Merge tag 'topic/drm-ci-2023-08-31-1' of git://anongit.freedesktop.org/drm/drm
[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 <linux/energy_model.h>
24 #include <linux/mmap_lock.h>
25 #include <linux/hugetlb_inline.h>
26 #include <linux/jiffies.h>
27 #include <linux/mm_api.h>
28 #include <linux/highmem.h>
29 #include <linux/spinlock_api.h>
30 #include <linux/cpumask_api.h>
31 #include <linux/lockdep_api.h>
32 #include <linux/softirq.h>
33 #include <linux/refcount_api.h>
34 #include <linux/topology.h>
35 #include <linux/sched/clock.h>
36 #include <linux/sched/cond_resched.h>
37 #include <linux/sched/cputime.h>
38 #include <linux/sched/isolation.h>
39 #include <linux/sched/nohz.h>
40
41 #include <linux/cpuidle.h>
42 #include <linux/interrupt.h>
43 #include <linux/memory-tiers.h>
44 #include <linux/mempolicy.h>
45 #include <linux/mutex_api.h>
46 #include <linux/profile.h>
47 #include <linux/psi.h>
48 #include <linux/ratelimit.h>
49 #include <linux/task_work.h>
50 #include <linux/rbtree_augmented.h>
51
52 #include <asm/switch_to.h>
53
54 #include <linux/sched/cond_resched.h>
55
56 #include "sched.h"
57 #include "stats.h"
58 #include "autogroup.h"
59
60 /*
61  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
62  *
63  * Options are:
64  *
65  *   SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
66  *   SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
67  *   SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
68  *
69  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
70  */
71 unsigned int sysctl_sched_tunable_scaling = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
72
73 /*
74  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
75  *
76  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
77  */
78 unsigned int sysctl_sched_base_slice                    = 750000ULL;
79 static unsigned int normalized_sysctl_sched_base_slice  = 750000ULL;
80
81 /*
82  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
83  * parent will (try to) run first.
84  */
85 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
86
87 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost    = 500000UL;
88
89 int sched_thermal_decay_shift;
90 static int __init setup_sched_thermal_decay_shift(char *str)
91 {
92         int _shift = 0;
93
94         if (kstrtoint(str, 0, &_shift))
95                 pr_warn("Unable to set scheduler thermal pressure decay shift parameter\n");
96
97         sched_thermal_decay_shift = clamp(_shift, 0, 10);
98         return 1;
99 }
100 __setup("sched_thermal_decay_shift=", setup_sched_thermal_decay_shift);
101
102 #ifdef CONFIG_SMP
103 /*
104  * For asym packing, by default the lower numbered CPU has higher priority.
105  */
106 int __weak arch_asym_cpu_priority(int cpu)
107 {
108         return -cpu;
109 }
110
111 /*
112  * The margin used when comparing utilization with CPU capacity.
113  *
114  * (default: ~20%)
115  */
116 #define fits_capacity(cap, max) ((cap) * 1280 < (max) * 1024)
117
118 /*
119  * The margin used when comparing CPU capacities.
120  * is 'cap1' noticeably greater than 'cap2'
121  *
122  * (default: ~5%)
123  */
124 #define capacity_greater(cap1, cap2) ((cap1) * 1024 > (cap2) * 1078)
125 #endif
126
127 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
128 /*
129  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
130  * each time a cfs_rq requests quota.
131  *
132  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
133  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
134  * we will always only issue the remaining available time.
135  *
136  * (default: 5 msec, units: microseconds)
137  */
138 static unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice            = 5000UL;
139 #endif
140
141 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
142 /* Restrict the NUMA promotion throughput (MB/s) for each target node. */
143 static unsigned int sysctl_numa_balancing_promote_rate_limit = 65536;
144 #endif
145
146 #ifdef CONFIG_SYSCTL
147 static struct ctl_table sched_fair_sysctls[] = {
148         {
149                 .procname       = "sched_child_runs_first",
150                 .data           = &sysctl_sched_child_runs_first,
151                 .maxlen         = sizeof(unsigned int),
152                 .mode           = 0644,
153                 .proc_handler   = proc_dointvec,
154         },
155 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
156         {
157                 .procname       = "sched_cfs_bandwidth_slice_us",
158                 .data           = &sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice,
159                 .maxlen         = sizeof(unsigned int),
160                 .mode           = 0644,
161                 .proc_handler   = proc_dointvec_minmax,
162                 .extra1         = SYSCTL_ONE,
163         },
164 #endif
165 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
166         {
167                 .procname       = "numa_balancing_promote_rate_limit_MBps",
168                 .data           = &sysctl_numa_balancing_promote_rate_limit,
169                 .maxlen         = sizeof(unsigned int),
170                 .mode           = 0644,
171                 .proc_handler   = proc_dointvec_minmax,
172                 .extra1         = SYSCTL_ZERO,
173         },
174 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
175         {}
176 };
177
178 static int __init sched_fair_sysctl_init(void)
179 {
180         register_sysctl_init("kernel", sched_fair_sysctls);
181         return 0;
182 }
183 late_initcall(sched_fair_sysctl_init);
184 #endif
185
186 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
187 {
188         lw->weight += inc;
189         lw->inv_weight = 0;
190 }
191
192 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
193 {
194         lw->weight -= dec;
195         lw->inv_weight = 0;
196 }
197
198 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
199 {
200         lw->weight = w;
201         lw->inv_weight = 0;
202 }
203
204 /*
205  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
206  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
207  * to users decreases. But the relationship is not linear,
208  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
209  * number of CPUs.
210  *
211  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
212  */
213 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
214 {
215         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
216         unsigned int factor;
217
218         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
219         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
220                 factor = 1;
221                 break;
222         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
223                 factor = cpus;
224                 break;
225         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
226         default:
227                 factor = 1 + ilog2(cpus);
228                 break;
229         }
230
231         return factor;
232 }
233
234 static void update_sysctl(void)
235 {
236         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
237
238 #define SET_SYSCTL(name) \
239         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
240         SET_SYSCTL(sched_base_slice);
241 #undef SET_SYSCTL
242 }
243
244 void __init sched_init_granularity(void)
245 {
246         update_sysctl();
247 }
248
249 #define WMULT_CONST     (~0U)
250 #define WMULT_SHIFT     32
251
252 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
253 {
254         unsigned long w;
255
256         if (likely(lw->inv_weight))
257                 return;
258
259         w = scale_load_down(lw->weight);
260
261         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
262                 lw->inv_weight = 1;
263         else if (unlikely(!w))
264                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
265         else
266                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
267 }
268
269 /*
270  * delta_exec * weight / lw.weight
271  *   OR
272  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
273  *
274  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e sched_prio_to_wmult[], in which case
275  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
276  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
277  *
278  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
279  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
280  */
281 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
282 {
283         u64 fact = scale_load_down(weight);
284         u32 fact_hi = (u32)(fact >> 32);
285         int shift = WMULT_SHIFT;
286         int fs;
287
288         __update_inv_weight(lw);
289
290         if (unlikely(fact_hi)) {
291                 fs = fls(fact_hi);
292                 shift -= fs;
293                 fact >>= fs;
294         }
295
296         fact = mul_u32_u32(fact, lw->inv_weight);
297
298         fact_hi = (u32)(fact >> 32);
299         if (fact_hi) {
300                 fs = fls(fact_hi);
301                 shift -= fs;
302                 fact >>= fs;
303         }
304
305         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
306 }
307
308 /*
309  * delta /= w
310  */
311 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
312 {
313         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
314                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
315
316         return delta;
317 }
318
319 const struct sched_class fair_sched_class;
320
321 /**************************************************************
322  * CFS operations on generic schedulable entities:
323  */
324
325 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
326
327 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
328 #define for_each_sched_entity(se) \
329                 for (; se; se = se->parent)
330
331 static inline bool list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
332 {
333         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
334         int cpu = cpu_of(rq);
335
336         if (cfs_rq->on_list)
337                 return rq->tmp_alone_branch == &rq->leaf_cfs_rq_list;
338
339         cfs_rq->on_list = 1;
340
341         /*
342          * Ensure we either appear before our parent (if already
343          * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
344          * enqueued. The fact that we always enqueue bottom-up
345          * reduces this to two cases and a special case for the root
346          * cfs_rq. Furthermore, it also means that we will always reset
347          * tmp_alone_branch either when the branch is connected
348          * to a tree or when we reach the top of the tree
349          */
350         if (cfs_rq->tg->parent &&
351             cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->on_list) {
352                 /*
353                  * If parent is already on the list, we add the child
354                  * just before. Thanks to circular linked property of
355                  * the list, this means to put the child at the tail
356                  * of the list that starts by parent.
