follow utilization (e.g. using schedutil), the CPU with
6534  * the maximum spare capacity in a performance domain is guaranteed to be among
6535  * the best candidates of the performance domain.
6536  *
6537  * In practice, it could be preferable from an energy standpoint to pack
6538  * small tasks on a CPU in order to let other CPUs go in deeper idle states,
6539  * but that could also hurt our chances to go cluster idle, and we have no
6540  * ways to tell with the current Energy Model if this is actually a good
6541  * idea or not. So, find_energy_efficient_cpu() basically favors
6542  * cluster-packing, and spreading inside a cluster. That should at least be
6543  * a good thing for latency, and this is consistent with the idea that most
6544  * of the energy savings of EAS come from the asymmetry of the system, and
6545  * not so much from breaking the tie between identical CPUs. That's also the
6546  * reason why EAS is enabled in the topology code only for systems where
6547  * SD_ASYM_CPUCAPACITY is set.
6548  *
6549  * NOTE: Forkees are not accepted in the energy-aware wake-up path because
6550  * they don't have any useful utilization data yet and it's not possible to
6551  * forecast their impact on energy consumption. Consequently, they will be
6552  * placed by find_idlest_cpu() on the least loaded CPU, which might turn out
6553  * to be energy-inefficient in some use-cases. The alternative would be to
6554  * bias new tasks towards specific types of CPUs first, or to try to infer
6555  * their util_avg from the parent task, but those heuristics could hurt
6556  * other use-cases too. So, until someone finds a better way to solve this,
6557  * let's keep things simple by re-using the existing slow path.
6558  */
6559 static int find_energy_efficient_cpu(struct task_struct *p, int prev_cpu)
6560 {
6561         unsigned long prev_delta = ULONG_MAX, best_delta = ULONG_MAX;
6562         struct root_domain *rd = cpu_rq(smp_processor_id())->rd;
6563         unsigned long cpu_cap, util, base_energy = 0;
6564         int cpu, best_energy_cpu = prev_cpu;
6565         struct sched_domain *sd;
6566         struct perf_domain *pd;
6567
6568         rcu_read_lock();
6569         pd = rcu_dereference(rd->pd);
6570         if (!pd || READ_ONCE(rd->overutilized))
6571                 goto fail;
6572
6573         /*
6574          * Energy-aware wake-up happens on the lowest sched_domain starting
6575          * from sd_asym_cpucapacity spanning over this_cpu and prev_cpu.
6576          */
6577         sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_asym_cpucapacity));
6578         while (sd && !cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(sd)))
6579                 sd = sd->parent;
6580         if (!sd)
6581                 goto fail;
6582
6583         sync_entity_load_avg(&p->se);
6584         if (!task_util_est(p))
6585                 goto unlock;
6586
6587         for (; pd; pd = pd->next) {
6588                 unsigned long cur_delta, spare_cap, max_spare_cap = 0;
6589                 unsigned long base_energy_pd;
6590                 int max_spare_cap_cpu = -1;
6591
6592                 /* Compute the 'base' energy of the pd, without @p */
6593                 base_energy_pd = compute_energy(p, -1, pd);
6594                 base_energy += base_energy_pd;
6595
6596                 for_each_cpu_and(cpu, perf_domain_span(pd), sched_domain_span(sd)) {
6597                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
6598                                 continue;
6599
6600                         util = cpu_util_next(cpu, p, cpu);
6601                         cpu_cap = capacity_of(cpu);
6602                         spare_cap = cpu_cap;
6603                         lsub_positive(&spare_cap, util);
6604
6605                         /*
6606                          * Skip CPUs that cannot satisfy the capacity request.
6607                          * IOW, placing the task there would make the CPU
6608                          * overutilized. Take uclamp into account to see how
6609                          * much capacity we can get out of the CPU; this is
6610                          * aligned with schedutil_cpu_util().
6611                          */
6612                         util = uclamp_rq_util_with(cpu_rq(cpu), util, p);
6613                         if (!fits_capacity(util, cpu_cap))
6614                                 continue;
6615
6616                         /* Always use prev_cpu as a candidate. */
6617                         if (cpu == prev_cpu) {
6618                                 prev_delta = compute_energy(p, prev_cpu, pd);
6619                                 prev_delta -= base_energy_pd;
6620                                 best_delta = min(best_delta, prev_delta);
6621                         }
6622
6623                         /*
6624                          * Find the CPU with the maximum spare capacity in
6625                          * the performance domain
6626                          */
6627                         if (spare_cap > max_spare_cap) {
6628                                 max_spare_cap = spare_cap;
6629                                 max_spare_cap_cpu = cpu;
6630                         }
6631                 }
6632
6633                 /* Evaluate the energy impact of using this CPU. */
6634                 if (max_spare_cap_cpu >= 0 && max_spare_cap_cpu != prev_cpu) {
6635                         cur_delta = compute_energy(p, max_spare_cap_cpu, pd);
6636                         cur_delta -= base_energy_pd;
6637                         if (cur_delta < best_delta) {
6638                                 best_delta = cur_delta;
6639                                 best_energy_cpu = max_spare_cap_cpu;
6640                         }
6641                 }
6642         }
6643 unlock:
6644         rcu_read_unlock();
6645
6646         /*
6647          * Pick the best CPU if prev_cpu cannot be used, or if it saves at
6648          * least 6% of the energy used by prev_cpu.
6649          */
6650         if (prev_delta == ULONG_MAX)
6651                 return best_energy_cpu;
6652
6653         if ((prev_delta - best_delta) > ((prev_delta + base_energy) >> 4))
6654                 return best_energy_cpu;
6655
6656         return prev_cpu;
6657
6658 fail:
6659         rcu_read_unlock();
6660
6661         return -1;
6662 }
6663
6664 /*
6665  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
6666  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
6667  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
6668  *
6669  * Balances load by selecting the idlest CPU in the idlest group, or under
6670  * certain conditions an idle sibling CPU if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
6671  *
6672  * Returns the target CPU number.
6673  *
6674  * preempt must be disabled.
6675  */
6676 static int
6677 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
6678 {
6679         struct sched_domain *tmp, *sd = NULL;
6680         int cpu = smp_processor_id();
6681         int new_cpu = prev_cpu;
6682         int want_affine = 0;
6683         int sync = (wake_flags & WF_SYNC) && !(current->flags & PF_EXITING);
6684
6685         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
6686                 record_wakee(p);
6687
6688                 if (sched_energy_enabled()) {
6689                         new_cpu = find_energy_efficient_cpu(p, prev_cpu);
6690                         if (new_cpu >= 0)
6691                                 return new_cpu;
6692                         new_cpu = prev_cpu;
6693                 }
6694
6695                 want_affine = !wake_wide(p) && cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr);
6696         }
6697
6698         rcu_read_lock();
6699         for_each_domain(cpu, tmp) {
6700                 /*
6701                  * If both 'cpu' and 'prev_cpu' are part of this domain,
6702                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
6703                  */
6704                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
6705                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
6706                         if (cpu != prev_cpu)
6707                                 new_cpu = wake_affine(tmp, p, cpu, prev_cpu, sync);
6708
6709                         sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
6710                         break;
6711                 }
6712
6713                 if (tmp->flags & sd_flag)
6714                         sd = tmp;
6715                 else if (!want_affine)
6716                         break;
6717         }
6718
6719         if (unlikely(sd)) {
6720                 /* Slow path */
6721                 new_cpu = find_idlest_cpu(sd, p, cpu, prev_cpu, sd_flag);
6722         } else if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) { /* XXX always ? */
6723                 /* Fast path */
6724
6725                 new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
6726
6727                 if (want_affine)
6728                         current->recent_used_cpu = cpu;
6729         }
6730         rcu_read_unlock();
6731
6732         return new_cpu;
6733 }
6734
6735 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
6736
6737 /*
6738  * Called immediately before a task is migrated to a new CPU; task_cpu(p) and
6739  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
6740  * previous CPU. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
6741  */
6742 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p, int new_cpu)
6743 {
6744         /*
6745          * As blocked tasks retain absolute vruntime the migration needs to
6746          * deal with this by subtracting the old and adding the new
6747          * min_vruntime -- the latter is done by enqueue_entity() when placing
6748          * the task on the new runqueue.
6749          */
6750         if (p->state == TASK_WAKING) {
6751                 struct sched_entity *se = &p->se;
6752                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6753                 u64 min_vruntime;
6754
6755 #ifndef CONFIG_64BIT
6756                 u64 min_vruntime_copy;
6757
6758                 do {
6759                         min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
6760                         smp_rmb();
6761                         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6762                 } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
6763 #else
6764                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6765 #endif
6766
6767                 se->vruntime -= min_vruntime;
6768         }
6769
6770         if (p->on_rq == TASK_ON_RQ_MIGRATING) {
6771                 /*
6772                  * In case of TASK_ON_RQ_MIGRATING we in fact hold the 'old'
6773                  * rq->lock and can modify state directly.
6774                  */
6775                 lockdep_assert_held(&task_rq(p)->lock);
6776                 detach_entity_cfs_rq(&p->se);
6777
6778         } else {
6779                 /*
6780                  * We are supposed to update the task to "current" time, then
6781                  * its up to date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we
6782                  * have difficulty in getting what current time is, so simply
6783                  * throw away the out-of-date time. This will result in the
6784                  * wakee task is less decayed, but giving the wakee more load
6785                  * sounds not bad.
6786                  */
6787                 remove_entity_load_avg(&p->se);
6788         }
6789
6790         /* Tell new CPU we are migrated */
6791         p->se.avg.last_update_time = 0;
6792
6793         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
6794         p->se.exec_start = 0;
6795
6796         update_scan_period(p, new_cpu);
6797 }
6798
6799 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
6800 {
6801         remove_entity_load_avg(&p->se);
6802 }
6803
6804 static int
6805 balance_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
6806 {
6807         if (rq->nr_running)
6808                 return 1;
6809
6810         return newidle_balance(rq, rf) != 0;
6811 }
6812 #endif /* CONFIG_SMP */
6813
6814 static unsigned long wakeup_gran(struct sched_entity *se)
6815 {
6816         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
6817
6818         /*
6819          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
6820          * to virtual-time in his units.
6821          *
6822          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
6823          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
6824          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
6825          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
6826          * be smaller, again penalizing the lighter task.
6827          *
6828          * This is especially important for buddies when the leftmost
6829          * task is higher priority than the buddy.
6830          */
6831         return calc_delta_fair(gran, se);
6832 }
6833
6834 /*
6835  * Should 'se' preempt 'curr'.
6836  *
6837  *             |s1
6838  *        |s2
6839  *   |s3
6840  *         g
6841  *      |<--->|c
6842  *
6843  *  w(c, s1) = -1
6844  *  w(c, s2) =  0
6845  *  w(c, s3) =  1
6846  *
6847  */
6848 static int
6849 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
6850 {
6851         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
6852
6853         if (vdiff <= 0)
6854                 return -1;
6855
6856         gran = wakeup_gran(se);
6857         if (vdiff > gran)
6858                 return 1;
6859
6860         return 0;
6861 }
6862
6863 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
6864 {
6865         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_has_idle_policy(task_of(se))))
6866                 return;
6867
6868         for_each_sched_entity(se) {
6869                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
6870                         return;
6871                 cfs_rq_of(se)->last = se;
6872         }
6873 }
6874
6875 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
6876 {
6877         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_has_idle_policy(task_of(se))))
6878                 return;
6879
6880         for_each_sched_entity(se) {
6881                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
6882                         return;
6883                 cfs_rq_of(se)->next = se;
6884         }
6885 }
6886
6887 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
6888 {
6889         for_each_sched_entity(se)
6890                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
6891 }
6892
6893 /*
6894  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
6895  */
6896 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
6897 {
6898         struct task_struct *curr = rq->curr;
6899         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
6900         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6901         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
6902         int next_buddy_marked = 0;
6903
6904         if (unlikely(se == pse))
6905                 return;
6906
6907         /*
6908          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
6909          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
6910          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
6911          * next-buddy nomination below.
6912          */
6913         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
6914                 return;
6915
6916         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
6917                 set_next_buddy(pse);
6918                 next_buddy_marked = 1;
6919         }
6920
6921         /*
6922          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
6923          * wake up path.
6924          *
6925          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
6926          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
6927          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
6928          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
6929          * below.
6930          */
6931         if (test_tsk_need_resched(curr))
6932                 return;
6933
6934         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
6935         if (unlikely(task_has_idle_policy(curr)) &&
6936             likely(!task_has_idle_policy(p)))
6937                 goto preempt;
6938
6939         /*
6940          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
6941          * is driven by the tick):
6942          */
6943         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
6944                 return;
6945
6946         find_matching_se(&se, &pse);
6947         update_curr(cfs_rq_of(se));
6948         BUG_ON(!pse);
6949         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
6950                 /*
6951                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
6952                  * triggering this preemption.
6953                  */
6954                 if (!next_buddy_marked)
6955                         set_next_buddy(pse);
6956                 goto preempt;
6957         }
6958
6959         return;
6960
6961 preempt:
6962         resched_curr(rq);
6963         /*
6964          * Only set the backward buddy when the current task is still
6965          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
6966          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
6967          * point, either of which can * drop the rq lock.
6968          *
6969          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
6970          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
6971          */
6972         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
6973                 return;
6974
6975         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
6976                 set_last_buddy(se);
6977 }
6978
6979 struct task_struct *
6980 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
6981 {
6982         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6983         struct sched_entity *se;
6984         struct task_struct *p;
6985         int new_tasks;
6986
6987 again:
6988         if (!sched_fair_runnable(rq))
6989                 goto idle;
6990
6991 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6992         if (!prev || prev->sched_class != &fair_sched_class)
6993                 goto simple;
6994
6995         /*
6996          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
6997          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
6998          *
6999          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
7000          * hierarchy, only change the part that actually changes.
7001          */
7002
7003         do {
7004                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
7005
7006                 /*
7007                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
7008                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
7009                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
7010                  * forget we've ever seen it.
7011                  */
7012                 if (curr) {
7013                         if (curr->on_rq)
7014                                 update_curr(cfs_rq);
7015                         else
7016                                 curr = NULL;
7017
7018                         /*
7019                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
7020                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
7021                          * Therefore the nr_running test will indeed
7022                          * be correct.
7023                          */
7024                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq))) {
7025                                 cfs_rq = &rq->cfs;
7026
7027                                 if (!cfs_rq->nr_running)
7028                                         goto idle;
7029
7030                                 goto simple;
7031                         }
7032                 }
7033
7034                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
7035                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7036         } while (cfs_rq);
7037
7038         p = task_of(se);
7039
7040         /*
7041          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
7042          * is a different task than we started out with, try and touch the
7043          * least amount of cfs_rqs.
7044          */
7045         if (prev != p) {
7046                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
7047
7048                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
7049                         int se_depth = se->depth;
7050                         int pse_depth = pse->depth;
7051
7052                         if (se_depth <= pse_depth) {
7053                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
7054                                 pse = parent_entity(pse);
7055                         }
7056                         if (se_depth >= pse_depth) {
7057                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
7058                                 se = parent_entity(se);
7059                         }
7060                 }
7061
7062                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
7063                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7064         }
7065
7066         goto done;
7067 simple:
7068 #endif
7069         if (prev)
7070                 put_prev_task(rq, prev);
7071
7072         do {
7073                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
7074                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7075                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7076         } while (cfs_rq);
7077
7078         p = task_of(se);
7079
7080 done: __maybe_unused;
7081 #ifdef CONFIG_SMP
7082         /*
7083          * Move the next running task to the front of
7084          * the list, so our cfs_tasks list becomes MRU
7085          * one.
7086          */
7087         list_move(&p->se.group_node, &rq->cfs_tasks);
7088 #endif
7089
7090         if (hrtick_enabled(rq))
7091                 hrtick_start_fair(rq, p);
7092
7093         update_misfit_status(p, rq);
7094
7095         return p;
7096
7097 idle:
7098         if (!rf)
7099                 return NULL;
7100
7101         new_tasks = newidle_balance(rq, rf);
7102
7103         /*
7104          * Because newidle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
7105          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
7106          * must re-start the pick_next_entity() loop.