357                  */
358                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
359                         &(cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->leaf_cfs_rq_list));
360                 /*
361                  * The branch is now connected to its tree so we can
362                  * reset tmp_alone_branch to the beginning of the
363                  * list.
364                  */
365                 rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
366                 return true;
367         }
368
369         if (!cfs_rq->tg->parent) {
370                 /*
371                  * cfs rq without parent should be put
372                  * at the tail of the list.
373                  */
374                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
375                         &rq->leaf_cfs_rq_list);
376                 /*
377                  * We have reach the top of a tree so we can reset
378                  * tmp_alone_branch to the beginning of the list.
379                  */
380                 rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
381                 return true;
382         }
383
384         /*
385          * The parent has not already been added so we want to
386          * make sure that it will be put after us.
387          * tmp_alone_branch points to the begin of the branch
388          * where we will add parent.
389          */
390         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list, rq->tmp_alone_branch);
391         /*
392          * update tmp_alone_branch to points to the new begin
393          * of the branch
394          */
395         rq->tmp_alone_branch = &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list;
396         return false;
397 }
398
399 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
400 {
401         if (cfs_rq->on_list) {
402                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
403
404                 /*
405                  * With cfs_rq being unthrottled/throttled during an enqueue,
406                  * it can happen the tmp_alone_branch points the a leaf that
407                  * we finally want to del. In this case, tmp_alone_branch moves
408                  * to the prev element but it will point to rq->leaf_cfs_rq_list
409                  * at the end of the enqueue.
410                  */
411                 if (rq->tmp_alone_branch == &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list)
412                         rq->tmp_alone_branch = cfs_rq->leaf_cfs_rq_list.prev;
413
414                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
415                 cfs_rq->on_list = 0;
416         }
417 }
418
419 static inline void assert_list_leaf_cfs_rq(struct rq *rq)
420 {
421         SCHED_WARN_ON(rq->tmp_alone_branch != &rq->leaf_cfs_rq_list);
422 }
423
424 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
425 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)                      \
426         list_for_each_entry_safe(cfs_rq, pos, &rq->leaf_cfs_rq_list,    \
427                                  leaf_cfs_rq_list)
428
429 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
430 static inline struct cfs_rq *
431 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
432 {
433         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
434                 return se->cfs_rq;
435
436         return NULL;
437 }
438
439 static inline struct sched_entity *parent_entity(const struct sched_entity *se)
440 {
441         return se->parent;
442 }
443
444 static void
445 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
446 {
447         int se_depth, pse_depth;
448
449         /*
450          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
451          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
452          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
453          * parent.
454          */
455
456         /* First walk up until both entities are at same depth */
457         se_depth = (*se)->depth;
458         pse_depth = (*pse)->depth;
459
460         while (se_depth > pse_depth) {
461                 se_depth--;
462                 *se = parent_entity(*se);
463         }
464
465         while (pse_depth > se_depth) {
466                 pse_depth--;
467                 *pse = parent_entity(*pse);
468         }
469
470         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
471                 *se = parent_entity(*se);
472                 *pse = parent_entity(*pse);
473         }
474 }
475
476 static int tg_is_idle(struct task_group *tg)
477 {
478         return tg->idle > 0;
479 }
480
481 static int cfs_rq_is_idle(struct cfs_rq *cfs_rq)
482 {
483         return cfs_rq->idle > 0;
484 }
485
486 static int se_is_idle(struct sched_entity *se)
487 {
488         if (entity_is_task(se))
489                 return task_has_idle_policy(task_of(se));
490         return cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se));
491 }
492
493 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
494
495 #define for_each_sched_entity(se) \
496                 for (; se; se = NULL)
497
498 static inline bool list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
499 {
500         return true;
501 }
502
503 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
504 {
505 }
506
507 static inline void assert_list_leaf_cfs_rq(struct rq *rq)
508 {
509 }
510
511 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)      \
512                 for (cfs_rq = &rq->cfs, pos = NULL; cfs_rq; cfs_rq = pos)
513
514 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
515 {
516         return NULL;
517 }
518
519 static inline void
520 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
521 {
522 }
523
524 static inline int tg_is_idle(struct task_group *tg)
525 {
526         return 0;
527 }
528
529 static int cfs_rq_is_idle(struct cfs_rq *cfs_rq)
530 {
531         return 0;
532 }
533
534 static int se_is_idle(struct sched_entity *se)
535 {
536         return 0;
537 }
538
539 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
540
541 static __always_inline
542 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
543
544 /**************************************************************
545  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
546  */
547
548 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
549 {
550         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
551         if (delta > 0)
552                 max_vruntime = vruntime;
553
554         return max_vruntime;
555 }
556
557 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
558 {
559         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
560         if (delta < 0)
561                 min_vruntime = vruntime;
562
563         return min_vruntime;
564 }
565
566 static inline bool entity_before(const struct sched_entity *a,
567                                  const struct sched_entity *b)
568 {
569         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
570 }
571
572 static inline s64 entity_key(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
573 {
574         return (s64)(se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime);
575 }
576
577 #define __node_2_se(node) \
578         rb_entry((node), struct sched_entity, run_node)
579
580 /*
581  * Compute virtual time from the per-task service numbers:
582  *
583  * Fair schedulers conserve lag:
584  *
585  *   \Sum lag_i = 0
586  *
587  * Where lag_i is given by:
588  *
589  *   lag_i = S - s_i = w_i * (V - v_i)
590  *
591  * Where S is the ideal service time and V is it's virtual time counterpart.
592  * Therefore:
593  *
594  *   \Sum lag_i = 0
595  *   \Sum w_i * (V - v_i) = 0
596  *   \Sum w_i * V - w_i * v_i = 0
597  *
598  * From which we can solve an expression for V in v_i (which we have in
599  * se->vruntime):
600  *
601  *       \Sum v_i * w_i   \Sum v_i * w_i
602  *   V = -------------- = --------------
603  *          \Sum w_i            W
604  *
605  * Specifically, this is the weighted average of all entity virtual runtimes.
606  *
607  * [[ NOTE: this is only equal to the ideal scheduler under the condition
608  *          that join/leave operations happen at lag_i = 0, otherwise the
609  *          virtual time has non-continguous motion equivalent to:
610  *
611  *            V +-= lag_i / W
612  *
613  *          Also see the comment in place_entity() that deals with this. ]]
614  *
615  * However, since v_i is u64, and the multiplcation could easily overflow
616  * transform it into a relative form that uses smaller quantities:
617  *
618  * Substitute: v_i == (v_i - v0) + v0
619  *
620  *     \Sum ((v_i - v0) + v0) * w_i   \Sum (v_i - v0) * w_i
621  * V = ---------------------------- = --------------------- + v0
622  *                  W                            W
623  *
624  * Which we track using:
625  *
626  *                    v0 := cfs_rq->min_vruntime
627  * \Sum (v_i - v0) * w_i := cfs_rq->avg_vruntime
628  *              \Sum w_i := cfs_rq->avg_load
629  *
630  * Since min_vruntime is a monotonic increasing variable that closely tracks
631  * the per-task service, these deltas: (v_i - v), will be in the order of the
632  * maximal (virtual) lag induced in the system due to quantisation.