7107          */
7108         if (new_tasks < 0)
7109                 return RETRY_TASK;
7110
7111         if (new_tasks > 0)
7112                 goto again;
7113
7114         /*
7115          * rq is about to be idle, check if we need to update the
7116          * lost_idle_time of clock_pelt
7117          */
7118         update_idle_rq_clock_pelt(rq);
7119
7120         return NULL;
7121 }
7122
7123 static struct task_struct *__pick_next_task_fair(struct rq *rq)
7124 {
7125         return pick_next_task_fair(rq, NULL, NULL);
7126 }
7127
7128 /*
7129  * Account for a descheduled task:
7130  */
7131 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
7132 {
7133         struct sched_entity *se = &prev->se;
7134         struct cfs_rq *cfs_rq;
7135
7136         for_each_sched_entity(se) {
7137                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7138                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
7139         }
7140 }
7141
7142 /*
7143  * sched_yield() is very simple
7144  *
7145  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
7146  */
7147 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
7148 {
7149         struct task_struct *curr = rq->curr;
7150         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
7151         struct sched_entity *se = &curr->se;
7152
7153         /*
7154          * Are we the only task in the tree?
7155          */
7156         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
7157                 return;
7158
7159         clear_buddies(cfs_rq, se);
7160
7161         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
7162                 update_rq_clock(rq);
7163                 /*
7164                  * Update run-time statistics of the 'current'.
7165                  */
7166                 update_curr(cfs_rq);
7167                 /*
7168                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
7169                  * so we don't do microscopic update in schedule()
7170                  * and double the fastpath cost.
7171                  */
7172                 rq_clock_skip_update(rq);
7173         }
7174
7175         set_skip_buddy(se);
7176 }
7177
7178 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7179 {
7180         struct sched_entity *se = &p->se;
7181
7182         /* throttled hierarchies are not runnable */
7183         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
7184                 return false;
7185
7186         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
7187         set_next_buddy(se);
7188
7189         yield_task_fair(rq);
7190
7191         return true;
7192 }
7193
7194 #ifdef CONFIG_SMP
7195 /**************************************************
7196  * Fair scheduling class load-balancing methods.
7197  *
7198  * BASICS
7199  *
7200  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
7201  * per-CPU scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
7202  * time to each task. This is expressed in the following equation:
7203  *
7204  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
7205  *
7206  * Where W_i,n is the n-th weight average for CPU i. The instantaneous weight
7207  * W_i,0 is defined as:
7208  *
7209  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
7210  *
7211  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on CPU i. This weight
7212  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
7213  *
7214  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
7215  * weight:
7216  *
7217  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
7218  *
7219  * C_i is the compute capacity of CPU i, typically it is the
7220  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
7221  * can also include other factors [XXX].
7222  *
7223  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
7224  * directly from (1):
7225  *
7226  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
7227  *
7228  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
7229  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
7230  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
7231  *
7232  * [XXX expand on:
7233  *     - infeasible weights;
7234  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
7235  *
7236  *
7237  * SCHED DOMAINS
7238  *
7239  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
7240  * for all i,j solution, we create a tree of CPUs that follows the hardware
7241  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
7242  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of CPUs going up the
7243  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
7244  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of CPUs in
7245  * the groups.
7246  *
7247  * This yields:
7248  *
7249  *     log_2 n     1     n
7250  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
7251  *     i = 0      2^i   2^i
7252  *                               `- size of each group
7253  *         |         |     `- number of CPUs doing load-balance
7254  *         |         `- freq
7255  *         `- sum over all levels
7256  *
7257  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
7258  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
7259  *
7260  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
7261  * to every other CPU in at most O(log n) steps:
7262  *
7263  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
7264  *
7265  *             log_2 n
7266  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
7267  *             k = 0
7268  *
7269  * And you'll find that:
7270  *
7271  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
7272  *
7273  * Showing there's indeed a path between every CPU in at most O(log n) steps.
7274  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
7275  * of:
7276  *
7277  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
7278  *
7279  *
7280  * WORK CONSERVING
7281  *
7282  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
7283  * balancing is more aggressive and has the newly idle CPU iterate up the domain
7284  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
7285  *
7286  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
7287  * time.
7288  *
7289  * [XXX more?]
7290  *
7291  *
7292  * CGROUPS
7293  *
7294  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
7295  *
7296  *                                s_k,i
7297  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
7298  *                                 S_k
7299  *
7300  * Where
7301  *
7302  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
7303  *
7304  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on CPU i.
7305  *
7306  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
7307  * property.
7308  *
7309  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
7310  *      rewrite all of this once again.]
7311  */
7312
7313 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
7314
7315 enum fbq_type { regular, remote, all };
7316
7317 /*
7318  * 'group_type' describes the group of CPUs at the moment of load balancing.
7319  *
7320  * The enum is ordered by pulling priority, with the group with lowest priority
7321  * first so the group_type can simply be compared when selecting the busiest
7322  * group. See update_sd_pick_busiest().
7323  */
7324 enum group_type {
7325         /* The group has spare capacity that can be used to run more tasks.  */
7326         group_has_spare = 0,
7327         /*
7328          * The group is fully used and the tasks don't compete for more CPU
7329          * cycles. Nevertheless, some tasks might wait before running.
7330          */
7331         group_fully_busy,
7332         /*
7333          * SD_ASYM_CPUCAPACITY only: One task doesn't fit with CPU's capacity
7334          * and must be migrated to a more powerful CPU.
7335          */
7336         group_misfit_task,
7337         /*
7338          * SD_ASYM_PACKING only: One local CPU with higher capacity is available,
7339          * and the task should be migrated to it instead of running on the
7340          * current CPU.
7341          */
7342         group_asym_packing,
7343         /*
7344          * The tasks' affinity constraints previously prevented the scheduler
7345          * from balancing the load across the system.
7346          */
7347         group_imbalanced,
7348         /*
7349          * The CPU is overloaded and can't provide expected CPU cycles to all
7350          * tasks.
7351          */
7352         group_overloaded
7353 };
7354
7355 enum migration_type {
7356         migrate_load = 0,
7357         migrate_util,
7358         migrate_task,
7359         migrate_misfit
7360 };
7361
7362 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
7363 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
7364 #define LBF_DST_PINNED  0x04
7365 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
7366 #define LBF_NOHZ_STATS  0x10
7367 #define LBF_NOHZ_AGAIN  0x20
7368
7369 struct lb_env {
7370         struct sched_domain     *sd;
7371
7372         struct rq               *src_rq;
7373         int                     src_cpu;
7374
7375         int                     dst_cpu;
7376         struct rq               *dst_rq;
7377
7378         struct cpumask          *dst_grpmask;
7379         int                     new_dst_cpu;
7380         enum cpu_idle_type      idle;
7381         long                    imbalance;
7382         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
7383         struct cpumask          *cpus;
7384
7385         unsigned int            flags;
7386
7387         unsigned int            loop;
7388         unsigned int            loop_break;
7389         unsigned int            loop_max;
7390
7391         enum fbq_type           fbq_type;
7392         enum migration_type     migration_type;
7393         struct list_head        tasks;
7394 };
7395
7396 /*
7397  * Is this task likely cache-hot:
7398  */
7399 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7400 {
7401         s64 delta;
7402
7403         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7404
7405         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
7406                 return 0;
7407
7408         if (unlikely(task_has_idle_policy(p)))
7409                 return 0;
7410
7411         /* SMT siblings share cache */
7412         if (env->sd->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY)
7413                 return 0;
7414
7415         /*
7416          * Buddy candidates are cache hot:
7417          */
7418         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
7419                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
7420                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
7421                 return 1;
7422
7423         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
7424                 return 1;
7425         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
7426                 return 0;
7427
7428         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
7429
7430         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
7431 }
7432
7433 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7434 /*
7435  * Returns 1, if task migration degrades locality
7436  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
7437  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
7438  */
7439 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7440 {
7441         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
7442         unsigned long src_weight, dst_weight;
7443         int src_nid, dst_nid, dist;
7444
7445         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
7446                 return -1;
7447
7448         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
7449                 return -1;
7450
7451         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
7452         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
7453
7454         if (src_nid == dst_nid)
7455                 return -1;
7456
7457         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
7458         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
7459                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
7460                         return 1;
7461                 else
7462                         return -1;
7463         }
7464
7465         /* Encourage migration to the preferred node. */
7466         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
7467                 return 0;
7468
7469         /* Leaving a core idle is often worse than degrading locality. */
7470         if (env->idle == CPU_IDLE)
7471                 return -1;
7472
7473         dist = node_distance(src_nid, dst_nid);
7474         if (numa_group) {
7475                 src_weight = group_weight(p, src_nid, dist);
7476                 dst_weight = group_weight(p, dst_nid, dist);
7477         } else {
7478                 src_weight = task_weight(p, src_nid, dist);
7479                 dst_weight = task_weight(p, dst_nid, dist);
7480         }
7481
7482         return dst_weight < src_weight;
7483 }
7484
7485 #else
7486 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
7487                                              struct lb_env *env)
7488 {
7489         return -1;
7490 }
7491 #endif
7492
7493 /*
7494  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
7495  */
7496 static
7497 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7498 {
7499         int tsk_cache_hot;
7500
7501         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7502
7503         /*
7504          * We do not migrate tasks that are:
7505          * 1) throttled_lb_pair, or
7506          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_ptr, or
7507          * 3) running (obviously), or
7508          * 4) are cache-hot on their current CPU.
7509          */
7510         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
7511                 return 0;
7512
7513         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, p->cpus_ptr)) {
7514                 int cpu;
7515
7516                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
7517
7518                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
7519
7520                 /*
7521                  * Remember if this task can be migrated to any other CPU in
7522                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
7523                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
7524                  *
7525                  * Avoid computing new_dst_cpu for NEWLY_IDLE or if we have
7526                  * already computed one in current iteration.
7527                  */
7528                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
7529                         return 0;
7530
7531                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs: */
7532                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
7533                         if (cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr)) {
7534                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
7535                                 env->new_dst_cpu = cpu;
7536                                 break;
7537                         }
7538                 }
7539
7540                 return 0;
7541         }
7542
7543         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
7544         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
7545
7546         if (task_running(env->src_rq, p)) {
7547                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_running);
7548                 return 0;
7549         }
7550
7551         /*
7552          * Aggressive migration if:
7553          * 1) destination numa is preferred
7554          * 2) task is cache cold, or
7555          * 3) too many balance attempts have failed.
7556          */
7557         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
7558         if (tsk_cache_hot == -1)
7559                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
7560
7561         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
7562             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
7563                 if (tsk_cache_hot == 1) {
7564                         schedstat_inc(env->sd->lb_hot_gained[env->idle]);
7565                         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_forced_migrations);
7566                 }
7567                 return 1;
7568         }
7569
7570         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
7571         return 0;
7572 }
7573
7574 /*
7575  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
7576  */
7577 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7578 {
7579         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7580
7581         deactivate_task(env->src_rq, p, DEQUEUE_NOCLOCK);
7582         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
7583 }
7584
7585 /*
7586  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
7587  * part of active balancing operations within "domain".
7588  *
7589  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
7590  */
7591 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
7592 {
7593         struct task_struct *p;
7594
7595         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7596
7597         list_for_each_entry_reverse(p,
7598                         &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
7599                 if (!can_migrate_task(p, env))
7600                         continue;
7601
7602                 detach_task(p, env);
7603
7604                 /*
7605                  * Right now, this is only the second place where
7606                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
7607                  * so we can safely collect stats here rather than
7608                  * inside detach_tasks().
7609                  */
7610                 schedstat_inc(env->sd->lb_gained[env->idle]);
7611                 return p;
7612         }
7613         return NULL;
7614 }
7615
7616 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
7617
7618 /*
7619  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance load/util/tasks from
7620  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
7621  *
7622  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
7623  */
7624 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
7625 {
7626         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
7627         unsigned long util, load;
7628         struct task_struct *p;
7629         int detached = 0;
7630
7631         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7632
7633         if (env->imbalance <= 0)
7634                 return 0;
7635
7636         while (!list_empty(tasks)) {
7637                 /*
7638                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
7639                  * which could at worst lead to a livelock crash.
7640                  */
7641                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
7642                         break;
7643
7644                 p = list_last_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7645
7646                 env->loop++;
7647                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
7648                 if (env->loop > env->loop_max)
7649                         break;
7650
7651                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
7652                 if (env->loop > env->loop_break) {
7653                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
7654                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
7655                         break;
7656                 }
7657
7658                 if (!can_migrate_task(p, env))
7659                         goto next;
7660
7661                 switch (env->migration_type) {
7662                 case migrate_load:
7663                         /*
7664                          * Depending of the number of CPUs and tasks and the
7665                          * cgroup hierarchy, task_h_load() can return a null
7666                          * value. Make sure that env->imbalance decreases
7667                          * otherwise detach_tasks() will stop only after
7668                          * detaching up to loop_max tasks.
7669                          */
7670                         load = max_t(unsigned long, task_h_load(p), 1);
7671
7672                         if (sched_feat(LB_MIN) &&
7673                             load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
7674                                 goto next;
7675
7676                         /*
7677                          * Make sure that we don't migrate too much load.
7678                          * Nevertheless, let relax the constraint if
7679                          * scheduler fails to find a good waiting task to
7680                          * migrate.
7681                          */
7682
7683                         if ((load >> env->sd->nr_balance_failed) > env->imbalance)
7684                                 goto next;
7685
7686                         env->imbalance -= load;
7687                         break;
7688
7689                 case migrate_util:
7690                         util = task_util_est(p);
7691
7692                         if (util > env->imbalance)
7693                                 goto next;
7694
7695                         env->imbalance -= util;
7696                         break;
7697
7698                 case migrate_task:
7699                         env->imbalance--;
7700                         break;
7701
7702                 case migrate_misfit:
7703                         /* This is not a misfit task */
7704                         if (task_fits_capacity(p, capacity_of(env->src_cpu)))
7705                                 goto next;
7706
7707                         env->imbalance = 0;
7708                         break;
7709                 }
7710
7711                 detach_task(p, env);
7712                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
7713
7714                 detached++;
7715
7716 #ifdef CONFIG_PREEMPTION
7717                 /*
7718                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
7719                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
7720                  * the critical section.
7721                  */
7722                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7723                         break;
7724 #endif
7725
7726                 /*
7727                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
7728                  * load/util/tasks.
7729                  */
7730                 if (env->imbalance <= 0)
7731                         break;
7732
7733                 continue;
7734 next:
7735                 list_move(&p->se.group_node, tasks);
7736         }
7737
7738         /*
7739          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
7740          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
7741          * than inside detach_one_task().
7742          */
7743         schedstat_add(env->sd->lb_gained[env->idle], detached);
7744
7745         return detached;
7746 }
7747
7748 /*
7749  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
7750  */
7751 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7752 {
7753         lockdep_assert_held(&rq->lock);
7754
7755         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
7756         activate_task(rq, p, ENQUEUE_NOCLOCK);
7757         check_preempt_curr(rq, p, 0);
7758 }
7759
7760 /*
7761  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
7762  * its new rq.
7763  */
7764 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7765 {
7766         struct rq_flags rf;
7767
7768         rq_lock(rq, &rf);
7769         update_rq_clock(rq);
7770         attach_task(rq, p);
7771         rq_unlock(rq, &rf);
7772 }
7773
7774 /*
7775  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
7776  * new rq.