633  *
634  * Also, we use scale_load_down() to reduce the size.
635  *
636  * As measured, the max (key * weight) value was ~44 bits for a kernel build.
637  */
638 static void
639 avg_vruntime_add(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
640 {
641         unsigned long weight = scale_load_down(se->load.weight);
642         s64 key = entity_key(cfs_rq, se);
643
644         cfs_rq->avg_vruntime += key * weight;
645         cfs_rq->avg_load += weight;
646 }
647
648 static void
649 avg_vruntime_sub(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
650 {
651         unsigned long weight = scale_load_down(se->load.weight);
652         s64 key = entity_key(cfs_rq, se);
653
654         cfs_rq->avg_vruntime -= key * weight;
655         cfs_rq->avg_load -= weight;
656 }
657
658 static inline
659 void avg_vruntime_update(struct cfs_rq *cfs_rq, s64 delta)
660 {
661         /*
662          * v' = v + d ==> avg_vruntime' = avg_runtime - d*avg_load
663          */
664         cfs_rq->avg_vruntime -= cfs_rq->avg_load * delta;
665 }
666
667 u64 avg_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
668 {
669         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
670         s64 avg = cfs_rq->avg_vruntime;
671         long load = cfs_rq->avg_load;
672
673         if (curr && curr->on_rq) {
674                 unsigned long weight = scale_load_down(curr->load.weight);
675
676                 avg += entity_key(cfs_rq, curr) * weight;
677                 load += weight;
678         }
679
680         if (load)
681                 avg = div_s64(avg, load);
682
683         return cfs_rq->min_vruntime + avg;
684 }
685
686 /*
687  * lag_i = S - s_i = w_i * (V - v_i)
688  *
689  * However, since V is approximated by the weighted average of all entities it
690  * is possible -- by addition/removal/reweight to the tree -- to move V around
691  * and end up with a larger lag than we started with.
692  *
693  * Limit this to either double the slice length with a minimum of TICK_NSEC
694  * since that is the timing granularity.
695  *
696  * EEVDF gives the following limit for a steady state system:
697  *
698  *   -r_max < lag < max(r_max, q)
699  *
700  * XXX could add max_slice to the augmented data to track this.
701  */
702 static void update_entity_lag(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
703 {
704         s64 lag, limit;
705
706         SCHED_WARN_ON(!se->on_rq);
707         lag = avg_vruntime(cfs_rq) - se->vruntime;
708
709         limit = calc_delta_fair(max_t(u64, 2*se->slice, TICK_NSEC), se);
710         se->vlag = clamp(lag, -limit, limit);
711 }
712
713 /*
714  * Entity is eligible once it received less service than it ought to have,
715  * eg. lag >= 0.
716  *
717  * lag_i = S - s_i = w_i*(V - v_i)
718  *
719  * lag_i >= 0 -> V >= v_i
720  *
721  *     \Sum (v_i - v)*w_i
722  * V = ------------------ + v
723  *          \Sum w_i
724  *
725  * lag_i >= 0 -> \Sum (v_i - v)*w_i >= (v_i - v)*(\Sum w_i)
726  *
727  * Note: using 'avg_vruntime() > se->vruntime' is inacurate due
728  *       to the loss in precision caused by the division.
729  */
730 int entity_eligible(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
731 {
732         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
733         s64 avg = cfs_rq->avg_vruntime;
734         long load = cfs_rq->avg_load;
735
736         if (curr && curr->on_rq) {
737                 unsigned long weight = scale_load_down(curr->load.weight);
738
739                 avg += entity_key(cfs_rq, curr) * weight;
740                 load += weight;
741         }
742
743         return avg >= entity_key(cfs_rq, se) * load;
744 }
745
746 static u64 __update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 vruntime)
747 {
748         u64 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
749         /*
750          * open coded max_vruntime() to allow updating avg_vruntime
751          */
752         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
753         if (delta > 0) {
754                 avg_vruntime_update(cfs_rq, delta);
755                 min_vruntime = vruntime;
756         }
757         return min_vruntime;
758 }
759
760 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
761 {
762         struct sched_entity *se = __pick_first_entity(cfs_rq);
763         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
764
765         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
766
767         if (curr) {
768                 if (curr->on_rq)
769                         vruntime = curr->vruntime;
770                 else
771                         curr = NULL;
772         }
773
774         if (se) {
775                 if (!curr)
776                         vruntime = se->vruntime;
777                 else
778                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
779         }
780
781         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
782         u64_u32_store(cfs_rq->min_vruntime,
783                       __update_min_vruntime(cfs_rq, vruntime));
784 }
785
786 static inline bool __entity_less(struct rb_node *a, const struct rb_node *b)
787 {
788         return entity_before(__node_2_se(a), __node_2_se(b));
789 }
790
791 #define deadline_gt(field, lse, rse) ({ (s64)((lse)->field - (rse)->field) > 0; })
792
793 static inline void __update_min_deadline(struct sched_entity *se, struct rb_node *node)
794 {
795         if (node) {
796                 struct sched_entity *rse = __node_2_se(node);
797                 if (deadline_gt(min_deadline, se, rse))
798                         se->min_deadline = rse->min_deadline;
799         }
800 }
801
802 /*
803  * se->min_deadline = min(se->deadline, left->min_deadline, right->min_deadline)
804  */
805 static inline bool min_deadline_update(struct sched_entity *se, bool exit)
806 {
807         u64 old_min_deadline = se->min_deadline;
808         struct rb_node *node = &se->run_node;
809
810         se->min_deadline = se->deadline;
811         __update_min_deadline(se, node->rb_right);
812         __update_min_deadline(se, node->rb_left);
813
814         return se->min_deadline == old_min_deadline;
815 }
816
817 RB_DECLARE_CALLBACKS(static, min_deadline_cb, struct sched_entity,
818                      run_node, min_deadline, min_deadline_update);
819
820 /*
821  * Enqueue an entity into the rb-tree:
822  */
823 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
824 {
825         avg_vruntime_add(cfs_rq, se);
826         se->min_deadline = se->deadline;
827         rb_add_augmented_cached(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline,
828                                 __entity_less, &min_deadline_cb);
829 }
830
831 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
832 {
833         rb_erase_augmented_cached(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline,
834                                   &min_deadline_cb);
835         avg_vruntime_sub(cfs_rq, se);
836 }
837
838 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
839 {
840         struct rb_node *left = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
841
842         if (!left)
843                 return NULL;
844
845         return __node_2_se(left);
846 }
847
848 /*
849  * Earliest Eligible Virtual Deadline First
850  *
851  * In order to provide latency guarantees for different request sizes
852  * EEVDF selects the best runnable task from two criteria:
853  *
854  *  1) the task must be eligible (must be owed service)
855  *
856  *  2) from those tasks that meet 1), we select the one
857  *     with the earliest virtual deadline.
858  *
859  * We can do this in O(log n) time due to an augmented RB-tree. The
860  * tree keeps the entries sorted on service, but also functions as a
861  * heap based on the deadline by keeping:
862  *
863  *  se->min_deadline = min(se->deadline, se->{left,right}->min_deadline)
864  *
865  * Which allows an EDF like search on (sub)trees.
866  */
867 static struct sched_entity *pick_eevdf(struct cfs_rq *cfs_rq)
868 {
869         struct rb_node *node = cfs_rq->tasks_timeline.rb_root.rb_node;
870         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
871         struct sched_entity *best = NULL;
872
873         if (curr && (!curr->on_rq || !entity_eligible(cfs_rq, curr)))
874                 curr = NULL;
875
876         /*
877          * Once selected, run a task until it either becomes non-eligible or
878          * until it gets a new slice. See the HACK in set_next_entity().
879          */
880         if (sched_feat(RUN_TO_PARITY) && curr && curr->vlag == curr->deadline)
881                 return curr;
882
883         while (node) {
884                 struct sched_entity *se = __node_2_se(node);
885
886                 /*
887                  * If this entity is not eligible, try the left subtree.
888                  */
889                 if (!entity_eligible(cfs_rq, se)) {
890                         node = node->rb_left;
891                         continue;
892                 }
893
894                 /*
895                  * If this entity has an earlier deadline than the previous
896                  * best, take this one. If it also has the earliest deadline
897                  * of its subtree, we're done.
898                  */
899                 if (!best || deadline_gt(deadline, best, se)) {
900                         best = se;
901                         if (best->deadline == best->min_deadline)
902                                 break;
903                 }
904
905                 /*
906                  * If the earlest deadline in this subtree is in the fully
907                  * eligible left half of our space, go there.
908                  */
909                 if (node->rb_left &&
910                     __node_2_se(node->rb_left)->min_deadline == se->min_deadline) {
911                         node = node->rb_left;
912                         continue;
913                 }
914
915                 node = node->rb_right;
916         }
917
918         if (!best || (curr && deadline_gt(deadline, best, curr)))
919                 best = curr;
920
921         if (unlikely(!best)) {
922                 struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
923                 if (left) {
924                         pr_err("EEVDF scheduling fail, picking leftmost\n");
925                         return left;
926                 }
927         }
928
929         return best;
930 }
931
932 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
933 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
934 {
935         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline.rb_root);
936
937         if (!last)
938                 return NULL;
939
940         return __node_2_se(last);
941 }
942
943 /**************************************************************
944  * Scheduling class statistics methods:
945  */
946 #ifdef CONFIG_SMP
947 int sched_update_scaling(void)
948 {
949         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
950
951 #define WRT_SYSCTL(name) \
952         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
953         WRT_SYSCTL(sched_base_slice);
954 #undef WRT_SYSCTL
955
956         return 0;
957 }
958 #endif
959 #endif
960
961 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se);
962
963 /*
964  * XXX: strictly: vd_i += N*r_i/w_i such that: vd_i > ve_i
965  * this is probably good enough.
966  */
967 static void update_deadline(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
968 {
969         if ((s64)(se->vruntime - se->deadline) < 0)
970                 return;
971
972         /*
973          * For EEVDF the virtual time slope is determined by w_i (iow.
974          * nice) while the request time r_i is determined by
975          * sysctl_sched_base_slice.
976          */
977         se->slice = sysctl_sched_base_slice;
978
979         /*
980          * EEVDF: vd_i = ve_i + r_i / w_i
981          */
982         se->deadline = se->vruntime + calc_delta_fair(se->slice, se);
983
984         /*
985          * The task has consumed its request, reschedule.
986          */
987         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
988                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
989                 clear_buddies(cfs_rq, se);
990         }
991 }
992
993 #include "pelt.h"
994 #ifdef CONFIG_SMP
995
996 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev_cpu, int cpu);
997 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
998 static unsigned long capacity_of(int cpu);
999
1000 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
1001 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
1002 {
1003         struct sched_avg *sa = &se->avg;
1004
1005         memset(sa, 0, sizeof(*sa));
1006
1007         /*
1008          * Tasks are initialized with full load to be seen as heavy tasks until
1009          * they get a chance to stabilize to their real load level.
1010          * Group entities are initialized with zero load to reflect the fact that
1011          * nothing has been attached to the task group yet.
1012          */
1013         if (entity_is_task(se))
1014                 sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
1015
1016         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
1017 }
1018
1019 /*
1020  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
1021  * based on the cfs_rq's current util_avg:
1022  *
1023  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
1024  *
1025  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
1026  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
1027  * as when the series is a harmonic series.
1028  *
1029  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
1030  * only 1/2 of the left utilization budget:
1031  *
1032  *   util_avg_cap = (cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
1033  *
1034  * where n denotes the nth task and cpu_scale the CPU capacity.
1035  *
1036  * For example, for a CPU with 1024 of capacity, a simplest series from
1037  * the beginning would be like:
1038  *
1039  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
1040  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
1041  *
1042  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
1043  * if util_avg > util_avg_cap.
1044  */
1045 void post_init_entity_util_avg(struct task_struct *p)
1046 {
1047         struct sched_entity *se = &p->se;
1048         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
1049         struct sched_avg *sa = &se->avg;
1050         long cpu_scale = arch_scale_cpu_capacity(cpu_of(rq_of(cfs_rq)));
1051         long cap = (long)(cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
1052
1053         if (p->sched_class != &fair_sched_class) {
1054                 /*
1055                  * For !fair tasks do:
1056                  *
1057                 update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
1058                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
1059                 switched_from_fair(rq, p);
1060                  *
1061                  * such that the next switched_to_fair() has the
1062                  * expected state.
1063                  */
1064                 se->avg.last_update_time = cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
1065                 return;
1066         }
1067
1068         if (cap > 0) {
1069                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
1070                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
1071                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
1072
1073                         if (sa->util_avg > cap)
1074                                 sa->util_avg = cap;
1075                 } else {
1076                         sa->util_avg = cap;
1077                 }
1078         }
1079
1080         sa->runnable_avg = sa->util_avg;
1081 }
1082
1083 #else /* !CONFIG_SMP */
1084 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
1085 {
1086 }
1087 void post_init_entity_util_avg(struct task_struct *p)
1088 {
1089 }
1090 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
1091 {
1092 }
1093 #endif /* CONFIG_SMP */
1094
1095 /*
1096  * Update the current task's runtime statistics.
1097  */
1098 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
1099 {
1100         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
1101         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
1102         u64 delta_exec;
1103
1104         if (unlikely(!curr))
1105                 return;
1106
1107         delta_exec = now - curr->exec_start;
1108         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
1109                 return;
1110
1111         curr->exec_start = now;
1112
1113         if (schedstat_enabled()) {
1114                 struct sched_statistics *stats;
1115
1116                 stats = __schedstats_from_se(curr);
1117                 __schedstat_set(stats->exec_max,
1118                                 max(delta_exec, stats->exec_max));
1119         }
1120
1121         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
1122         schedstat_add(cfs_rq->exec_clock, delta_exec);
1123
1124         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
1125         update_deadline(cfs_rq, curr);
1126         update_min_vruntime(cfs_rq);
1127
1128         if (entity_is_task(curr)) {
1129                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
1130
1131                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
1132                 cgroup_account_cputime(curtask, delta_exec);
1133                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
1134         }
1135
1136         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
1137 }
1138
1139 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
1140 {
1141         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
1142 }
1143
1144 static inline void
1145 update_stats_wait_start_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1146 {
1147         struct sched_statistics *stats;
1148         struct task_struct *p = NULL;
1149
1150         if (!schedstat_enabled())
1151                 return;
1152
1153         stats = __schedstats_from_se(se);
1154
1155         if (entity_is_task(se))
1156                 p = task_of(se);
1157
1158         __update_stats_wait_start(rq_of(cfs_rq), p, stats);
1159 }
1160
1161 static inline void
1162 update_stats_wait_end_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1163 {
1164         struct sched_statistics *stats;
1165         struct task_struct *p = NULL;
1166
1167         if (!schedstat_enabled())
1168                 return;
1169
1170         stats = __schedstats_from_se(se);
1171
1172         /*
1173          * When the sched_schedstat changes from 0 to 1, some sched se
1174          * maybe already in the runqueue, the se->statistics.wait_start
1175          * will be 0.So it will let the delta wrong. We need to avoid this
1176          * scenario.