7777  */
7778 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
7779 {
7780         struct list_head *tasks = &env->tasks;
7781         struct task_struct *p;
7782         struct rq_flags rf;
7783
7784         rq_lock(env->dst_rq, &rf);
7785         update_rq_clock(env->dst_rq);
7786
7787         while (!list_empty(tasks)) {
7788                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7789                 list_del_init(&p->se.group_node);
7790
7791                 attach_task(env->dst_rq, p);
7792         }
7793
7794         rq_unlock(env->dst_rq, &rf);
7795 }
7796
7797 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7798 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq)
7799 {
7800         if (cfs_rq->avg.load_avg)
7801                 return true;
7802
7803         if (cfs_rq->avg.util_avg)
7804                 return true;
7805
7806         return false;
7807 }
7808
7809 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq)
7810 {
7811         if (READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg))
7812                 return true;
7813
7814         if (READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg))
7815                 return true;
7816
7817         if (thermal_load_avg(rq))
7818                 return true;
7819
7820 #ifdef CONFIG_HAVE_SCHED_AVG_IRQ
7821         if (READ_ONCE(rq->avg_irq.util_avg))
7822                 return true;
7823 #endif
7824
7825         return false;
7826 }
7827
7828 static inline void update_blocked_load_status(struct rq *rq, bool has_blocked)
7829 {
7830         rq->last_blocked_load_update_tick = jiffies;
7831
7832         if (!has_blocked)
7833                 rq->has_blocked_load = 0;
7834 }
7835 #else
7836 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
7837 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq) { return false; }
7838 static inline void update_blocked_load_status(struct rq *rq, bool has_blocked) {}
7839 #endif
7840
7841 static bool __update_blocked_others(struct rq *rq, bool *done)
7842 {
7843         const struct sched_class *curr_class;
7844         u64 now = rq_clock_pelt(rq);
7845         unsigned long thermal_pressure;
7846         bool decayed;
7847
7848         /*
7849          * update_load_avg() can call cpufreq_update_util(). Make sure that RT,
7850          * DL and IRQ signals have been updated before updating CFS.
7851          */
7852         curr_class = rq->curr->sched_class;
7853
7854         thermal_pressure = arch_scale_thermal_pressure(cpu_of(rq));
7855
7856         decayed = update_rt_rq_load_avg(now, rq, curr_class == &rt_sched_class) |
7857                   update_dl_rq_load_avg(now, rq, curr_class == &dl_sched_class) |
7858                   update_thermal_load_avg(rq_clock_thermal(rq), rq, thermal_pressure) |
7859                   update_irq_load_avg(rq, 0);
7860
7861         if (others_have_blocked(rq))
7862                 *done = false;
7863
7864         return decayed;
7865 }
7866
7867 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7868
7869 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
7870 {
7871         if (cfs_rq->load.weight)
7872                 return false;
7873
7874         if (cfs_rq->avg.load_sum)
7875                 return false;
7876
7877         if (cfs_rq->avg.util_sum)
7878                 return false;
7879
7880         if (cfs_rq->avg.runnable_sum)
7881                 return false;
7882
7883         return true;
7884 }
7885
7886 static bool __update_blocked_fair(struct rq *rq, bool *done)
7887 {
7888         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
7889         bool decayed = false;
7890         int cpu = cpu_of(rq);
7891
7892         /*
7893          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
7894          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
7895          */
7896         for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos) {
7897                 struct sched_entity *se;
7898
7899                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq)) {
7900                         update_tg_load_avg(cfs_rq);
7901
7902                         if (cfs_rq == &rq->cfs)
7903                                 decayed = true;
7904                 }
7905
7906                 /* Propagate pending load changes to the parent, if any: */
7907                 se = cfs_rq->tg->se[cpu];
7908                 if (se && !skip_blocked_update(se))
7909                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, 0);
7910
7911                 /*
7912                  * There can be a lot of idle CPU cgroups.  Don't let fully
7913                  * decayed cfs_rqs linger on the list.
7914                  */
7915                 if (cfs_rq_is_decayed(cfs_rq))
7916                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
7917
7918                 /* Don't need periodic decay once load/util_avg are null */
7919                 if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
7920                         *done = false;
7921         }
7922
7923         return decayed;
7924 }
7925
7926 /*
7927  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
7928  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
7929  * group is a fraction of its parents load.
7930  */
7931 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
7932 {
7933         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
7934         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
7935         unsigned long now = jiffies;
7936         unsigned long load;
7937
7938         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7939                 return;
7940
7941         WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, NULL);
7942         for_each_sched_entity(se) {
7943                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7944                 WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, se);
7945                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7946                         break;
7947         }
7948
7949         if (!se) {
7950                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
7951                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7952         }
7953
7954         while ((se = READ_ONCE(cfs_rq->h_load_next)) != NULL) {
7955                 load = cfs_rq->h_load;
7956                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
7957                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7958                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7959                 cfs_rq->h_load = load;
7960                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7961         }
7962 }
7963
7964 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7965 {
7966         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
7967
7968         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
7969         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
7970                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7971 }
7972 #else
7973 static bool __update_blocked_fair(struct rq *rq, bool *done)
7974 {
7975         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
7976         bool decayed;
7977
7978         decayed = update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq);
7979         if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
7980                 *done = false;
7981
7982         return decayed;
7983 }
7984
7985 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7986 {
7987         return p->se.avg.load_avg;
7988 }
7989 #endif
7990
7991 static void update_blocked_averages(int cpu)
7992 {
7993         bool decayed = false, done = true;
7994         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7995         struct rq_flags rf;
7996
7997         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
7998         update_rq_clock(rq);
7999
8000         decayed |= __update_blocked_others(rq, &done);
8001         decayed |= __update_blocked_fair(rq, &done);
8002
8003         update_blocked_load_status(rq, !done);
8004         if (decayed)
8005                 cpufreq_update_util(rq, 0);
8006         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
8007 }
8008
8009 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
8010
8011 /*
8012  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
8013  */
8014 struct sg_lb_stats {
8015         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
8016         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
8017         unsigned long group_capacity;
8018         unsigned long group_util; /* Total utilization over the CPUs of the group */
8019         unsigned long group_runnable; /* Total runnable time over the CPUs of the group */
8020         unsigned int sum_nr_running; /* Nr of tasks running in the group */
8021         unsigned int sum_h_nr_running; /* Nr of CFS tasks running in the group */
8022         unsigned int idle_cpus;
8023         unsigned int group_weight;
8024         enum group_type group_type;
8025         unsigned int group_asym_packing; /* Tasks should be moved to preferred CPU */
8026         unsigned long group_misfit_task_load; /* A CPU has a task too big for its capacity */
8027 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8028         unsigned int nr_numa_running;
8029         unsigned int nr_preferred_running;
8030 #endif
8031 };
8032
8033 /*
8034  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
8035  *               during load balancing.
8036  */
8037 struct sd_lb_stats {
8038         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
8039         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
8040         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
8041         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
8042         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
8043         unsigned int prefer_sibling; /* tasks should go to sibling first */
8044
8045         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
8046         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
8047 };
8048
8049 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
8050 {
8051         /*
8052          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
8053          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
8054          * We must however set busiest_stat::group_type and
8055          * busiest_stat::idle_cpus to the worst busiest group because
8056          * update_sd_pick_busiest() reads these before assignment.
8057          */
8058         *sds = (struct sd_lb_stats){
8059                 .busiest = NULL,
8060                 .local = NULL,
8061                 .total_load = 0UL,
8062                 .total_capacity = 0UL,
8063                 .busiest_stat = {
8064                         .idle_cpus = UINT_MAX,
8065                         .group_type = group_has_spare,
8066                 },
8067         };
8068 }
8069
8070 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
8071 {
8072         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8073         unsigned long max = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
8074         unsigned long used, free;
8075         unsigned long irq;
8076
8077         irq = cpu_util_irq(rq);
8078
8079         if (unlikely(irq >= max))
8080                 return 1;
8081
8082         /*
8083          * avg_rt.util_avg and avg_dl.util_avg track binary signals
8084          * (running and not running) with weights 0 and 1024 respectively.
8085          * avg_thermal.load_avg tracks thermal pressure and the weighted
8086          * average uses the actual delta max capacity(load).
8087          */
8088         used = READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg);
8089         used += READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg);
8090         used += thermal_load_avg(rq);
8091
8092         if (unlikely(used >= max))
8093                 return 1;
8094
8095         free = max - used;
8096
8097         return scale_irq_capacity(free, irq, max);
8098 }
8099
8100 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
8101 {
8102         unsigned long capacity = scale_rt_capacity(cpu);
8103         struct sched_group *sdg = sd->groups;
8104
8105         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
8106
8107         if (!capacity)
8108                 capacity = 1;
8109
8110         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
8111         trace_sched_cpu_capacity_tp(cpu_rq(cpu));
8112
8113         sdg->sgc->capacity = capacity;
8114         sdg->sgc->min_capacity = capacity;
8115         sdg->sgc->max_capacity = capacity;
8116 }
8117
8118 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
8119 {
8120         struct sched_domain *child = sd->child;
8121         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
8122         unsigned long capacity, min_capacity, max_capacity;
8123         unsigned long interval;
8124
8125         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
8126         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
8127         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
8128
8129         if (!child) {
8130                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
8131                 return;
8132         }
8133
8134         capacity = 0;
8135         min_capacity = ULONG_MAX;
8136         max_capacity = 0;
8137
8138         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
8139                 /*
8140                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
8141                  * span the current group.
8142                  */
8143
8144                 for_each_cpu(cpu, sched_group_span(sdg)) {
8145                         unsigned long cpu_cap = capacity_of(cpu);
8146
8147                         capacity += cpu_cap;
8148                         min_capacity = min(cpu_cap, min_capacity);
8149                         max_capacity = max(cpu_cap, max_capacity);
8150                 }
8151         } else  {
8152                 /*
8153                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
8154                  * span the current group.
8155                  */
8156
8157                 group = child->groups;
8158                 do {
8159                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
8160
8161                         capacity += sgc->capacity;
8162                         min_capacity = min(sgc->min_capacity, min_capacity);
8163                         max_capacity = max(sgc->max_capacity, max_capacity);
8164                         group = group->next;
8165                 } while (group != child->groups);
8166         }
8167
8168         sdg->sgc->capacity = capacity;
8169         sdg->sgc->min_capacity = min_capacity;
8170         sdg->sgc->max_capacity = max_capacity;
8171 }
8172
8173 /*
8174  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
8175  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
8176  * Return true is the capacity is reduced
8177  */
8178 static inline int
8179 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
8180 {
8181         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
8182                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
8183 }
8184
8185 /*
8186  * Check whether a rq has a misfit task and if it looks like we can actually
8187  * help that task: we can migrate the task to a CPU of higher capacity, or
8188  * the task's current CPU is heavily pressured.
8189  */
8190 static inline int check_misfit_status(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
8191 {
8192         return rq->misfit_task_load &&
8193                 (rq->cpu_capacity_orig < rq->rd->max_cpu_capacity ||
8194                  check_cpu_capacity(rq, sd));
8195 }
8196
8197 /*
8198  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
8199  * groups is inadequate due to ->cpus_ptr constraints.
8200  *
8201  * Imagine a situation of two groups of 4 CPUs each and 4 tasks each with a
8202  * cpumask covering 1 CPU of the first group and 3 CPUs of the second group.
8203  * Something like:
8204  *
8205  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
8206  *              *     * * *
8207  *
8208  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
8209  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
8210  * cpu 3 and leave one of the CPUs in the second group unused.
8211  *
8212  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
8213  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
8214  * moving tasks due to affinity constraints.
8215  *
8216  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
8217  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
8218  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
8219  * to create an effective group imbalance.
8220  *
8221  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
8222  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
8223  * subtle and fragile situation.
8224  */
8225
8226 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
8227 {
8228         return group->sgc->imbalance;
8229 }
8230
8231 /*
8232  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
8233  * be used by some tasks.
8234  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
8235  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
8236  * available capacity for CFS tasks.
8237  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
8238  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
8239  * capacity in meaningful for the load balancer.
8240  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
8241  * any benefit for the load balance.
8242  */
8243 static inline bool
8244 group_has_capacity(unsigned int imbalance_pct, struct sg_lb_stats *sgs)
8245 {
8246         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
8247                 return true;
8248
8249         if ((sgs->group_capacity * imbalance_pct) <
8250                         (sgs->group_runnable * 100))
8251                 return false;
8252
8253         if ((sgs->group_capacity * 100) >
8254                         (sgs->group_util * imbalance_pct))
8255                 return true;
8256
8257         return false;
8258 }
8259
8260 /*
8261  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
8262  *  handle.
8263  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
8264  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
8265  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
8266  *  false.
8267  */
8268 static inline bool
8269 group_is_overloaded(unsigned int imbalance_pct, struct sg_lb_stats *sgs)
8270 {
8271         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
8272                 return false;
8273
8274         if ((sgs->group_capacity * 100) <
8275                         (sgs->group_util * imbalance_pct))
8276                 return true;
8277
8278         if ((sgs->group_capacity * imbalance_pct) <
8279                         (sgs->group_runnable * 100))
8280                 return true;
8281
8282         return false;
8283 }
8284
8285 /*
8286  * group_smaller_min_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
8287  * per-CPU capacity than sched_group ref.
8288  */
8289 static inline bool
8290 group_smaller_min_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
8291 {
8292         return fits_capacity(sg->sgc->min_capacity, ref->sgc->min_capacity);
8293 }
8294
8295 /*
8296  * group_smaller_max_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
8297  * per-CPU capacity_orig than sched_group ref.
8298  */
8299 static inline bool
8300 group_smaller_max_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
8301 {
8302         return fits_capacity(sg->sgc->max_capacity, ref->sgc->max_capacity);
8303 }
8304
8305 static inline enum
8306 group_type group_classify(unsigned int imbalance_pct,
8307                           struct sched_group *group,
8308                           struct sg_lb_stats *sgs)
8309 {
8310         if (group_is_overloaded(imbalance_pct, sgs))
8311                 return group_overloaded;
8312
8313         if (sg_imbalanced(group))
8314                 return group_imbalanced;
8315
8316         if (sgs->group_asym_packing)
8317                 return group_asym_packing;
8318
8319         if (sgs->group_misfit_task_load)
8320                 return group_misfit_task;
8321
8322         if (!group_has_capacity(imbalance_pct, sgs))
8323                 return group_fully_busy;
8324
8325         return group_has_spare;
8326 }
8327
8328 static bool update_nohz_stats(struct rq *rq, bool force)
8329 {
8330 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8331         unsigned int cpu = rq->cpu;
8332
8333         if (!rq->has_blocked_load)
8334                 return false;
8335
8336         if (!cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))
8337                 return false;
8338
8339         if (!force && !time_after(jiffies, rq->last_blocked_load_update_tick))
8340                 return true;
8341
8342         update_blocked_averages(cpu);
8343
8344         return rq->has_blocked_load;
8345 #else
8346         return false;
8347 #endif
8348 }
8349
8350 /**
8351  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
8352  * @env: The load balancing environment.
8353  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
8354  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
8355  * @sg_status: Holds flag indicating the status of the sched_group
8356  */
8357 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
8358                                       struct sched_group *group,
8359                                       struct sg_lb_stats *sgs,
8360                                       int *sg_status)
8361 {
8362         int i, nr_running, local_group;
8363
8364         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
8365
8366         local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(group));
8367
8368         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
8369                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8370
8371                 if ((env->flags & LBF_NOHZ_STATS) && update_nohz_stats(rq, false))
8372                         env->flags |= LBF_NOHZ_AGAIN;
8373
8374                 sgs->group_load += cpu_load(rq);
8375                 sgs->group_util += cpu_util(i);
8376                 sgs->group_runnable += cpu_runnable(rq);
8377                 sgs->sum_h_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
8378
8379                 nr_running = rq->nr_running;
8380                 sgs->sum_nr_running += nr_running;
8381
8382                 if (nr_running > 1)
8383                         *sg_status |= SG_OVERLOAD;
8384
8385                 if (cpu_overutilized(i))
8386                         *sg_status |= SG_OVERUTILIZED;
8387
8388 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8389                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
8390                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
8391 #endif
8392                 /*
8393                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
8394                  */
8395                 if (!nr_running && idle_cpu(i)) {
8396                         sgs->idle_cpus++;
8397                         /* Idle cpu can't have misfit task */
8398                         continue;
8399                 }
8400
8401                 if (local_group)
8402                         continue;
8403
8404                 /* Check for a misfit task on the cpu */
8405                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
8406                     sgs->group_misfit_task_load < rq->misfit_task_load) {
8407                         sgs->group_misfit_task_load = rq->misfit_task_load;
8408                         *sg_status |= SG_OVERLOAD;
8409                 }
8410         }
8411
8412         /* Check if dst CPU is idle and preferred to this group */
8413         if (env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING &&
8414             env->idle != CPU_NOT_IDLE &&
8415             sgs->sum_h_nr_running &&
8416             sched_asym_prefer(env->dst_cpu, group->asym_prefer_cpu)) {
8417                 sgs->group_asym_packing = 1;
8418         }
8419
8420         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
8421
8422         sgs->group_weight = group->group_weight;
8423
8424         sgs->group_type = group_classify(env->sd->imbalance_pct, group, sgs);
8425
8426         /* Computing avg_load makes sense only when group is overloaded */
8427         if (sgs->group_type == group_overloaded)
8428                 sgs->avg_load = (sgs->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8429                                 sgs->group_capacity;
8430 }
8431
8432 /**
8433  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
8434  * @env: The load balancing environment.