1177          */
1178         if (unlikely(!schedstat_val(stats->wait_start)))
1179                 return;
1180
1181         if (entity_is_task(se))
1182                 p = task_of(se);
1183
1184         __update_stats_wait_end(rq_of(cfs_rq), p, stats);
1185 }
1186
1187 static inline void
1188 update_stats_enqueue_sleeper_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1189 {
1190         struct sched_statistics *stats;
1191         struct task_struct *tsk = NULL;
1192
1193         if (!schedstat_enabled())
1194                 return;
1195
1196         stats = __schedstats_from_se(se);
1197
1198         if (entity_is_task(se))
1199                 tsk = task_of(se);
1200
1201         __update_stats_enqueue_sleeper(rq_of(cfs_rq), tsk, stats);
1202 }
1203
1204 /*
1205  * Task is being enqueued - update stats:
1206  */
1207 static inline void
1208 update_stats_enqueue_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
1209 {
1210         if (!schedstat_enabled())
1211                 return;
1212
1213         /*
1214          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
1215          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
1216          */
1217         if (se != cfs_rq->curr)
1218                 update_stats_wait_start_fair(cfs_rq, se);
1219
1220         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
1221                 update_stats_enqueue_sleeper_fair(cfs_rq, se);
1222 }
1223
1224 static inline void
1225 update_stats_dequeue_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
1226 {
1227
1228         if (!schedstat_enabled())
1229                 return;
1230
1231         /*
1232          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
1233          * waiting task:
1234          */
1235         if (se != cfs_rq->curr)
1236                 update_stats_wait_end_fair(cfs_rq, se);
1237
1238         if ((flags & DEQUEUE_SLEEP) && entity_is_task(se)) {
1239                 struct task_struct *tsk = task_of(se);
1240                 unsigned int state;
1241
1242                 /* XXX racy against TTWU */
1243                 state = READ_ONCE(tsk->__state);
1244                 if (state & TASK_INTERRUPTIBLE)
1245                         __schedstat_set(tsk->stats.sleep_start,
1246                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1247                 if (state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
1248                         __schedstat_set(tsk->stats.block_start,
1249                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1250         }
1251 }
1252
1253 /*
1254  * We are picking a new current task - update its stats:
1255  */
1256 static inline void
1257 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1258 {
1259         /*
1260          * We are starting a new run period:
1261          */
1262         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
1263 }
1264
1265 /**************************************************
1266  * Scheduling class queueing methods:
1267  */
1268
1269 static inline bool is_core_idle(int cpu)
1270 {
1271 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
1272         int sibling;
1273
1274         for_each_cpu(sibling, cpu_smt_mask(cpu)) {
1275                 if (cpu == sibling)
1276                         continue;
1277
1278                 if (!idle_cpu(sibling))
1279                         return false;
1280         }
1281 #endif
1282
1283         return true;
1284 }
1285
1286 #ifdef CONFIG_NUMA
1287 #define NUMA_IMBALANCE_MIN 2
1288
1289 static inline long
1290 adjust_numa_imbalance(int imbalance, int dst_running, int imb_numa_nr)
1291 {
1292         /*
1293          * Allow a NUMA imbalance if busy CPUs is less than the maximum
1294          * threshold. Above this threshold, individual tasks may be contending
1295          * for both memory bandwidth and any shared HT resources.  This is an
1296          * approximation as the number of running tasks may not be related to
1297          * the number of busy CPUs due to sched_setaffinity.
1298          */
1299         if (dst_running > imb_numa_nr)
1300                 return imbalance;
1301
1302         /*
1303          * Allow a small imbalance based on a simple pair of communicating
1304          * tasks that remain local when the destination is lightly loaded.
1305          */
1306         if (imbalance <= NUMA_IMBALANCE_MIN)
1307                 return 0;
1308
1309         return imbalance;
1310 }
1311 #endif /* CONFIG_NUMA */
1312
1313 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1314 /*
1315  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
1316  * calculated based on the tasks virtual memory size and
1317  * numa_balancing_scan_size.
1318  */
1319 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
1320 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
1321
1322 /* Portion of address space to scan in MB */
1323 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
1324
1325 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
1326 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
1327
1328 /* The page with hint page fault latency < threshold in ms is considered hot */
1329 unsigned int sysctl_numa_balancing_hot_threshold = MSEC_PER_SEC;
1330
1331 struct numa_group {
1332         refcount_t refcount;
1333
1334         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
1335         int nr_tasks;
1336         pid_t gid;
1337         int active_nodes;
1338
1339         struct rcu_head rcu;
1340         unsigned long total_faults;
1341         unsigned long max_faults_cpu;
1342         /*
1343          * faults[] array is split into two regions: faults_mem and faults_cpu.
1344          *
1345          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
1346          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
1347          * more by CPU use than by memory faults.
1348          */
1349         unsigned long faults[];
1350 };
1351
1352 /*
1353  * For functions that can be called in multiple contexts that permit reading
1354  * ->numa_group (see struct task_struct for locking rules).
1355  */
1356 static struct numa_group *deref_task_numa_group(struct task_struct *p)
1357 {
1358         return rcu_dereference_check(p->numa_group, p == current ||
1359                 (lockdep_is_held(__rq_lockp(task_rq(p))) && !READ_ONCE(p->on_cpu)));
1360 }
1361
1362 static struct numa_group *deref_curr_numa_group(struct task_struct *p)
1363 {
1364         return rcu_dereference_protected(p->numa_group, p == current);
1365 }
1366
1367 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng);
1368 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng);
1369
1370 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
1371 {
1372         unsigned long rss = 0;
1373         unsigned long nr_scan_pages;
1374
1375         /*
1376          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
1377          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
1378          * on resident pages
1379          */
1380         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
1381         rss = get_mm_rss(p->mm);
1382         if (!rss)
1383                 rss = nr_scan_pages;
1384
1385         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
1386         return rss / nr_scan_pages;
1387 }
1388
1389 /* For sanity's sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
1390 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
1391
1392 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
1393 {
1394         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
1395         unsigned int scan, floor;
1396         unsigned int windows = 1;
1397
1398         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
1399                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
1400         floor = 1000 / windows;
1401
1402         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
1403         return max_t(unsigned int, floor, scan);
1404 }
1405
1406 static unsigned int task_scan_start(struct task_struct *p)
1407 {
1408         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1409         unsigned long period = smin;
1410         struct numa_group *ng;
1411
1412         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1413         rcu_read_lock();
1414         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
1415         if (ng) {
1416                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1417                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1418
1419                 period *= refcount_read(&ng->refcount);
1420                 period *= shared + 1;
1421                 period /= private + shared + 1;
1422         }
1423         rcu_read_unlock();
1424
1425         return max(smin, period);
1426 }
1427
1428 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
1429 {
1430         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1431         unsigned long smax;
1432         struct numa_group *ng;
1433
1434         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
1435         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
1436
1437         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1438         ng = deref_curr_numa_group(p);
1439         if (ng) {
1440                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1441                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1442                 unsigned long period = smax;
1443
1444                 period *= refcount_read(&ng->refcount);
1445                 period *= shared + 1;
1446                 period /= private + shared + 1;
1447
1448                 smax = max(smax, period);
1449         }
1450
1451         return max(smin, smax);
1452 }
1453
1454 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1455 {
1456         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE);
1457         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1458 }
1459
1460 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1461 {
1462         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE);
1463         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1464 }
1465
1466 /* Shared or private faults. */
1467 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1468
1469 /* Memory and CPU locality */
1470 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1471
1472 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1473 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1474
1475 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1476 {
1477         struct numa_group *ng;
1478         pid_t gid = 0;
1479
1480         rcu_read_lock();
1481         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
1482         if (ng)
1483                 gid = ng->gid;
1484         rcu_read_unlock();
1485
1486         return gid;
1487 }
1488
1489 /*
1490  * The averaged statistics, shared & private, memory & CPU,
1491  * occupy the first half of the array. The second half of the
1492  * array is for current counters, which are averaged into the
1493  * first set by task_numa_placement.
1494  */
1495 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1496 {
1497         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1498 }
1499
1500 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1501 {
1502         if (!p->numa_faults)
1503                 return 0;
1504
1505         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1506                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1507 }
1508
1509 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1510 {
1511         struct numa_group *ng = deref_task_numa_group(p);
1512
1513         if (!ng)
1514                 return 0;
1515
1516         return ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1517                 ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1518 }
1519
1520 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1521 {
1522         return group->faults[task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, 0)] +
1523                 group->faults[task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, 1)];
1524 }
1525
1526 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng)
1527 {
1528         unsigned long faults = 0;
1529         int node;
1530
1531         for_each_online_node(node) {
1532                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
1533         }
1534
1535         return faults;
1536 }
1537
1538 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng)
1539 {
1540         unsigned long faults = 0;
1541         int node;
1542
1543         for_each_online_node(node) {
1544                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
1545         }
1546
1547         return faults;
1548 }
1549
1550 /*
1551  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1552  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1553  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1554  */
1555 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1556
1557 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1558 {
1559         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1560 }
1561
1562 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1563 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1564                                         int lim_dist, bool task)
1565 {
1566         unsigned long score = 0;
1567         int node, max_dist;
1568
1569         /*
1570          * All nodes are directly connected, and the same distance
1571          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1572          */
1573         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1574                 return 0;
1575
1576         /* sched_max_numa_distance may be changed in parallel. */
1577         max_dist = READ_ONCE(sched_max_numa_distance);
1578         /*
1579          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1580          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1581          */
1582         for_each_online_node(node) {
1583                 unsigned long faults;
1584                 int dist = node_distance(nid, node);
1585
1586                 /*
1587                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1588                  * for placement; nid was already counted.
1589                  */
1590                 if (dist >= max_dist || node == nid)
1591                         continue;
1592
1593                 /*
1594                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1595                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1596                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1597                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1598                  * of each group. Skip other nodes.
1599                  */
1600                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE && dist >= lim_dist)
1601                         continue;
1602
1603                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1604                 if (task)
1605                         faults = task_faults(p, node);
1606                 else
1607                         faults = group_faults(p, node);
1608
1609                 /*
1610                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1611                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1612                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1613                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1614                  * The further away a node is, the less the faults count.
1615                  * This seems to result in good task placement.
1616                  */
1617                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1618                         faults *= (max_dist - dist);
1619                         faults /= (max_dist - LOCAL_DISTANCE);
1620                 }
1621
1622                 score += faults;
1623         }
1624
1625         return score;
1626 }
1627
1628 /*
1629  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1630  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1631  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1632  * evenly spread out between numa nodes.
1633  */
1634 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1635                                         int dist)
1636 {
1637         unsigned long faults, total_faults;
1638
1639         if (!p->numa_faults)
1640                 return 0;
1641
1642         total_faults = p->total_numa_faults;
1643
1644         if (!total_faults)
1645                 return 0;
1646
1647         faults = task_faults(p, nid);
1648         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1649
1650         return 1000 * faults / total_faults;
1651 }
1652
1653 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1654                                          int dist)
1655 {
1656         struct numa_group *ng = deref_task_numa_group(p);
1657         unsigned long faults, total_faults;
1658
1659         if (!ng)
1660                 return 0;
1661
1662         total_faults = ng->total_faults;
1663
1664         if (!total_faults)
1665                 return 0;
1666
1667         faults = group_faults(p, nid);
1668         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1669
1670         return 1000 * faults / total_faults;
1671 }
1672
1673 /*
1674  * If memory tiering mode is enabled, cpupid of slow memory page is
1675  * used to record scan time instead of CPU and PID.  When tiering mode
1676  * is disabled at run time, the scan time (in cpupid) will be
1677  * interpreted as CPU and PID.  So CPU needs to be checked to avoid to
1678  * access out of array bound.
1679  */
1680 static inline bool cpupid_valid(int cpupid)
1681 {
1682         return cpupid_to_cpu(cpupid) < nr_cpu_ids;
1683 }
1684
1685 /*
1686  * For memory tiering mode, if there are enough free pages (more than
1687  * enough watermark defined here) in fast memory node, to take full
1688  * advantage of fast memory capacity, all recently accessed slow
1689  * memory pages will be migrated to fast memory node without
1690  * considering hot threshold.
1691  */
1692 static bool pgdat_free_space_enough(struct pglist_data *pgdat)
1693 {
1694         int z;
1695         unsigned long enough_wmark;
1696
1697         enough_wmark = max(1UL * 1024 * 1024 * 1024 >> PAGE_SHIFT,
1698                            pgdat->node_present_pages >> 4);
1699         for (z = pgdat->nr_zones - 1; z >= 0; z--) {
1700                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + z;
1701
1702                 if (!populated_zone(zone))
1703                         continue;
1704
1705                 if (zone_watermark_ok(zone, 0,
1706                                       wmark_pages(zone, WMARK_PROMO) + enough_wmark,
1707                                       ZONE_MOVABLE, 0))
1708                         return true;
1709         }
1710         return false;
1711 }
1712
1713 /*
1714  * For memory tiering mode, when page tables are scanned, the scan
1715  * time will be recorded in struct page in addition to make page
1716  * PROT_NONE for slow memory page.  So when the page is accessed, in
1717  * hint page fault handler, the hint page fault latency is calculated
1718  * via,
1719  *
1720  *      hint page fault latency = hint page fault time - scan time
1721  *
1722  * The smaller the hint page fault latency, the higher the possibility
1723  * for the page to be hot.
1724  */
1725 static int numa_hint_fault_latency(struct page *page)
1726 {
1727         int last_time, time;
1728
1729         time = jiffies_to_msecs(jiffies);
1730         last_time = xchg_page_access_time(page, time);
1731
1732         return (time - last_time) & PAGE_ACCESS_TIME_MASK;
1733 }
1734
1735 /*
1736  * For memory tiering mode, too high promotion/demotion throughput may
1737  * hurt application latency.  So we provide a mechanism to rate limit
1738  * the number of pages that are tried to be promoted.
1739  */
1740 static bool numa_promotion_rate_limit(struct pglist_data *pgdat,
1741                                       unsigned long rate_limit, int nr)
1742 {
1743         unsigned long nr_cand;
1744         unsigned int now, start;
1745
1746         now = jiffies_to_msecs(jiffies);
1747         mod_node_page_state(pgdat, PGPROMOTE_CANDIDATE, nr);
1748         nr_cand = node_page_state(pgdat, PGPROMOTE_CANDIDATE);
1749         start = pgdat->nbp_rl_start;
1750         if (now - start > MSEC_PER_SEC &&
1751             cmpxchg(&pgdat->nbp_rl_start, start, now) == start)
1752                 pgdat->nbp_rl_nr_cand = nr_cand;
1753         if (nr_cand - pgdat->nbp_rl_nr_cand >= rate_limit)
1754                 return true;
1755         return false;
1756 }
1757
1758 #define NUMA_MIGRATION_ADJUST_STEPS     16
1759
1760 static void numa_promotion_adjust_threshold(struct pglist_data *pgdat,
1761                                             unsigned long rate_limit,
1762                                             unsigned int ref_th)
1763 {
1764         unsigned int now, start, th_period, unit_th, th;
1765         unsigned long nr_cand, ref_cand, diff_cand;
1766
1767         now = jiffies_to_msecs(jiffies);
1768         th_period = sysctl_numa_balancing_scan_period_max;
1769         start = pgdat->nbp_th_start;
1770         if (now - start > th_period &&
1771             cmpxchg(&pgdat->nbp_th_start, start, now) == start) {
1772                 ref_cand = rate_limit *
1773                         sysctl_numa_balancing_scan_period_max / MSEC_PER_SEC;
1774                 nr_cand = node_page_state(pgdat, PGPROMOTE_CANDIDATE);
1775                 diff_cand = nr_cand - pgdat->nbp_th_nr_cand;
1776                 unit_th = ref_th * 2 / NUMA_MIGRATION_ADJUST_STEPS;
1777                 th = pgdat->nbp_threshold ? : ref_th;
1778                 if (diff_cand > ref_cand * 11 / 10)
1779                         th = max(th - unit_th, unit_th);
1780                 else if (diff_cand < ref_cand * 9 / 10)
1781                         th = min(th + unit_th, ref_th * 2);
1782                 pgdat->nbp_th_nr_cand = nr_cand;
1783                 pgdat->nbp_threshold = th;
1784         }
1785 }
1786
1787 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1788                                 int src_nid, int dst_cpu)
1789 {
1790         struct numa_group *ng = deref_curr_numa_group(p);
1791         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1792         int last_cpupid, this_cpupid;
1793
1794         /*
1795          * The pages in slow memory node should be migrated according
1796          * to hot/cold instead of private/shared.