8435  * @sds: sched_domain statistics
8436  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
8437  * @sgs: sched_group statistics
8438  *
8439  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
8440  * busiest group.
8441  *
8442  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
8443  * busiest group. %false otherwise.
8444  */
8445 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
8446                                    struct sd_lb_stats *sds,
8447                                    struct sched_group *sg,
8448                                    struct sg_lb_stats *sgs)
8449 {
8450         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
8451
8452         /* Make sure that there is at least one task to pull */
8453         if (!sgs->sum_h_nr_running)
8454                 return false;
8455
8456         /*
8457          * Don't try to pull misfit tasks we can't help.
8458          * We can use max_capacity here as reduction in capacity on some
8459          * CPUs in the group should either be possible to resolve
8460          * internally or be covered by avg_load imbalance (eventually).
8461          */
8462         if (sgs->group_type == group_misfit_task &&
8463             (!group_smaller_max_cpu_capacity(sg, sds->local) ||
8464              sds->local_stat.group_type != group_has_spare))
8465                 return false;
8466
8467         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
8468                 return true;
8469
8470         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
8471                 return false;
8472
8473         /*
8474          * The candidate and the current busiest group are the same type of
8475          * group. Let check which one is the busiest according to the type.
8476          */
8477
8478         switch (sgs->group_type) {
8479         case group_overloaded:
8480                 /* Select the overloaded group with highest avg_load. */
8481                 if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
8482                         return false;
8483                 break;
8484
8485         case group_imbalanced:
8486                 /*
8487                  * Select the 1st imbalanced group as we don't have any way to
8488                  * choose one more than another.
8489                  */
8490                 return false;
8491
8492         case group_asym_packing:
8493                 /* Prefer to move from lowest priority CPU's work */
8494                 if (sched_asym_prefer(sg->asym_prefer_cpu, sds->busiest->asym_prefer_cpu))
8495                         return false;
8496                 break;
8497
8498         case group_misfit_task:
8499                 /*
8500                  * If we have more than one misfit sg go with the biggest
8501                  * misfit.
8502                  */
8503                 if (sgs->group_misfit_task_load < busiest->group_misfit_task_load)
8504                         return false;
8505                 break;
8506
8507         case group_fully_busy:
8508                 /*
8509                  * Select the fully busy group with highest avg_load. In
8510                  * theory, there is no need to pull task from such kind of
8511                  * group because tasks have all compute capacity that they need
8512                  * but we can still improve the overall throughput by reducing
8513                  * contention when accessing shared HW resources.
8514                  *
8515                  * XXX for now avg_load is not computed and always 0 so we
8516                  * select the 1st one.
8517                  */
8518                 if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
8519                         return false;
8520                 break;
8521
8522         case group_has_spare:
8523                 /*
8524                  * Select not overloaded group with lowest number of idle cpus
8525                  * and highest number of running tasks. We could also compare
8526                  * the spare capacity which is more stable but it can end up
8527                  * that the group has less spare capacity but finally more idle
8528                  * CPUs which means less opportunity to pull tasks.
8529                  */
8530                 if (sgs->idle_cpus > busiest->idle_cpus)
8531                         return false;
8532                 else if ((sgs->idle_cpus == busiest->idle_cpus) &&
8533                          (sgs->sum_nr_running <= busiest->sum_nr_running))
8534                         return false;
8535
8536                 break;
8537         }
8538
8539         /*
8540          * Candidate sg has no more than one task per CPU and has higher
8541          * per-CPU capacity. Migrating tasks to less capable CPUs may harm
8542          * throughput. Maximize throughput, power/energy consequences are not
8543          * considered.
8544          */
8545         if ((env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY) &&
8546             (sgs->group_type <= group_fully_busy) &&
8547             (group_smaller_min_cpu_capacity(sds->local, sg)))
8548                 return false;
8549
8550         return true;
8551 }
8552
8553 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8554 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8555 {
8556         if (sgs->sum_h_nr_running > sgs->nr_numa_running)
8557                 return regular;
8558         if (sgs->sum_h_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
8559                 return remote;
8560         return all;
8561 }
8562
8563 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8564 {
8565         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
8566                 return regular;
8567         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
8568                 return remote;
8569         return all;
8570 }
8571 #else
8572 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8573 {
8574         return all;
8575 }
8576
8577 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8578 {
8579         return regular;
8580 }
8581 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
8582
8583
8584 struct sg_lb_stats;
8585
8586 /*
8587  * task_running_on_cpu - return 1 if @p is running on @cpu.
8588  */
8589
8590 static unsigned int task_running_on_cpu(int cpu, struct task_struct *p)
8591 {
8592         /* Task has no contribution or is new */
8593         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
8594                 return 0;
8595
8596         if (task_on_rq_queued(p))
8597                 return 1;
8598
8599         return 0;
8600 }
8601
8602 /**
8603  * idle_cpu_without - would a given CPU be idle without p ?
8604  * @cpu: the processor on which idleness is tested.
8605  * @p: task which should be ignored.
8606  *
8607  * Return: 1 if the CPU would be idle. 0 otherwise.
8608  */
8609 static int idle_cpu_without(int cpu, struct task_struct *p)
8610 {
8611         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8612
8613         if (rq->curr != rq->idle && rq->curr != p)
8614                 return 0;
8615
8616         /*
8617          * rq->nr_running can't be used but an updated version without the
8618          * impact of p on cpu must be used instead. The updated nr_running
8619          * be computed and tested before calling idle_cpu_without().
8620          */
8621
8622 #ifdef CONFIG_SMP
8623         if (rq->ttwu_pending)
8624                 return 0;
8625 #endif
8626
8627         return 1;
8628 }
8629
8630 /*
8631  * update_sg_wakeup_stats - Update sched_group's statistics for wakeup.
8632  * @sd: The sched_domain level to look for idlest group.
8633  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
8634  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
8635  * @p: The task for which we look for the idlest group/CPU.
8636  */
8637 static inline void update_sg_wakeup_stats(struct sched_domain *sd,
8638                                           struct sched_group *group,
8639                                           struct sg_lb_stats *sgs,
8640                                           struct task_struct *p)
8641 {
8642         int i, nr_running;
8643
8644         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
8645
8646         for_each_cpu(i, sched_group_span(group)) {
8647                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8648                 unsigned int local;
8649
8650                 sgs->group_load += cpu_load_without(rq, p);
8651                 sgs->group_util += cpu_util_without(i, p);
8652                 sgs->group_runnable += cpu_runnable_without(rq, p);
8653                 local = task_running_on_cpu(i, p);
8654                 sgs->sum_h_nr_running += rq->cfs.h_nr_running - local;
8655
8656                 nr_running = rq->nr_running - local;
8657                 sgs->sum_nr_running += nr_running;
8658
8659                 /*
8660                  * No need to call idle_cpu_without() if nr_running is not 0
8661                  */
8662                 if (!nr_running && idle_cpu_without(i, p))
8663                         sgs->idle_cpus++;
8664
8665         }
8666
8667         /* Check if task fits in the group */
8668         if (sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
8669             !task_fits_capacity(p, group->sgc->max_capacity)) {
8670                 sgs->group_misfit_task_load = 1;
8671         }
8672
8673         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
8674
8675         sgs->group_weight = group->group_weight;
8676
8677         sgs->group_type = group_classify(sd->imbalance_pct, group, sgs);
8678
8679         /*
8680          * Computing avg_load makes sense only when group is fully busy or
8681          * overloaded
8682          */
8683         if (sgs->group_type == group_fully_busy ||
8684                 sgs->group_type == group_overloaded)
8685                 sgs->avg_load = (sgs->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8686                                 sgs->group_capacity;
8687 }
8688
8689 static bool update_pick_idlest(struct sched_group *idlest,
8690                                struct sg_lb_stats *idlest_sgs,
8691                                struct sched_group *group,
8692                                struct sg_lb_stats *sgs)
8693 {
8694         if (sgs->group_type < idlest_sgs->group_type)
8695                 return true;
8696
8697         if (sgs->group_type > idlest_sgs->group_type)
8698                 return false;
8699
8700         /*
8701          * The candidate and the current idlest group are the same type of
8702          * group. Let check which one is the idlest according to the type.
8703          */
8704
8705         switch (sgs->group_type) {
8706         case group_overloaded:
8707         case group_fully_busy:
8708                 /* Select the group with lowest avg_load. */
8709                 if (idlest_sgs->avg_load <= sgs->avg_load)
8710                         return false;
8711                 break;
8712
8713         case group_imbalanced:
8714         case group_asym_packing:
8715                 /* Those types are not used in the slow wakeup path */
8716                 return false;
8717
8718         case group_misfit_task:
8719                 /* Select group with the highest max capacity */
8720                 if (idlest->sgc->max_capacity >= group->sgc->max_capacity)
8721                         return false;
8722                 break;
8723
8724         case group_has_spare:
8725                 /* Select group with most idle CPUs */
8726                 if (idlest_sgs->idle_cpus > sgs->idle_cpus)
8727                         return false;
8728
8729                 /* Select group with lowest group_util */
8730                 if (idlest_sgs->idle_cpus == sgs->idle_cpus &&
8731                         idlest_sgs->group_util <= sgs->group_util)
8732                         return false;
8733
8734                 break;
8735         }
8736
8737         return true;
8738 }
8739
8740 /*
8741  * find_idlest_group() finds and returns the least busy CPU group within the
8742  * domain.
8743  *
8744  * Assumes p is allowed on at least one CPU in sd.
8745  */
8746 static struct sched_group *
8747 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int this_cpu)
8748 {
8749         struct sched_group *idlest = NULL, *local = NULL, *group = sd->groups;
8750         struct sg_lb_stats local_sgs, tmp_sgs;
8751         struct sg_lb_stats *sgs;
8752         unsigned long imbalance;
8753         struct sg_lb_stats idlest_sgs = {
8754                         .avg_load = UINT_MAX,
8755                         .group_type = group_overloaded,
8756         };
8757
8758         imbalance = scale_load_down(NICE_0_LOAD) *
8759                                 (sd->imbalance_pct-100) / 100;
8760
8761         do {
8762                 int local_group;
8763
8764                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
8765                 if (!cpumask_intersects(sched_group_span(group),
8766                                         p->cpus_ptr))
8767                         continue;
8768
8769                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
8770                                                sched_group_span(group));
8771
8772                 if (local_group) {
8773                         sgs = &local_sgs;
8774                         local = group;
8775                 } else {
8776                         sgs = &tmp_sgs;
8777                 }
8778
8779                 update_sg_wakeup_stats(sd, group, sgs, p);
8780
8781                 if (!local_group && update_pick_idlest(idlest, &idlest_sgs, group, sgs)) {
8782                         idlest = group;
8783                         idlest_sgs = *sgs;
8784                 }
8785
8786         } while (group = group->next, group != sd->groups);
8787
8788
8789         /* There is no idlest group to push tasks to */
8790         if (!idlest)
8791                 return NULL;
8792
8793         /* The local group has been skipped because of CPU affinity */
8794         if (!local)
8795                 return idlest;
8796
8797         /*
8798          * If the local group is idler than the selected idlest group
8799          * don't try and push the task.
8800          */
8801         if (local_sgs.group_type < idlest_sgs.group_type)
8802                 return NULL;
8803
8804         /*
8805          * If the local group is busier than the selected idlest group
8806          * try and push the task.
8807          */
8808         if (local_sgs.group_type > idlest_sgs.group_type)
8809                 return idlest;
8810
8811         switch (local_sgs.group_type) {
8812         case group_overloaded:
8813         case group_fully_busy:
8814                 /*
8815                  * When comparing groups across NUMA domains, it's possible for
8816                  * the local domain to be very lightly loaded relative to the
8817                  * remote domains but "imbalance" skews the comparison making
8818                  * remote CPUs look much more favourable. When considering
8819                  * cross-domain, add imbalance to the load on the remote node
8820                  * and consider staying local.
8821                  */
8822
8823                 if ((sd->flags & SD_NUMA) &&
8824                     ((idlest_sgs.avg_load + imbalance) >= local_sgs.avg_load))
8825                         return NULL;
8826
8827                 /*
8828                  * If the local group is less loaded than the selected
8829                  * idlest group don't try and push any tasks.
8830                  */
8831                 if (idlest_sgs.avg_load >= (local_sgs.avg_load + imbalance))
8832                         return NULL;
8833
8834                 if (100 * local_sgs.avg_load <= sd->imbalance_pct * idlest_sgs.avg_load)
8835                         return NULL;
8836                 break;
8837
8838         case group_imbalanced:
8839         case group_asym_packing:
8840                 /* Those type are not used in the slow wakeup path */
8841                 return NULL;
8842
8843         case group_misfit_task:
8844                 /* Select group with the highest max capacity */
8845                 if (local->sgc->max_capacity >= idlest->sgc->max_capacity)
8846                         return NULL;
8847                 break;
8848
8849         case group_has_spare:
8850                 if (sd->flags & SD_NUMA) {
8851 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8852                         int idlest_cpu;
8853                         /*
8854                          * If there is spare capacity at NUMA, try to select
8855                          * the preferred node
8856                          */
8857                         if (cpu_to_node(this_cpu) == p->numa_preferred_nid)
8858                                 return NULL;
8859
8860                         idlest_cpu = cpumask_first(sched_group_span(idlest));
8861                         if (cpu_to_node(idlest_cpu) == p->numa_preferred_nid)
8862                                 return idlest;
8863 #endif
8864                         /*
8865                          * Otherwise, keep the task on this node to stay close
8866                          * its wakeup source and improve locality. If there is
8867                          * a real need of migration, periodic load balance will
8868                          * take care of it.
8869                          */
8870                         if (local_sgs.idle_cpus)
8871                                 return NULL;
8872                 }
8873
8874                 /*
8875                  * Select group with highest number of idle CPUs. We could also
8876                  * compare the utilization which is more stable but it can end
8877                  * up that the group has less spare capacity but finally more
8878                  * idle CPUs which means more opportunity to run task.
8879                  */
8880                 if (local_sgs.idle_cpus >= idlest_sgs.idle_cpus)
8881                         return NULL;
8882                 break;
8883         }
8884
8885         return idlest;
8886 }
8887
8888 /**
8889  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
8890  * @env: The load balancing environment.
8891  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
8892  */
8893
8894 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8895 {
8896         struct sched_domain *child = env->sd->child;
8897         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
8898         struct sg_lb_stats *local = &sds->local_stat;
8899         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
8900         int sg_status = 0;
8901
8902 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8903         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && READ_ONCE(nohz.has_blocked))
8904                 env->flags |= LBF_NOHZ_STATS;
8905 #endif
8906
8907         do {
8908                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
8909                 int local_group;
8910
8911                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(sg));
8912                 if (local_group) {
8913                         sds->local = sg;
8914                         sgs = local;
8915
8916                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
8917                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
8918                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
8919                 }
8920
8921                 update_sg_lb_stats(env, sg, sgs, &sg_status);
8922
8923                 if (local_group)
8924                         goto next_group;
8925
8926
8927                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
8928                         sds->busiest = sg;
8929                         sds->busiest_stat = *sgs;
8930                 }
8931
8932 next_group:
8933                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
8934                 sds->total_load += sgs->group_load;
8935                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
8936
8937                 sg = sg->next;
8938         } while (sg != env->sd->groups);
8939
8940         /* Tag domain that child domain prefers tasks go to siblings first */
8941         sds->prefer_sibling = child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING;
8942
8943 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8944         if ((env->flags & LBF_NOHZ_AGAIN) &&
8945             cpumask_subset(nohz.idle_cpus_mask, sched_domain_span(env->sd))) {
8946
8947                 WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
8948                            jiffies + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
8949         }
8950 #endif
8951
8952         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
8953                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
8954
8955         if (!env->sd->parent) {
8956                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
8957
8958                 /* update overload indicator if we are at root domain */
8959                 WRITE_ONCE(rd->overload, sg_status & SG_OVERLOAD);
8960
8961                 /* Update over-utilization (tipping point, U >= 0) indicator */
8962                 WRITE_ONCE(rd->overutilized, sg_status & SG_OVERUTILIZED);
8963                 trace_sched_overutilized_tp(rd, sg_status & SG_OVERUTILIZED);
8964         } else if (sg_status & SG_OVERUTILIZED) {
8965                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
8966
8967                 WRITE_ONCE(rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
8968                 trace_sched_overutilized_tp(rd, SG_OVERUTILIZED);
8969         }
8970 }
8971
8972 static inline long adjust_numa_imbalance(int imbalance, int nr_running)
8973 {
8974         unsigned int imbalance_min;
8975
8976         /*
8977          * Allow a small imbalance based on a simple pair of communicating
8978          * tasks that remain local when the source domain is almost idle.
8979          */
8980         imbalance_min = 2;
8981         if (nr_running <= imbalance_min)
8982                 return 0;
8983
8984         return imbalance;
8985 }
8986
8987 /**
8988  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
8989  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
8990  * @env: load balance environment
8991  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
8992  */
8993 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8994 {
8995         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8996
8997         local = &sds->local_stat;
8998         busiest = &sds->busiest_stat;
8999
9000         if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
9001                 /* Set imbalance to allow misfit tasks to be balanced. */
9002                 env->migration_type = migrate_misfit;
9003                 env->imbalance = 1;
9004                 return;
9005         }
9006
9007         if (busiest->group_type == group_asym_packing) {
9008                 /*
9009                  * In case of asym capacity, we will try to migrate all load to
9010                  * the preferred CPU.
9011                  */
9012                 env->migration_type = migrate_task;
9013                 env->imbalance = busiest->sum_h_nr_running;
9014                 return;
9015         }
9016
9017         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
9018                 /*
9019                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
9020                  * to ensure CPU-load equilibrium, try to move any task to fix
9021                  * the imbalance. The next load balance will take care of
9022                  * balancing back the system.
9023                  */
9024                 env->migration_type = migrate_task;
9025                 env->imbalance = 1;
9026                 return;
9027         }
9028
9029         /*
9030          * Try to use spare capacity of local group without overloading it or
9031          * emptying busiest.
9032          */
9033         if (local->group_type == group_has_spare) {
9034                 if (busiest->group_type > group_fully_busy) {
9035                         /*
9036                          * If busiest is overloaded, try to fill spare
9037                          * capacity. This might end up creating spare capacity
9038                          * in busiest or busiest still being overloaded but
9039                          * there is no simple way to directly compute the
9040                          * amount of load to migrate in order to balance the
9041                          * system.
9042                          */
9043                         env->migration_type = migrate_util;
9044                         env->imbalance = max(local->group_capacity, local->group_util) -
9045                                          local->group_util;
9046
9047                         /*
9048                          * In some cases, the group's utilization is max or even
9049                          * higher than capacity because of migrations but the
9050                          * local CPU is (newly) idle. There is at least one
9051                          * waiting task in this overloaded busiest group. Let's
9052                          * try to pull it.
9053                          */
9054                         if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->imbalance == 0) {
9055                                 env->migration_type = migrate_task;
9056                                 env->imbalance = 1;
9057                         }
9058
9059                         return;
9060                 }
9061
9062                 if (busiest->group_weight == 1 || sds->prefer_sibling) {
9063                         unsigned int nr_diff = busiest->sum_nr_running;
9064                         /*
9065                          * When prefer sibling, evenly spread running tasks on
9066                          * groups.
9067                          */
9068                         env->migration_type = migrate_task;
9069                         lsub_positive(&nr_diff, local->sum_nr_running);
9070                         env->imbalance = nr_diff >> 1;
9071                 } else {
9072
9073                         /*
9074                          * If there is no overload, we just want to even the number of
9075                          * idle cpus.
9076                          */
9077                         env->migration_type = migrate_task;
9078                         env->imbalance = max_t(long, 0, (local->idle_cpus -
9079                                                  busiest->idle_cpus) >> 1);
9080                 }
9081
9082                 /* Consider allowing a small imbalance between NUMA groups */
9083                 if (env->sd->flags & SD_NUMA)
9084                         env->imbalance = adjust_numa_imbalance(env->imbalance,
9085                                                 busiest->sum_nr_running);
9086
9087                 return;
9088         }
9089
9090         /*
9091          * Local is fully busy but has to take more load to relieve the
9092          * busiest group
9093          */
9094         if (local->group_type < group_overloaded) {
9095                 /*
9096                  * Local will become overloaded so the avg_load metrics are
9097                  * finally needed.
9098                  */
9099
9100                 local->avg_load = (local->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9101                                   local->group_capacity;
9102
9103                 sds->avg_load = (sds->total_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9104                                 sds->total_capacity;
9105                 /*
9106                  * If the local group is more loaded than the selected
9107                  * busiest group don't try to pull any tasks.
9108                  */
9109                 if (local->avg_load >= busiest->avg_load) {
9110                         env->imbalance = 0;
9111                         return;
9112                 }
9113         }
9114
9115         /*
9116          * Both group are or will become overloaded and we're trying to get all
9117          * the CPUs to the average_load, so we don't want to push ourselves
9118          * above the average load, nor do we wish to reduce the max loaded CPU
9119          * below the average load. At the same time, we also don't want to
9120          * reduce the group load below the group capacity. Thus we look for
9121          * the minimum possible imbalance.
9122          */
9123         env->migration_type = migrate_load;
9124         env->imbalance = min(
9125                 (busiest->avg_load - sds->avg_load) * busiest->group_capacity,
9126                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
9127         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
9128 }
9129
9130 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
9131
9132 /*
9133  * Decision matrix according to the local and busiest group type:
9134  *
9135  * busiest \ local has_spare fully_busy misfit asym imbalanced overloaded
9136  * has_spare        nr_idle   balanced   N/A    N/A  balanced   balanced
9137  * fully_busy       nr_idle   nr_idle    N/A    N/A  balanced   balanced
9138  * misfit_task      force     N/A        N/A    N/A  force      force
9139  * asym_packing     force     force      N/A    N/A  force      force
9140  * imbalanced       force     force      N/A    N/A  force      force
9141  * overloaded       force     force      N/A    N/A  force      avg_load
9142  *
9143  * N/A :      Not Applicable because already filtered while updating
9144  *            statistics.
9145  * balanced : The system is balanced for these 2 groups.
9146  * force :    Calculate the imbalance as load migration is probably needed.
9147  * avg_load : Only if imbalance is significant enough.
9148  * nr_idle :  dst_cpu is not busy and the number of idle CPUs is quite
9149  *            different in groups.
9150  */
9151
9152 /**
9153  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
9154  * if there is an imbalance.
9155  *
9156  * Also calculates the amount of runnable load which should be moved
9157  * to restore balance.
9158  *
9159  * @env: The load balancing environment.
9160  *
9161  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
9162  */
9163 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
9164 {
9165         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
9166         struct sd_lb_stats sds;
9167
9168         init_sd_lb_stats(&sds);
9169
9170         /*
9171          * Compute the various statistics relevant for load balancing at
9172          * this level.
9173          */
9174         update_sd_lb_stats(env, &sds);
9175
9176         if (sched_energy_enabled()) {
9177                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
9178
9179                 if (rcu_dereference(rd->pd) && !READ_ONCE(rd->overutilized))
9180                         goto out_balanced;
9181         }
9182
9183         local = &sds.local_stat;
9184         busiest = &sds.busiest_stat;
9185
9186         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
9187         if (!sds.busiest)
9188                 goto out_balanced;
9189
9190         /* Misfit tasks should be dealt with regardless of the avg load */
9191         if (busiest->group_type == group_misfit_task)
9192                 goto force_balance;
9193
9194         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
9195         if (busiest->group_type == group_asym_packing)
9196                 goto force_balance;
9197
9198         /*
9199          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
9200          * work because they assume all things are equal, which typically
9201          * isn't true due to cpus_ptr constraints and the like.
9202          */
9203         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
9204                 goto force_balance;
9205
9206         /*
9207          * If the local group is busier than the selected busiest group
9208          * don't try and pull any tasks.
9209          */
9210         if (local->group_type > busiest->group_type)
9211                 goto out_balanced;
9212
9213         /*
9214          * When groups are overloaded, use the avg_load to ensure fairness
9215          * between tasks.
9216          */
9217         if (local->group_type == group_overloaded) {
9218                 /*
9219                  * If the local group is more loaded than the selected
9220                  * busiest group don't try to pull any tasks.
9221                  */
9222                 if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
9223                         goto out_balanced;
9224
9225                 /* XXX broken for overlapping NUMA groups */
9226                 sds.avg_load = (sds.total_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9227                                 sds.total_capacity;
9228
9229                 /*
9230                  * Don't pull any tasks if this group is already above the
9231                  * domain average load.
9232                  */
9233                 if (local->avg_load >= sds.avg_load)
9234                         goto out_balanced;
9235
9236                 /*
9237                  * If the busiest group is more loaded, use imbalance_pct to be
9238                  * conservative.
9239                  */
9240                 if (100 * busiest->avg_load <=
9241                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
9242                         goto out_balanced;
9243         }
9244
9245         /* Try to move all excess tasks to child's sibling domain */
9246         if (sds.prefer_sibling && local->group_type == group_has_spare &&
9247             busiest->sum_nr_running > local->sum_nr_running + 1)
9248                 goto force_balance;
9249
9250         if (busiest->group_type != group_overloaded) {
9251                 if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
9252                         /*
9253                          * If the busiest group is not overloaded (and as a
9254                          * result the local one too) but this CPU is already
9255                          * busy, let another idle CPU try to pull task.
9256                          */
9257                         goto out_balanced;
9258
9259                 if (busiest->group_weight > 1 &&
9260                     local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1))
9261                         /*
9262                          * If the busiest group is not overloaded
9263                          * and there is no imbalance between this and busiest
9264                          * group wrt idle CPUs, it is balanced. The imbalance
9265                          * becomes significant if the diff is greater than 1
9266                          * otherwise we might end up to just move the imbalance
9267                          * on another group. Of course this applies only if
9268                          * there is more than 1 CPU per group.
9269                          */
9270                         goto out_balanced;
9271
9272                 if (busiest->sum_h_nr_running == 1)
9273                         /*
9274                          * busiest doesn't have any tasks waiting to run
9275                          */
9276                         goto out_balanced;
9277         }
9278
9279 force_balance:
9280         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
9281         calculate_imbalance(env, &sds);
9282         return env->imbalance ? sds.busiest : NULL;
9283
9284 out_balanced:
9285         env->imbalance = 0;
9286         return NULL;
9287 }
9288
9289 /*
9290  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the CPUs in the group.
9291  */
9292 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
9293                                      struct sched_group *group)
9294 {
9295         struct rq *busiest = NULL, *rq;
9296         unsigned long busiest_util = 0, busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
9297         unsigned int busiest_nr = 0;
9298         int i;
9299
9300         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
9301                 unsigned long capacity, load, util;
9302                 unsigned int nr_running;
9303                 enum fbq_type rt;
9304
9305                 rq = cpu_rq(i);
9306                 rt = fbq_classify_rq(rq);
9307
9308                 /*
9309                  * We classify groups/runqueues into three groups:
9310                  *  - regular: there are !numa tasks
9311                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
9312                  *  - all:     there is no distinction
9313                  *
9314                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
9315                  * ignore those when there's better options.
9316                  *
9317                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
9318                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
9319                  * queue by moving tasks around inside the node.
9320                  *
9321                  * If we cannot move enough load due to this classification
9322                  * the next pass will adjust the group classification and
9323                  * allow migration of more tasks.
9324                  *
9325                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
9326                  */
9327                 if (rt > env->fbq_type)
9328                         continue;
9329
9330                 capacity = capacity_of(i);
9331                 nr_running = rq->cfs.h_nr_running;
9332
9333                 /*
9334                  * For ASYM_CPUCAPACITY domains, don't pick a CPU that could
9335                  * eventually lead to active_balancing high->low capacity.
9336                  * Higher per-CPU capacity is considered better than balancing
9337                  * average load.
9338                  */
9339                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
9340                     capacity_of(env->dst_cpu) < capacity &&
9341                     nr_running == 1)
9342                         continue;
9343
9344                 switch (env->migration_type) {
9345                 case migrate_load:
9346                         /*
9347                          * When comparing with load imbalance, use cpu_load()
9348                          * which is not scaled with the CPU capacity.
9349                          */
9350                         load = cpu_load(rq);
9351
9352                         if (nr_running == 1 && load > env->imbalance &&
9353                             !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
9354                                 break;
9355
9356                         /*
9357                          * For the load comparisons with the other CPUs,
9358                          * consider the cpu_load() scaled with the CPU
9359                          * capacity, so that the load can be moved away
9360                          * from the CPU that is potentially running at a
9361                          * lower capacity.
9362                          *
9363                          * Thus we're looking for max(load_i / capacity_i),
9364                          * crosswise multiplication to rid ourselves of the
9365                          * division works out to:
9366                          * load_i * capacity_j > load_j * capacity_i;
9367                          * where j is our previous maximum.
9368                          */
9369                         if (load * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
9370                                 busiest_load = load;
9371                                 busiest_capacity = capacity;
9372                                 busiest = rq;
9373                         }
9374                         break;
9375
9376                 case migrate_util:
9377                         util = cpu_util(cpu_of(rq));
9378
9379                         /*
9380                          * Don't try to pull utilization from a CPU with one
9381                          * running task. Whatever its utilization, we will fail
9382                          * detach the task.
9383                          */
9384                         if (nr_running <= 1)
9385                                 continue;
9386
9387                         if (busiest_util < util) {
9388                                 busiest_util = util;
9389                                 busiest = rq;
9390                         }
9391                         break;
9392
9393                 case migrate_task:
9394                         if (busiest_nr < nr_running) {
9395                                 busiest_nr = nr_running;
9396                                 busiest = rq;
9397                         }
9398                         break;
9399
9400                 case migrate_misfit:
9401                         /*
9402                          * For ASYM_CPUCAPACITY domains with misfit tasks we
9403                          * simply seek the "biggest" misfit task.
9404                          */
9405                         if (rq->misfit_task_load > busiest_load) {
9406                                 busiest_load = rq->misfit_task_load;
9407                                 busiest = rq;
9408                         }
9409
9410                         break;
9411
9412                 }
9413         }
9414
9415         return busiest;
9416 }
9417
9418 /*
9419  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
9420  * so long as it is large enough.
9421  */
9422 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
9423
9424 static inline bool
9425 asym_active_balance(struct lb_env *env)
9426 {
9427         /*
9428          * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
9429          * lower priority CPUs in order to pack all tasks in the
9430          * highest priority CPUs.
9431          */
9432         return env->idle != CPU_NOT_IDLE && (env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING) &&
9433                sched_asym_prefer(env->dst_cpu, env->src_cpu);
9434 }
9435
9436 static inline bool
9437 voluntary_active_balance(struct lb_env *env)
9438 {
9439         struct sched_domain *sd = env->sd;
9440
9441         if (asym_active_balance(env))
9442                 return 1;
9443
9444         /*
9445          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
9446          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
9447          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
9448          * available on dst_cpu.