1797          */
1798         if (sysctl_numa_balancing_mode & NUMA_BALANCING_MEMORY_TIERING &&
1799             !node_is_toptier(src_nid)) {
1800                 struct pglist_data *pgdat;
1801                 unsigned long rate_limit;
1802                 unsigned int latency, th, def_th;
1803
1804                 pgdat = NODE_DATA(dst_nid);
1805                 if (pgdat_free_space_enough(pgdat)) {
1806                         /* workload changed, reset hot threshold */
1807                         pgdat->nbp_threshold = 0;
1808                         return true;
1809                 }
1810
1811                 def_th = sysctl_numa_balancing_hot_threshold;
1812                 rate_limit = sysctl_numa_balancing_promote_rate_limit << \
1813                         (20 - PAGE_SHIFT);
1814                 numa_promotion_adjust_threshold(pgdat, rate_limit, def_th);
1815
1816                 th = pgdat->nbp_threshold ? : def_th;
1817                 latency = numa_hint_fault_latency(page);
1818                 if (latency >= th)
1819                         return false;
1820
1821                 return !numa_promotion_rate_limit(pgdat, rate_limit,
1822                                                   thp_nr_pages(page));
1823         }
1824
1825         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1826         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1827
1828         if (!(sysctl_numa_balancing_mode & NUMA_BALANCING_MEMORY_TIERING) &&
1829             !node_is_toptier(src_nid) && !cpupid_valid(last_cpupid))
1830                 return false;
1831
1832         /*
1833          * Allow first faults or private faults to migrate immediately early in
1834          * the lifetime of a task. The magic number 4 is based on waiting for
1835          * two full passes of the "multi-stage node selection" test that is
1836          * executed below.
1837          */
1838         if ((p->numa_preferred_nid == NUMA_NO_NODE || p->numa_scan_seq <= 4) &&
1839             (cpupid_pid_unset(last_cpupid) || cpupid_match_pid(p, last_cpupid)))
1840                 return true;
1841
1842         /*
1843          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1844          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1845          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1846          *
1847          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1848          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1849          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1850          *
1851          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1852          * same result twice in a row, given these samples are fully
1853          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1854          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1855          *
1856          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1857          * act on an unlikely task<->page relation.
1858          */
1859         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1860                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1861                 return false;
1862
1863         /* Always allow migrate on private faults */
1864         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1865                 return true;
1866
1867         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1868         if (!ng)
1869                 return true;
1870
1871         /*
1872          * Destination node is much more heavily used than the source
1873          * node? Allow migration.
1874          */
1875         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1876                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1877                 return true;
1878
1879         /*
1880          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1881          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1882          *
1883          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1884          * --------------- * - > ---------------
1885          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1886          */
1887         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1888                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1889 }
1890
1891 /*
1892  * 'numa_type' describes the node at the moment of load balancing.
1893  */
1894 enum numa_type {
1895         /* The node has spare capacity that can be used to run more tasks.  */
1896         node_has_spare = 0,
1897         /*
1898          * The node is fully used and the tasks don't compete for more CPU
1899          * cycles. Nevertheless, some tasks might wait before running.
1900          */
1901         node_fully_busy,
1902         /*
1903          * The node is overloaded and can't provide expected CPU cycles to all
1904          * tasks.
1905          */
1906         node_overloaded
1907 };
1908
1909 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1910 struct numa_stats {
1911         unsigned long load;
1912         unsigned long runnable;
1913         unsigned long util;
1914         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1915         unsigned long compute_capacity;
1916         unsigned int nr_running;
1917         unsigned int weight;
1918         enum numa_type node_type;
1919         int idle_cpu;
1920 };
1921
1922 struct task_numa_env {
1923         struct task_struct *p;
1924
1925         int src_cpu, src_nid;
1926         int dst_cpu, dst_nid;
1927         int imb_numa_nr;
1928
1929         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1930
1931         int imbalance_pct;
1932         int dist;
1933
1934         struct task_struct *best_task;
1935         long best_imp;
1936         int best_cpu;
1937 };
1938
1939 static unsigned long cpu_load(struct rq *rq);
1940 static unsigned long cpu_runnable(struct rq *rq);
1941
1942 static inline enum
1943 numa_type numa_classify(unsigned int imbalance_pct,
1944                          struct numa_stats *ns)
1945 {
1946         if ((ns->nr_running > ns->weight) &&
1947             (((ns->compute_capacity * 100) < (ns->util * imbalance_pct)) ||
1948              ((ns->compute_capacity * imbalance_pct) < (ns->runnable * 100))))
1949                 return node_overloaded;
1950
1951         if ((ns->nr_running < ns->weight) ||
1952             (((ns->compute_capacity * 100) > (ns->util * imbalance_pct)) &&
1953              ((ns->compute_capacity * imbalance_pct) > (ns->runnable * 100))))
1954                 return node_has_spare;
1955
1956         return node_fully_busy;
1957 }
1958
1959 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
1960 /* Forward declarations of select_idle_sibling helpers */
1961 static inline bool test_idle_cores(int cpu);
1962 static inline int numa_idle_core(int idle_core, int cpu)
1963 {
1964         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present) ||
1965             idle_core >= 0 || !test_idle_cores(cpu))
1966                 return idle_core;
1967
1968         /*
1969          * Prefer cores instead of packing HT siblings
1970          * and triggering future load balancing.
1971          */
1972         if (is_core_idle(cpu))
1973                 idle_core = cpu;
1974
1975         return idle_core;
1976 }
1977 #else
1978 static inline int numa_idle_core(int idle_core, int cpu)
1979 {
1980         return idle_core;
1981 }
1982 #endif
1983
1984 /*
1985  * Gather all necessary information to make NUMA balancing placement
1986  * decisions that are compatible with standard load balancer. This
1987  * borrows code and logic from update_sg_lb_stats but sharing a
1988  * common implementation is impractical.
1989  */
1990 static void update_numa_stats(struct task_numa_env *env,
1991                               struct numa_stats *ns, int nid,
1992                               bool find_idle)
1993 {
1994         int cpu, idle_core = -1;
1995
1996         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1997         ns->idle_cpu = -1;
1998
1999         rcu_read_lock();
2000         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
2001                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
2002
2003                 ns->load += cpu_load(rq);
2004                 ns->runnable += cpu_runnable(rq);
2005                 ns->util += cpu_util_cfs(cpu);
2006                 ns->nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
2007                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
2008
2009                 if (find_idle && idle_core < 0 && !rq->nr_running && idle_cpu(cpu)) {
2010                         if (READ_ONCE(rq->numa_migrate_on) ||
2011                             !cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr))
2012                                 continue;
2013
2014                         if (ns->idle_cpu == -1)
2015                                 ns->idle_cpu = cpu;
2016
2017                         idle_core = numa_idle_core(idle_core, cpu);
2018                 }
2019         }
2020         rcu_read_unlock();
2021
2022         ns->weight = cpumask_weight(cpumask_of_node(nid));
2023
2024         ns->node_type = numa_classify(env->imbalance_pct, ns);
2025
2026         if (idle_core >= 0)
2027                 ns->idle_cpu = idle_core;
2028 }
2029
2030 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
2031                              struct task_struct *p, long imp)
2032 {
2033         struct rq *rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
2034
2035         /* Check if run-queue part of active NUMA balance. */
2036         if (env->best_cpu != env->dst_cpu && xchg(&rq->numa_migrate_on, 1)) {
2037                 int cpu;
2038                 int start = env->dst_cpu;
2039
2040                 /* Find alternative idle CPU. */
2041                 for_each_cpu_wrap(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid), start + 1) {
2042                         if (cpu == env->best_cpu || !idle_cpu(cpu) ||
2043                             !cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr)) {
2044                                 continue;
2045                         }
2046
2047                         env->dst_cpu = cpu;
2048                         rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
2049                         if (!xchg(&rq->numa_migrate_on, 1))
2050                                 goto assign;
2051                 }
2052
2053                 /* Failed to find an alternative idle CPU */
2054                 return;
2055         }
2056
2057 assign:
2058         /*
2059          * Clear previous best_cpu/rq numa-migrate flag, since task now
2060          * found a better CPU to move/swap.