9449          */
9450         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
9451             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
9452                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
9453                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
9454                         return 1;
9455         }
9456
9457         if (env->migration_type == migrate_misfit)
9458                 return 1;
9459
9460         return 0;
9461 }
9462
9463 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
9464 {
9465         struct sched_domain *sd = env->sd;
9466
9467         if (voluntary_active_balance(env))
9468                 return 1;
9469
9470         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
9471 }
9472
9473 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
9474
9475 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
9476 {
9477         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
9478         int cpu;
9479
9480         /*
9481          * Ensure the balancing environment is consistent; can happen
9482          * when the softirq triggers 'during' hotplug.
9483          */
9484         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, env->cpus))
9485                 return 0;
9486
9487         /*
9488          * In the newly idle case, we will allow all the CPUs
9489          * to do the newly idle load balance.
9490          */
9491         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
9492                 return 1;
9493
9494         /* Try to find first idle CPU */
9495         for_each_cpu_and(cpu, group_balance_mask(sg), env->cpus) {
9496                 if (!idle_cpu(cpu))
9497                         continue;
9498
9499                 /* Are we the first idle CPU? */
9500                 return cpu == env->dst_cpu;
9501         }
9502
9503         /* Are we the first CPU of this group ? */
9504         return group_balance_cpu(sg) == env->dst_cpu;
9505 }
9506
9507 /*
9508  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
9509  * tasks if there is an imbalance.
9510  */
9511 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
9512                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
9513                         int *continue_balancing)
9514 {
9515         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
9516         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
9517         struct sched_group *group;
9518         struct rq *busiest;
9519         struct rq_flags rf;
9520         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
9521
9522         struct lb_env env = {
9523                 .sd             = sd,
9524                 .dst_cpu        = this_cpu,
9525                 .dst_rq         = this_rq,
9526                 .dst_grpmask    = sched_group_span(sd->groups),
9527                 .idle           = idle,
9528                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
9529                 .cpus           = cpus,
9530                 .fbq_type       = all,
9531                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
9532         };
9533
9534         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), cpu_active_mask);
9535
9536         schedstat_inc(sd->lb_count[idle]);
9537
9538 redo:
9539         if (!should_we_balance(&env)) {
9540                 *continue_balancing = 0;
9541                 goto out_balanced;
9542         }
9543
9544         group = find_busiest_group(&env);
9545         if (!group) {
9546                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyg[idle]);
9547                 goto out_balanced;
9548         }
9549
9550         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
9551         if (!busiest) {
9552                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyq[idle]);
9553                 goto out_balanced;
9554         }
9555
9556         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
9557
9558         schedstat_add(sd->lb_imbalance[idle], env.imbalance);
9559
9560         env.src_cpu = busiest->cpu;
9561         env.src_rq = busiest;
9562
9563         ld_moved = 0;
9564         if (busiest->nr_running > 1) {
9565                 /*
9566                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
9567                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
9568                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
9569                  * correctly treated as an imbalance.
9570                  */
9571                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
9572                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
9573
9574 more_balance:
9575                 rq_lock_irqsave(busiest, &rf);
9576                 update_rq_clock(busiest);
9577
9578                 /*
9579                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
9580                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
9581                  */
9582                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
9583
9584                 /*
9585                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
9586                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
9587                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
9588                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
9589                  * See task_rq_lock() family for the details.
9590                  */
9591
9592                 rq_unlock(busiest, &rf);
9593
9594                 if (cur_ld_moved) {
9595                         attach_tasks(&env);
9596                         ld_moved += cur_ld_moved;
9597                 }
9598
9599                 local_irq_restore(rf.flags);
9600
9601                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
9602                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
9603                         goto more_balance;
9604                 }
9605
9606                 /*
9607                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
9608                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
9609                  * where they can run. The upper limit on how many times we
9610                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of CPUs in our
9611                  * sched_group.
9612                  *
9613                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
9614                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
9615                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
9616                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
9617                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
9618                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
9619                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
9620                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
9621                  * This however should not happen so much in practice and
9622                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
9623                  * excess load moved.
9624                  */
9625                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
9626
9627                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs */
9628                         __cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
9629
9630                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
9631                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
9632                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
9633                         env.loop         = 0;
9634                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
9635
9636                         /*
9637                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
9638                          * need to continue with same src_cpu.
9639                          */
9640                         goto more_balance;
9641                 }
9642
9643                 /*
9644                  * We failed to reach balance because of affinity.
9645                  */
9646                 if (sd_parent) {
9647                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
9648
9649                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
9650                                 *group_imbalance = 1;
9651                 }
9652
9653                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
9654                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
9655                         __cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
9656                         /*
9657                          * Attempting to continue load balancing at the current
9658                          * sched_domain level only makes sense if there are
9659                          * active CPUs remaining as possible busiest CPUs to
9660                          * pull load from which are not contained within the
9661                          * destination group that is receiving any migrated
9662                          * load.
9663                          */
9664                         if (!cpumask_subset(cpus, env.dst_grpmask)) {
9665                                 env.loop = 0;
9666                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
9667                                 goto redo;
9668                         }
9669                         goto out_all_pinned;
9670                 }
9671         }
9672
9673         if (!ld_moved) {
9674                 schedstat_inc(sd->lb_failed[idle]);
9675                 /*
9676                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
9677                  * We do not want newidle balance, which can be very
9678                  * frequent, pollute the failure counter causing
9679                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
9680                  */
9681                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
9682                         sd->nr_balance_failed++;
9683
9684                 if (need_active_balance(&env)) {
9685                         unsigned long flags;
9686
9687                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
9688
9689                         /*
9690                          * Don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
9691                          * if the curr task on busiest CPU can't be
9692                          * moved to this_cpu:
9693                          */
9694                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu, busiest->curr->cpus_ptr)) {
9695                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
9696                                                             flags);
9697                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
9698                                 goto out_one_pinned;
9699                         }
9700
9701                         /*
9702                          * ->active_balance synchronizes accesses to
9703                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
9704                          * only after active load balance is finished.
9705                          */
9706                         if (!busiest->active_balance) {
9707                                 busiest->active_balance = 1;
9708                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
9709                                 active_balance = 1;
9710                         }
9711                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
9712
9713                         if (active_balance) {
9714                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
9715                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
9716                                         &busiest->active_balance_work);
9717                         }
9718
9719                         /* We've kicked active balancing, force task migration. */
9720                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
9721                 }
9722         } else
9723                 sd->nr_balance_failed = 0;
9724
9725         if (likely(!active_balance) || voluntary_active_balance(&env)) {
9726                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
9727                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
9728         } else {
9729                 /*
9730                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
9731                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
9732                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
9733                  * detach_tasks).
9734                  */
9735                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
9736                         sd->balance_interval *= 2;
9737         }
9738
9739         goto out;
9740
9741 out_balanced:
9742         /*
9743          * We reach balance although we may have faced some affinity
9744          * constraints. Clear the imbalance flag only if other tasks got
9745          * a chance to move and fix the imbalance.
9746          */
9747         if (sd_parent && !(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
9748                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
9749
9750                 if (*group_imbalance)
9751                         *group_imbalance = 0;
9752         }
9753
9754 out_all_pinned:
9755         /*
9756          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
9757          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
9758          * can try to migrate them.
9759          */
9760         schedstat_inc(sd->lb_balanced[idle]);
9761
9762         sd->nr_balance_failed = 0;
9763
9764 out_one_pinned:
9765         ld_moved = 0;
9766
9767         /*
9768          * newidle_balance() disregards balance intervals, so we could
9769          * repeatedly reach this code, which would lead to balance_interval
9770          * skyrocketting in a short amount of time. Skip the balance_interval
9771          * increase logic to avoid that.
9772          */
9773         if (env.idle == CPU_NEWLY_IDLE)
9774                 goto out;
9775
9776         /* tune up the balancing interval */
9777         if ((env.flags & LBF_ALL_PINNED &&
9778              sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
9779             sd->balance_interval < sd->max_interval)
9780                 sd->balance_interval *= 2;
9781 out:
9782         return ld_moved;
9783 }
9784
9785 static inline unsigned long
9786 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
9787 {
9788         unsigned long interval = sd->balance_interval;
9789
9790         if (cpu_busy)
9791                 interval *= sd->busy_factor;
9792
9793         /* scale ms to jiffies */
9794         interval = msecs_to_jiffies(interval);
9795
9796         /*
9797          * Reduce likelihood of busy balancing at higher domains racing with
9798          * balancing at lower domains by preventing their balancing periods
9799          * from being multiples of each other.
9800          */
9801         if (cpu_busy)
9802                 interval -= 1;
9803
9804         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
9805
9806         return interval;
9807 }
9808
9809 static inline void
9810 update_next_balance(struct sched_domain *sd, unsigned long *next_balance)
9811 {
9812         unsigned long interval, next;
9813
9814         /* used by idle balance, so cpu_busy = 0 */
9815         interval = get_sd_balance_interval(sd, 0);
9816         next = sd->last_balance + interval;
9817
9818         if (time_after(*next_balance, next))
9819                 *next_balance = next;
9820 }
9821
9822 /*
9823  * active_load_balance_cpu_stop is run by the CPU stopper. It pushes
9824  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
9825  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
9826  * avoids physical / logical imbalances.
9827  */
9828 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
9829 {
9830         struct rq *busiest_rq = data;
9831         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
9832         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
9833         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
9834         struct sched_domain *sd;
9835         struct task_struct *p = NULL;
9836         struct rq_flags rf;
9837
9838         rq_lock_irq(busiest_rq, &rf);
9839         /*
9840          * Between queueing the stop-work and running it is a hole in which
9841          * CPUs can become inactive. We should not move tasks from or to
9842          * inactive CPUs.
9843          */
9844         if (!cpu_active(busiest_cpu) || !cpu_active(target_cpu))
9845                 goto out_unlock;
9846
9847         /* Make sure the requested CPU hasn't gone down in the meantime: */
9848         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
9849                      !busiest_rq->active_balance))
9850                 goto out_unlock;
9851
9852         /* Is there any task to move? */
9853         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
9854                 goto out_unlock;
9855
9856         /*
9857          * This condition is "impossible", if it occurs
9858          * we need to fix it. Originally reported by
9859          * Bjorn Helgaas on a 128-CPU setup.
9860          */
9861         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
9862
9863         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
9864         rcu_read_lock();
9865         for_each_domain(target_cpu, sd) {
9866                 if (cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
9867                         break;
9868         }
9869
9870         if (likely(sd)) {
9871                 struct lb_env env = {
9872                         .sd             = sd,
9873                         .dst_cpu        = target_cpu,
9874                         .dst_rq         = target_rq,
9875                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
9876                         .src_rq         = busiest_rq,
9877                         .idle           = CPU_IDLE,
9878                         /*
9879                          * can_migrate_task() doesn't need to compute new_dst_cpu
9880                          * for active balancing. Since we have CPU_IDLE, but no
9881                          * @dst_grpmask we need to make that test go away with lying
9882                          * about DST_PINNED.
9883                          */
9884                         .flags          = LBF_DST_PINNED,
9885                 };
9886
9887                 schedstat_inc(sd->alb_count);
9888                 update_rq_clock(busiest_rq);
9889
9890                 p = detach_one_task(&env);
9891                 if (p) {
9892                         schedstat_inc(sd->alb_pushed);
9893                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
9894                         sd->nr_balance_failed = 0;
9895                 } else {
9896                         schedstat_inc(sd->alb_failed);
9897                 }
9898         }
9899         rcu_read_unlock();
9900 out_unlock:
9901         busiest_rq->active_balance = 0;
9902         rq_unlock(busiest_rq, &rf);
9903
9904         if (p)
9905                 attach_one_task(target_rq, p);
9906
9907         local_irq_enable();
9908
9909         return 0;
9910 }
9911
9912 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
9913
9914 /*
9915  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
9916  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
9917  */
9918 void update_max_interval(void)
9919 {
9920         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
9921 }
9922
9923 /*
9924  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
9925  * and initiates a balancing operation if so.
9926  *
9927  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
9928  */
9929 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
9930 {
9931         int continue_balancing = 1;
9932         int cpu = rq->cpu;
9933         int busy = idle != CPU_IDLE && !sched_idle_cpu(cpu);
9934         unsigned long interval;
9935         struct sched_domain *sd;
9936         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
9937         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
9938         int update_next_balance = 0;
9939         int need_serialize, need_decay = 0;
9940         u64 max_cost = 0;
9941
9942         rcu_read_lock();
9943         for_each_domain(cpu, sd) {
9944                 /*
9945                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
9946                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
9947                  */
9948                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
9949                         sd->max_newidle_lb_cost =
9950                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
9951                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
9952                         need_decay = 1;
9953                 }
9954                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
9955
9956                 /*
9957                  * Stop the load balance at this level. There is another
9958                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
9959                  * actively.
9960                  */
9961                 if (!continue_balancing) {
9962                         if (need_decay)
9963                                 continue;
9964                         break;
9965                 }
9966
9967                 interval = get_sd_balance_interval(sd, busy);
9968
9969                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
9970                 if (need_serialize) {
9971                         if (!spin_trylock(&balancing))
9972                                 goto out;
9973                 }
9974
9975                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
9976                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
9977                                 /*
9978                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
9979                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
9980                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
9981                                  */
9982                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
9983                                 busy = idle != CPU_IDLE && !sched_idle_cpu(cpu);
9984                         }
9985                         sd->last_balance = jiffies;
9986                         interval = get_sd_balance_interval(sd, busy);
9987                 }
9988                 if (need_serialize)
9989                         spin_unlock(&balancing);
9990 out:
9991                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
9992                         next_balance = sd->last_balance + interval;
9993                         update_next_balance = 1;
9994                 }
9995         }
9996         if (need_decay) {
9997                 /*
9998                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
9999                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
10000                  */
10001                 rq->max_idle_balance_cost =
10002                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
10003         }
10004         rcu_read_unlock();
10005
10006         /*
10007          * next_balance will be updated only when there is a need.
10008          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
10009          * updated.
10010          */
10011         if (likely(update_next_balance)) {
10012                 rq->next_balance = next_balance;
10013
10014 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
10015                 /*
10016                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
10017                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
10018                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
10019                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
10020                  * balance for itself and we need to update the
10021                  * nohz.next_balance accordingly.
10022                  */
10023                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
10024                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
10025 #endif
10026         }
10027 }
10028
10029 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
10030 {
10031         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
10032 }
10033
10034 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
10035 /*
10036  * idle load balancing details
10037  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
10038  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
10039  *   load balancing for all the idle CPUs.
10040  * - HK_FLAG_MISC CPUs are used for this task, because HK_FLAG_SCHED not set
10041  *   anywhere yet.
10042  */
10043
10044 static inline int find_new_ilb(void)
10045 {
10046         int ilb;
10047
10048         for_each_cpu_and(ilb, nohz.idle_cpus_mask,
10049                               housekeeping_cpumask(HK_FLAG_MISC)) {
10050                 if (idle_cpu(ilb))
10051                         return ilb;
10052         }
10053
10054         return nr_cpu_ids;
10055 }
10056
10057 /*
10058  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick any
10059  * idle CPU in the HK_FLAG_MISC housekeeping set (if there is one).
10060  */
10061 static void kick_ilb(unsigned int flags)
10062 {
10063         int ilb_cpu;
10064
10065         /*
10066          * Increase nohz.next_balance only when if full ilb is triggered but
10067          * not if we only update stats.
10068          */
10069         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
10070                 nohz.next_balance = jiffies+1;
10071
10072         ilb_cpu = find_new_ilb();
10073
10074         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
10075                 return;
10076
10077         /*
10078          * Access to rq::nohz_csd is serialized by NOHZ_KICK_MASK; he who sets
10079          * the first flag owns it; cleared by nohz_csd_func().
10080          */
10081         flags = atomic_fetch_or(flags, nohz_flags(ilb_cpu));
10082         if (flags & NOHZ_KICK_MASK)
10083                 return;
10084
10085         /*
10086          * This way we generate an IPI on the target CPU which
10087          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
10088          * will be run before returning from the IPI.
10089          */
10090         smp_call_function_single_async(ilb_cpu, &cpu_rq(ilb_cpu)->nohz_csd);
10091 }
10092
10093 /*
10094  * Current decision point for kicking the idle load balancer in the presence
10095  * of idle CPUs in the system.
10096  */
10097 static void nohz_balancer_kick(struct rq *rq)
10098 {
10099         unsigned long now = jiffies;
10100         struct sched_domain_shared *sds;
10101         struct sched_domain *sd;
10102         int nr_busy, i, cpu = rq->cpu;
10103         unsigned int flags = 0;
10104
10105         if (unlikely(rq->idle_balance))
10106                 return;
10107
10108         /*
10109          * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
10110          * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
10111          */
10112         nohz_balance_exit_idle(rq);
10113
10114         /*
10115          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
10116          * balancing.
10117          */
10118         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
10119                 return;
10120
10121         if (READ_ONCE(nohz.has_blocked) &&
10122             time_after(now, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
10123                 flags = NOHZ_STATS_KICK;
10124
10125         if (time_before(now, nohz.next_balance))
10126                 goto out;
10127
10128         if (rq->nr_running >= 2) {
10129                 flags = NOHZ_KICK_MASK;
10130                 goto out;
10131         }
10132
10133         rcu_read_lock();
10134
10135         sd = rcu_dereference(rq->sd);
10136         if (sd) {
10137                 /*
10138                  * If there's a CFS task and the current CPU has reduced
10139                  * capacity; kick the ILB to see if there's a better CPU to run
10140                  * on.
10141                  */
10142                 if (rq->cfs.h_nr_running >= 1 && check_cpu_capacity(rq, sd)) {
10143                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
10144                         goto unlock;
10145                 }
10146         }
10147
10148         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_packing, cpu));
10149         if (sd) {
10150                 /*
10151                  * When ASYM_PACKING; see if there's a more preferred CPU
10152                  * currently idle; in which case, kick the ILB to move tasks
10153                  * around.
10154                  */
10155                 for_each_cpu_and(i, sched_domain_span(sd), nohz.idle_cpus_mask) {
10156                         if (sched_asym_prefer(i, cpu)) {
10157                                 flags = NOHZ_KICK_MASK;
10158                                 goto unlock;
10159                         }
10160                 }
10161         }
10162
10163         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_cpucapacity, cpu));
10164         if (sd) {
10165                 /*
10166                  * When ASYM_CPUCAPACITY; see if there's a higher capacity CPU
10167                  * to run the misfit task on.
10168                  */
10169                 if (check_misfit_status(rq, sd)) {
10170                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
10171                         goto unlock;
10172                 }
10173
10174                 /*
10175                  * For asymmetric systems, we do not want to nicely balance
10176                  * cache use, instead we want to embrace asymmetry and only
10177                  * ensure tasks have enough CPU capacity.
10178                  *
10179                  * Skip the LLC logic because it's not relevant in that case.
10180                  */
10181                 goto unlock;
10182         }
10183
10184         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
10185         if (sds) {
10186                 /*
10187                  * If there is an imbalance between LLC domains (IOW we could
10188                  * increase the overall cache use), we need some less-loaded LLC
10189                  * domain to pull some load. Likewise, we may need to spread
10190                  * load within the current LLC domain (e.g. packed SMT cores but
10191                  * other CPUs are idle). We can't really know from here how busy
10192                  * the others are - so just get a nohz balance going if it looks
10193                  * like this LLC domain has tasks we could move.
10194                  */
10195                 nr_busy = atomic_read(&sds->nr_busy_cpus);
10196                 if (nr_busy > 1) {
10197                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
10198                         goto unlock;
10199                 }
10200         }
10201 unlock:
10202         rcu_read_unlock();
10203 out:
10204         if (flags)
10205                 kick_ilb(flags);
10206 }
10207
10208 static void set_cpu_sd_state_busy(int cpu)
10209 {
10210         struct sched_domain *sd;
10211
10212         rcu_read_lock();
10213         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
10214
10215         if (!sd || !sd->nohz_idle)
10216                 goto unlock;
10217         sd->nohz_idle = 0;
10218
10219         atomic_inc(&sd->shared->nr_busy_cpus);
10220 unlock:
10221         rcu_read_unlock();
10222 }
10223
10224 void nohz_balance_exit_idle(struct rq *rq)
10225 {
10226         SCHED_WARN_ON(rq != this_rq());
10227
10228         if (likely(!rq->nohz_tick_stopped))
10229                 return;
10230
10231         rq->nohz_tick_stopped = 0;
10232         cpumask_clear_cpu(rq->cpu, nohz.idle_cpus_mask);
10233         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
10234
10235         set_cpu_sd_state_busy(rq->cpu);
10236 }
10237
10238 static void set_cpu_sd_state_idle(int cpu)
10239 {
10240         struct sched_domain *sd;
10241
10242         rcu_read_lock();
10243         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
10244
10245         if (!sd || sd->nohz_idle)
10246                 goto unlock;
10247         sd->nohz_idle = 1;
10248
10249         atomic_dec(&sd->shared->nr_busy_cpus);
10250 unlock:
10251         rcu_read_unlock();
10252 }
10253
10254 /*
10255  * This routine will record that the CPU is going idle with tick stopped.
10256  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
10257  */
10258 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
10259 {
10260         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
10261
10262         SCHED_WARN_ON(cpu != smp_processor_id());
10263
10264         /* If this CPU is going down, then nothing needs to be done: */
10265         if (!cpu_active(cpu))
10266                 return;
10267
10268         /* Spare idle load balancing on CPUs that don't want to be disturbed: */
10269         if (!housekeeping_cpu(cpu, HK_FLAG_SCHED))
10270                 return;
10271
10272         /*
10273          * Can be set safely without rq->lock held
10274          * If a clear happens, it will have evaluated last additions because
10275          * rq->lock is held during the check and the clear
10276          */
10277         rq->has_blocked_load = 1;
10278
10279         /*
10280          * The tick is still stopped but load could have been added in the
10281          * meantime. We set the nohz.has_blocked flag to trig a check of the
10282          * *_avg. The CPU is already part of nohz.idle_cpus_mask so the clear
10283          * of nohz.has_blocked can only happen after checking the new load
10284          */
10285         if (rq->nohz_tick_stopped)
10286                 goto out;
10287
10288         /* If we're a completely isolated CPU, we don't play: */
10289         if (on_null_domain(rq))
10290                 return;
10291
10292         rq->nohz_tick_stopped = 1;
10293
10294         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
10295         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
10296
10297         /*
10298          * Ensures that if nohz_idle_balance() fails to observe our
10299          * @idle_cpus_mask store, it must observe the @has_blocked
10300          * store.
10301          */
10302         smp_mb__after_atomic();
10303
10304         set_cpu_sd_state_idle(cpu);
10305
10306 out:
10307         /*
10308          * Each time a cpu enter idle, we assume that it has blocked load and
10309          * enable the periodic update of the load of idle cpus
10310          */
10311         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
10312 }
10313
10314 /*
10315  * Internal function that runs load balance for all idle cpus. The load balance
10316  * can be a simple update of blocked load or a complete load balance with
10317  * tasks movement depending of flags.
10318  * The function returns false if the loop has stopped before running
10319  * through all idle CPUs.
10320  */
10321 static bool _nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, unsigned int flags,
10322                                enum cpu_idle_type idle)
10323 {
10324         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
10325         unsigned long now = jiffies;
10326         unsigned long next_balance = now + 60*HZ;
10327         bool has_blocked_load = false;
10328         int update_next_balance = 0;
10329         int this_cpu = this_rq->cpu;
10330         int balance_cpu;
10331         int ret = false;
10332         struct rq *rq;
10333
10334         SCHED_WARN_ON((flags & NOHZ_KICK_MASK) == NOHZ_BALANCE_KICK);
10335
10336         /*
10337          * We assume there will be no idle load after this update and clear
10338          * the has_blocked flag. If a cpu enters idle in the mean time, it will
10339          * set the has_blocked flag and trig another update of idle load.
10340          * Because a cpu that becomes idle, is added to idle_cpus_mask before
10341          * setting the flag, we are sure to not clear the state and not
10342          * check the load of an idle cpu.
10343          */
10344         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 0);
10345
10346         /*
10347          * Ensures that if we miss the CPU, we must see the has_blocked
10348          * store from nohz_balance_enter_idle().
10349          */
10350         smp_mb();
10351
10352         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
10353                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
10354                         continue;
10355
10356                 /*
10357                  * If this CPU gets work to do, stop the load balancing
10358                  * work being done for other CPUs. Next load
10359                  * balancing owner will pick it up.
10360                  */
10361                 if (need_resched()) {
10362                         has_blocked_load = true;
10363                         goto abort;
10364                 }
10365
10366                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
10367
10368                 has_blocked_load |= update_nohz_stats(rq, true);
10369
10370                 /*
10371                  * If time for next balance is due,
10372                  * do the balance.
10373                  */
10374                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
10375                         struct rq_flags rf;
10376
10377                         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
10378                         update_rq_clock(rq);
10379                         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
10380
10381                         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
10382                                 rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
10383                 }
10384
10385                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
10386                         next_balance = rq->next_balance;
10387                         update_next_balance = 1;
10388                 }
10389         }
10390
10391         /*
10392          * next_balance will be updated only when there is a need.
10393          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
10394          * updated.
10395          */
10396         if (likely(update_next_balance))
10397                 nohz.next_balance = next_balance;
10398
10399         /* Newly idle CPU doesn't need an update */
10400         if (idle != CPU_NEWLY_IDLE) {
10401                 update_blocked_averages(this_cpu);
10402                 has_blocked_load |= this_rq->has_blocked_load;
10403         }
10404
10405         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
10406                 rebalance_domains(this_rq, CPU_IDLE);
10407
10408         WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
10409                 now + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
10410
10411         /* The full idle balance loop has been done */
10412         ret = true;
10413
10414 abort:
10415         /* There is still blocked load, enable periodic update */
10416         if (has_blocked_load)
10417                 WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
10418
10419         return ret;
10420 }
10421
10422 /*
10423  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
10424  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
10425  */
10426 static bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
10427 {
10428         unsigned int flags = this_rq->nohz_idle_balance;
10429
10430         if (!flags)
10431                 return false;
10432
10433         this_rq->nohz_idle_balance = 0;
10434
10435         if (idle != CPU_IDLE)
10436                 return false;
10437
10438         _nohz_idle_balance(this_rq, flags, idle);
10439
10440         return true;
10441 }
10442
10443 static void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq)
10444 {
10445         int this_cpu = this_rq->cpu;
10446
10447         /*
10448          * This CPU doesn't want to be disturbed by scheduler
10449          * housekeeping
10450          */
10451         if (!housekeeping_cpu(this_cpu, HK_FLAG_SCHED))
10452                 return;
10453
10454         /* Will wake up very soon. No time for doing anything else*/
10455         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost)
10456                 return;
10457
10458         /* Don't need to update blocked load of idle CPUs*/
10459         if (!READ_ONCE(nohz.has_blocked) ||
10460             time_before(jiffies, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
10461                 return;
10462
10463         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
10464         /*
10465          * This CPU is going to be idle and blocked load of idle CPUs
10466          * need to be updated. Run the ilb locally as it is a good
10467          * candidate for ilb instead of waking up another idle CPU.
10468          * Kick an normal ilb if we failed to do the update.
10469          */
10470         if (!_nohz_idle_balance(this_rq, NOHZ_STATS_KICK, CPU_NEWLY_IDLE))
10471                 kick_ilb(NOHZ_STATS_KICK);
10472         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
10473 }
10474
10475 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
10476 static inline void nohz_balancer_kick(struct rq *rq) { }
10477
10478 static inline bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
10479 {
10480         return false;
10481 }
10482
10483 static inline void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq) { }
10484 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
10485
10486 /*
10487  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
10488  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
10489  *
10490  * Returns:
10491  *   < 0 - we released the lock and there are !fair tasks present
10492  *     0 - failed, no new tasks
10493  *   > 0 - success, new (fair) tasks present
10494  */
10495 static int newidle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf)
10496 {
10497         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
10498         int this_cpu = this_rq->cpu;
10499         struct sched_domain *sd;
10500         int pulled_task = 0;
10501         u64 curr_cost = 0;
10502
10503         update_misfit_status(NULL, this_rq);
10504         /*
10505          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
10506          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
10507          */
10508         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
10509
10510         /*
10511          * Do not pull tasks towards !active CPUs...
10512          */
10513         if (!cpu_active(this_cpu))
10514                 return 0;
10515
10516         /*
10517          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
10518          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
10519          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
10520          * re-start the picking loop.
10521          */
10522         rq_unpin_lock(this_rq, rf);
10523
10524         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
10525             !READ_ONCE(this_rq->rd->overload)) {
10526
10527                 rcu_read_lock();
10528                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
10529                 if (sd)
10530                         update_next_balance(sd, &next_balance);
10531                 rcu_read_unlock();
10532
10533                 nohz_newidle_balance(this_rq);
10534
10535                 goto out;
10536         }
10537
10538         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
10539
10540         update_blocked_averages(this_cpu);
10541         rcu_read_lock();
10542         for_each_domain(this_cpu, sd) {
10543                 int continue_balancing = 1;
10544                 u64 t0, domain_cost;
10545
10546                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
10547                         update_next_balance(sd, &next_balance);
10548                         break;
10549                 }
10550
10551                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
10552                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
10553
10554                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
10555                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
10556                                                    &continue_balancing);
10557
10558                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
10559                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
10560                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
10561
10562                         curr_cost += domain_cost;
10563                 }
10564
10565                 update_next_balance(sd, &next_balance);
10566
10567                 /*
10568                  * Stop searching for tasks to pull if there are
10569                  * now runnable tasks on this rq.
10570                  */
10571                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
10572                         break;
10573         }
10574         rcu_read_unlock();
10575
10576         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
10577
10578         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
10579                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
10580
10581 out:
10582         /*
10583          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
10584          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
10585          * pretend we pulled a task.
10586          */
10587         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
10588                 pulled_task = 1;
10589
10590         /* Move the next balance forward */
10591         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
10592                 this_rq->next_balance = next_balance;
10593
10594         /* Is there a task of a high priority class? */
10595         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
10596                 pulled_task = -1;
10597
10598         if (pulled_task)
10599                 this_rq->idle_stamp = 0;
10600
10601         rq_repin_lock(this_rq, rf);
10602
10603         return pulled_task;
10604 }
10605
10606 /*
10607  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
10608  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
10609  */
10610 static __latent_entropy void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
10611 {
10612         struct rq *this_rq = this_rq();
10613         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
10614                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
10615
10616         /*
10617          * If this CPU has a pending nohz_balance_kick, then do the
10618          * balancing on behalf of the other idle CPUs whose ticks are
10619          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
10620          * give the idle CPUs a chance to load balance. Else we may
10621          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
10622          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
10623          */
10624         if (nohz_idle_balance(this_rq, idle))
10625                 return;
10626
10627         /* normal load balance */
10628         update_blocked_averages(this_rq->cpu);
10629         rebalance_domains(this_rq, idle);
10630 }
10631
10632 /*
10633  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
10634  */
10635 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
10636 {
10637         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
10638         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
10639                 return;
10640
10641         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
10642                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
10643
10644         nohz_balancer_kick(rq);
10645 }
10646
10647 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
10648 {
10649         update_sysctl();
10650
10651         update_runtime_enabled(rq);
10652 }
10653
10654 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
10655 {
10656         update_sysctl();
10657
10658         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
10659         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
10660 }
10661
10662 #endif /* CONFIG_SMP */
10663
10664 /*
10665  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class.
10666  *
10667  * NOTE: This function can be called remotely by the tick offload that
10668  * goes along full dynticks. Therefore no local assumption can be made
10669  * and everything must be accessed through the @rq and @curr passed in
10670  * parameters.
10671  */
10672 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
10673 {
10674         struct cfs_rq *cfs_rq;
10675         struct sched_entity *se = &curr->se;
10676
10677         for_each_sched_entity(se) {
10678                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10679                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
10680         }
10681
10682         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
10683                 task_tick_numa(rq, curr);
10684
10685         update_misfit_status(curr, rq);
10686         update_overutilized_status(task_rq(curr));
10687 }
10688
10689 /*
10690  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
10691  *  - child not yet on the tasklist
10692  *  - preemption disabled
10693  */
10694 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
10695 {
10696         struct cfs_rq *cfs_rq;
10697         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
10698         struct rq *rq = this_rq();
10699         struct rq_flags rf;
10700
10701         rq_lock(rq, &rf);
10702         update_rq_clock(rq);
10703
10704         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
10705         curr = cfs_rq->curr;
10706         if (curr) {
10707                 update_curr(cfs_rq);
10708                 se->vruntime = curr->vruntime;
10709         }
10710         place_entity(cfs_rq, se, 1);
10711
10712         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
10713                 /*
10714                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
10715                  * 'current' within the tree based on its new key value.
10716                  */
10717                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
10718                 resched_curr(rq);
10719         }
10720
10721         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
10722         rq_unlock(rq, &rf);
10723 }
10724
10725 /*
10726  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
10727  * the current task.
10728  */
10729 static void
10730 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
10731 {
10732         if (!task_on_rq_queued(p))
10733                 return;
10734
10735         if (rq->cfs.nr_running == 1)
10736                 return;
10737
10738         /*
10739          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
10740          * our priority decreased, or if we are not currently running on
10741          * this runqueue and our priority is higher than the current's
10742          */
10743         if (rq->curr == p) {
10744                 if (p->prio > oldprio)
10745                         resched_curr(rq);
10746         } else
10747                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
10748 }
10749
10750 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
10751 {
10752         struct sched_entity *se = &p->se;
10753
10754         /*
10755          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
10756          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
10757          * vruntime.
10758          */
10759         if (p->on_rq)
10760                 return true;
10761
10762         /*
10763          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
10764          * But there are some cases where it has already been normalized:
10765          *
10766          * - A forked child which is waiting for being woken up by
10767          *   wake_up_new_task().
10768          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
10769          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
10770          */
10771         if (!se->sum_exec_runtime ||
10772             (p->state == TASK_WAKING && p->sched_remote_wakeup))
10773                 return true;
10774
10775         return false;
10776 }
10777
10778 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10779 /*
10780  * Propagate the changes of the sched_entity across the tg tree to make it
10781  * visible to the root
10782  */
10783 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
10784 {
10785         struct cfs_rq *cfs_rq;
10786
10787         /* Start to propagate at parent */
10788         se = se->parent;
10789
10790         for_each_sched_entity(se) {
10791                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10792
10793                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
10794                         break;
10795
10796                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
10797         }
10798 }
10799 #else
10800 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se) { }
10801 #endif
10802
10803 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
10804 {
10805         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10806
10807         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
10808         update_load_avg(cfs_rq, se, 0);
10809         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
10810         update_tg_load_avg(cfs_rq);
10811         propagate_entity_cfs_rq(se);
10812 }
10813
10814 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
10815 {
10816         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10817
10818 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10819         /*
10820          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
10821          * class maintain depth value), reset depth properly.
10822          */
10823         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
10824 #endif
10825
10826         /* Synchronize entity with its cfs_rq */
10827         update_load_avg(cfs_rq, se, sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD) ? 0 : SKIP_AGE_LOAD);
10828         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
10829         update_tg_load_avg(cfs_rq);
10830         propagate_entity_cfs_rq(se);
10831 }
10832
10833 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
10834 {
10835         struct sched_entity *se = &p->se;
10836         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10837
10838         if (!vruntime_normalized(p)) {
10839                 /*
10840                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
10841                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
10842                  */
10843                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
10844                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
10845         }
10846
10847         detach_entity_cfs_rq(se);
10848 }
10849
10850 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
10851 {
10852         struct sched_entity *se = &p->se;
10853         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10854
10855         attach_entity_cfs_rq(se);
10856
10857         if (!vruntime_normalized(p))
10858                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
10859 }
10860
10861 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
10862 {
10863         detach_task_cfs_rq(p);
10864 }
10865
10866 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
10867 {
10868         attach_task_cfs_rq(p);
10869
10870         if (task_on_rq_queued(p)) {
10871                 /*
10872                  * We were most likely switched from sched_rt, so
10873                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
10874                  * if we can still preempt the current task.
10875                  */
10876                 if (rq->curr == p)
10877                         resched_curr(rq);
10878                 else
10879                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
10880         }
10881 }
10882
10883 /* Account for a task changing its policy or group.
10884  *
10885  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
10886  * migrates between groups/classes.
10887  */
10888 static void set_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool first)
10889 {
10890         struct sched_entity *se = &p->se;
10891
10892 #ifdef CONFIG_SMP
10893         if (task_on_rq_queued(p)) {
10894                 /*
10895                  * Move the next running task to the front of the list, so our
10896                  * cfs_tasks list becomes MRU one.
10897                  */
10898                 list_move(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
10899         }
10900 #endif
10901
10902         for_each_sched_entity(se) {
10903                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10904
10905                 set_next_entity(cfs_rq, se);
10906                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
10907                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
10908         }
10909 }
10910
10911 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
10912 {
10913         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT_CACHED;
10914         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
10915 #ifndef CONFIG_64BIT
10916         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
10917 #endif
10918 #ifdef CONFIG_SMP
10919         raw_spin_lock_init(&cfs_rq->removed.lock);
10920 #endif
10921 }
10922
10923 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10924 static void task_set_group_fair(struct task_struct *p)
10925 {
10926         struct sched_entity *se = &p->se;
10927
10928         set_task_rq(p, task_cpu(p));
10929         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
10930 }
10931
10932 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
10933 {
10934         detach_task_cfs_rq(p);
10935         set_task_rq(p, task_cpu(p));
10936
10937 #ifdef CONFIG_SMP
10938         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
10939         p->se.avg.last_update_time = 0;
10940 #endif
10941         attach_task_cfs_rq(p);
10942 }
10943
10944 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p, int type)
10945 {
10946         switch (type) {
10947         case TASK_SET_GROUP:
10948                 task_set_group_fair(p);
10949                 break;
10950
10951         case TASK_MOVE_GROUP:
10952                 task_move_group_fair(p);
10953                 break;
10954         }
10955 }
10956
10957 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
10958 {
10959         int i;
10960
10961         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
10962
10963         for_each_possible_cpu(i) {
10964                 if (tg->cfs_rq)
10965                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
10966                 if (tg->se)
10967                         kfree(tg->se[i]);
10968         }
10969
10970         kfree(tg->cfs_rq);
10971         kfree(tg->se);
10972 }
10973
10974 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
10975 {
10976         struct sched_entity *se;
10977         struct cfs_rq *cfs_rq;
10978         int i;
10979
10980         tg->cfs_rq = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(cfs_rq), GFP_KERNEL);
10981         if (!tg->cfs_rq)
10982                 goto err;
10983         tg->se = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(se), GFP_KERNEL);
10984         if (!tg->se)
10985                 goto err;
10986
10987         tg->shares = NICE_0_LOAD;
10988
10989         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
10990
10991         for_each_possible_cpu(i) {
10992                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
10993                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
10994                 if (!cfs_rq)
10995                         goto err;
10996
10997                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
10998                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
10999                 if (!se)
11000                         goto err_free_rq;
11001
11002                 init_cfs_rq(cfs_rq);
11003                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
11004                 init_entity_runnable_average(se);
11005         }
11006
11007         return 1;
11008
11009 err_free_rq:
11010         kfree(cfs_rq);
11011 err:
11012         return 0;
11013 }
11014
11015 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg)
11016 {
11017         struct sched_entity *se;
11018         struct rq_flags rf;
11019         struct rq *rq;
11020         int i;
11021
11022         for_each_possible_cpu(i) {
11023                 rq = cpu_rq(i);
11024                 se = tg->se[i];
11025                 rq_lock_irq(rq, &rf);
11026                 update_rq_clock(rq);
11027                 attach_entity_cfs_rq(se);
11028                 sync_throttle(tg, i);
11029                 rq_unlock_irq(rq, &rf);
11030         }
11031 }
11032
11033 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
11034 {
11035         unsigned long flags;
11036         struct rq *rq;
11037         int cpu;
11038
11039         for_each_possible_cpu(cpu) {
11040                 if (tg->se[cpu])
11041                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
11042
11043                 /*
11044                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
11045                  * check on_list without danger of it being re-added.
11046                  */
11047                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
11048                         continue;
11049
11050                 rq = cpu_rq(cpu);
11051
11052                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
11053                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
11054                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
11055         }
11056 }
11057
11058 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
11059                         struct sched_entity *se, int cpu,
11060                         struct sched_entity *parent)
11061 {
11062         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
11063
11064         cfs_rq->tg = tg;
11065         cfs_rq->rq = rq;
11066         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
11067
11068         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
11069         tg->se[cpu] = se;
11070
11071         /* se could be NULL for root_task_group */
11072         if (!se)
11073                 return;
11074
11075         if (!parent) {
11076                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
11077                 se->depth = 0;
11078         } else {
11079                 se->cfs_rq = parent->my_q;
11080                 se->depth = parent->depth + 1;
11081         }
11082
11083         se->my_q = cfs_rq;
11084         /* guarantee group entities always have weight */
11085         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
11086         se->parent = parent;
11087 }
11088
11089 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
11090
11091 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
11092 {
11093         int i;
11094
11095         /*
11096          * We can't change the weight of the root cgroup.
11097          */
11098         if (!tg->se[0])
11099                 return -EINVAL;
11100
11101         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
11102
11103         mutex_lock(&shares_mutex);
11104         if (tg->shares == shares)
11105                 goto done;
11106
11107         tg->shares = shares;
11108         for_each_possible_cpu(i) {
11109                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
11110                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
11111                 struct rq_flags rf;
11112
11113                 /* Propagate contribution to hierarchy */
11114                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
11115                 update_rq_clock(rq);
11116                 for_each_sched_entity(se) {
11117                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
11118                         update_cfs_group(se);
11119                 }
11120                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
11121         }
11122
11123 done:
11124         mutex_unlock(&shares_mutex);
11125         return 0;
11126 }
11127 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
11128
11129 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
11130
11131 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
11132 {
11133         return 1;
11134 }
11135
11136 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
11137
11138 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
11139
11140 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
11141
11142
11143 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
11144 {
11145         struct sched_entity *se = &task->se;
11146         unsigned int rr_interval = 0;
11147
11148         /*
11149          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
11150          * idle runqueue:
11151          */
11152         if (rq->cfs.load.weight)
11153                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
11154
11155         return rr_interval;
11156 }
11157
11158 /*
11159  * All the scheduling class methods:
11160  */
11161 const struct sched_class fair_sched_class
11162         __section("__fair_sched_class") = {
11163         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
11164         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
11165         .yield_task             = yield_task_fair,
11166         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
11167
11168         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
11169
11170         .pick_next_task         = __pick_next_task_fair,
11171         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
11172         .set_next_task          = set_next_task_fair,
11173
11174 #ifdef CONFIG_SMP
11175         .balance                = balance_fair,
11176         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
11177         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
11178
11179         .rq_online              = rq_online_fair,
11180         .rq_offline             = rq_offline_fair,
11181
11182         .task_dead              = task_dead_fair,
11183         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
11184 #endif
11185
11186         .task_tick              = task_tick_fair,
11187         .task_fork              = task_fork_fair,
11188
11189         .prio_changed           = prio_changed_fair,
11190         .switched_from          = switched_from_fair,
11191         .switched_to            = switched_to_fair,
11192
11193         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
11194
11195         .update_curr            = update_curr_fair,
11196
11197 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
11198         .task_change_group      = task_change_group_fair,
11199 #endif
11200
11201 #ifdef CONFIG_UCLAMP_TASK
11202         .uclamp_enabled         = 1,
11203 #endif
11204 };
11205
11206 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
11207 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
11208 {
11209         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
11210
11211         rcu_read_lock();
11212         for_each_leaf_cfs_rq_safe(cpu_rq(cpu), cfs_rq, pos)
11213                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
11214         rcu_read_unlock();
11215 }
11216
11217 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
11218 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
11219 {
11220         int node;
11221         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
11222         struct numa_group *ng;
11223
11224         rcu_read_lock();
11225         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
11226         for_each_online_node(node) {
11227                 if (p->numa_faults) {
11228                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
11229                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
11230                 }
11231                 if (ng) {
11232                         gsf = ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
11233                         gpf = ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
11234                 }
11235                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
11236         }
11237         rcu_read_unlock();
11238 }
11239 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
11240 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
11241
11242 __init void init_sched_fair_class(void)
11243 {
11244 #ifdef CONFIG_SMP
11245         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
11246
11247 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
11248         nohz.next_balance = jiffies;
11249         nohz.next_blocked = jiffies;
11250         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
11251 #endif
11252 #endif /* SMP */
11253
11254 }
11255
11256 /*
11257  * Helper functions to facilitate extracting info from tracepoints.
11258  */
11259
11260 const struct sched_avg *sched_trace_cfs_rq_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
11261 {
11262 #ifdef CONFIG_SMP
11263         return cfs_rq ? &cfs_rq->avg : NULL;
11264 #else
11265         return NULL;
11266 #endif
11267 }
11268 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_cfs_rq_avg);
11269
11270 char *sched_trace_cfs_rq_path(struct cfs_rq *cfs_rq, char *str, int len)
11271 {
11272         if (!cfs_rq) {
11273                 if (str)
11274                         strlcpy(str, "(null)", len);
11275                 else
11276                         return NULL;
11277         }
11278
11279         cfs_rq_tg_path(cfs_rq, str, len);
11280         return str;
11281 }
11282 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_cfs_rq_path);
11283
11284 int sched_trace_cfs_rq_cpu(struct cfs_rq *cfs_rq)
11285 {
11286         return cfs_rq ? cpu_of(rq_of(cfs_rq)) : -1;
11287 }
11288 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_cfs_rq_cpu);
11289
11290 const struct sched_avg *sched_trace_rq_avg_rt(struct rq *rq)
11291 {
11292 #ifdef CONFIG_SMP
11293         return rq ? &rq->avg_rt : NULL;
11294 #else
11295         return NULL;
11296 #endif
11297 }
11298 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_avg_rt);
11299
11300 const struct sched_avg *sched_trace_rq_avg_dl(struct rq *rq)
11301 {
11302 #ifdef CONFIG_SMP
11303         return rq ? &rq->avg_dl : NULL;
11304 #else
11305         return NULL;
11306 #endif
11307 }
11308 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_avg_dl);
11309
11310 const struct sched_avg *sched_trace_rq_avg_irq(struct rq *rq)
11311 {
11312 #if defined(CONFIG_SMP) && defined(CONFIG_HAVE_SCHED_AVG_IRQ)
11313         return rq ? &rq->avg_irq : NULL;
11314 #else
11315         return NULL;
11316 #endif
11317 }
11318 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_avg_irq);
11319
11320 int sched_trace_rq_cpu(struct rq *rq)
11321 {
11322         return rq ? cpu_of(rq) : -1;
11323 }
11324 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_cpu);
11325
11326 int sched_trace_rq_cpu_capacity(struct rq *rq)
11327 {
11328         return rq ?
11329 #ifdef CONFIG_SMP
11330                 rq->cpu_capacity
11331 #else
11332                 SCHED_CAPACITY_SCALE
11333 #endif
11334                 : -1;
11335 }
11336 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_cpu_capacity);
11337
11338 const struct cpumask *sched_trace_rd_span(struct root_domain *rd)
11339 {
11340 #ifdef CONFIG_SMP
11341         return rd ? rd->span : NULL;
11342 #else
11343         return NULL;
11344 #endif
11345 }
11346 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rd_span);
11347
11348 int sched_trace_rq_nr_running(struct rq *rq)
11349 {
11350         return rq ? rq->nr_running : -1;
11351 }
11352 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_nr_running);