2061          */
2062         if (env->best_cpu != -1 && env->best_cpu != env->dst_cpu) {
2063                 rq = cpu_rq(env->best_cpu);
2064                 WRITE_ONCE(rq->numa_migrate_on, 0);
2065         }
2066
2067         if (env->best_task)
2068                 put_task_struct(env->best_task);
2069         if (p)
2070                 get_task_struct(p);
2071
2072         env->best_task = p;
2073         env->best_imp = imp;
2074         env->best_cpu = env->dst_cpu;
2075 }
2076
2077 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
2078                                 struct task_numa_env *env)
2079 {
2080         long imb, old_imb;
2081         long orig_src_load, orig_dst_load;
2082         long src_capacity, dst_capacity;
2083
2084         /*
2085          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
2086          *
2087          * src_load        dst_load
2088          * ------------ vs ---------
2089          * src_capacity    dst_capacity
2090          */
2091         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
2092         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
2093
2094         imb = abs(dst_load * src_capacity - src_load * dst_capacity);
2095
2096         orig_src_load = env->src_stats.load;
2097         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
2098
2099         old_imb = abs(orig_dst_load * src_capacity - orig_src_load * dst_capacity);
2100
2101         /* Would this change make things worse? */
2102         return (imb > old_imb);
2103 }
2104
2105 /*
2106  * Maximum NUMA importance can be 1998 (2*999);
2107  * SMALLIMP @ 30 would be close to 1998/64.
2108  * Used to deter task migration.
2109  */
2110 #define SMALLIMP        30
2111
2112 /*
2113  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
2114  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
2115  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
2116  * be exchanged with the source task
2117  */
2118 static bool task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
2119                               long taskimp, long groupimp, bool maymove)
2120 {
2121         struct numa_group *cur_ng, *p_ng = deref_curr_numa_group(env->p);
2122         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
2123         long imp = p_ng ? groupimp : taskimp;
2124         struct task_struct *cur;
2125         long src_load, dst_load;
2126         int dist = env->dist;
2127         long moveimp = imp;
2128         long load;
2129         bool stopsearch = false;
2130
2131         if (READ_ONCE(dst_rq->numa_migrate_on))
2132                 return false;
2133
2134         rcu_read_lock();
2135         cur = rcu_dereference(dst_rq->curr);
2136         if (cur && ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur)))
2137                 cur = NULL;
2138
2139         /*
2140          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
2141          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
2142          */
2143         if (cur == env->p) {
2144                 stopsearch = true;
2145                 goto unlock;
2146         }
2147
2148         if (!cur) {
2149                 if (maymove && moveimp >= env->best_imp)
2150                         goto assign;
2151                 else
2152                         goto unlock;
2153         }
2154
2155         /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu. */
2156         if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, cur->cpus_ptr))
2157                 goto unlock;
2158
2159         /*
2160          * Skip this swap candidate if it is not moving to its preferred
2161          * node and the best task is.
2162          */
2163         if (env->best_task &&
2164             env->best_task->numa_preferred_nid == env->src_nid &&
2165             cur->numa_preferred_nid != env->src_nid) {
2166                 goto unlock;
2167         }
2168
2169         /*
2170          * "imp" is the fault differential for the source task between the
2171          * source and destination node. Calculate the total differential for
2172          * the source task and potential destination task. The more negative
2173          * the value is, the more remote accesses that would be expected to
2174          * be incurred if the tasks were swapped.
2175          *
2176          * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
2177          * in any group then look only at task weights.
2178          */
2179         cur_ng = rcu_dereference(cur->numa_group);
2180         if (cur_ng == p_ng) {
2181                 /*
2182                  * Do not swap within a group or between tasks that have
2183                  * no group if there is spare capacity. Swapping does
2184                  * not address the load imbalance and helps one task at
2185                  * the cost of punishing another.
2186                  */
2187                 if (env->dst_stats.node_type == node_has_spare)
2188                         goto unlock;
2189
2190                 imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
2191                       task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
2192                 /*
2193                  * Add some hysteresis to prevent swapping the
2194                  * tasks within a group over tiny differences.
2195                  */
2196                 if (cur_ng)
2197                         imp -= imp / 16;
2198         } else {
2199                 /*
2200                  * Compare the group weights. If a task is all by itself
2201                  * (not part of a group), use the task weight instead.
2202                  */
2203                 if (cur_ng && p_ng)
2204                         imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
2205                                group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
2206                 else
2207                         imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
2208                                task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
2209         }
2210
2211         /* Discourage picking a task already on its preferred node */
2212         if (cur->numa_preferred_nid == env->dst_nid)
2213                 imp -= imp / 16;
2214
2215         /*
2216          * Encourage picking a task that moves to its preferred node.
2217          * This potentially makes imp larger than it's maximum of
2218          * 1998 (see SMALLIMP and task_weight for why) but in this
2219          * case, it does not matter.
2220          */
2221         if (cur->numa_preferred_nid == env->src_nid)
2222                 imp += imp / 8;
2223
2224         if (maymove && moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
2225                 imp = moveimp;
2226                 cur = NULL;
2227                 goto assign;
2228         }
2229
2230         /*
2231          * Prefer swapping with a task moving to its preferred node over a
2232          * task that is not.
2233          */
2234         if (env->best_task && cur->numa_preferred_nid == env->src_nid &&
2235             env->best_task->numa_preferred_nid != env->src_nid) {
2236                 goto assign;
2237         }
2238
2239         /*
2240          * If the NUMA importance is less than SMALLIMP,
2241          * task migration might only result in ping pong
2242          * of tasks and also hurt performance due to cache
2243          * misses.
2244          */
2245         if (imp < SMALLIMP || imp <= env->best_imp + SMALLIMP / 2)
2246                 goto unlock;
2247
2248         /*
2249          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
2250          */
2251         load = task_h_load(env->p) - task_h_load(cur);
2252         if (!load)
2253                 goto assign;
2254
2255         dst_load = env->dst_stats.load + load;
2256         src_load = env->src_stats.load - load;
2257
2258         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
2259                 goto unlock;
2260
2261 assign:
2262         /* Evaluate an idle CPU for a task numa move. */
2263         if (!cur) {
2264                 int cpu = env->dst_stats.idle_cpu;
2265
2266                 /* Nothing cached so current CPU went idle since the search. */
2267                 if (cpu < 0)
2268                         cpu = env->dst_cpu;
2269
2270                 /*
2271                  * If the CPU is no longer truly idle and the previous best CPU
2272                  * is, keep using it.
2273                  */
2274                 if (!idle_cpu(cpu) && env->best_cpu >= 0 &&
2275                     idle_cpu(env->best_cpu)) {
2276                         cpu = env->best_cpu;
2277                 }
2278
2279                 env->dst_cpu = cpu;
2280         }
2281
2282         task_numa_assign(env, cur, imp);
2283
2284         /*
2285          * If a move to idle is allowed because there is capacity or load
2286          * balance improves then stop the search. While a better swap
2287          * candidate may exist, a search is not free.
2288          */
2289         if (maymove && !cur && env->best_cpu >= 0 && idle_cpu(env->best_cpu))
2290                 stopsearch = true;
2291
2292         /*
2293          * If a swap candidate must be identified and the current best task
2294          * moves its preferred node then stop the search.
2295          */
2296         if (!maymove && env->best_task &&
2297             env->best_task->numa_preferred_nid == env->src_nid) {
2298                 stopsearch = true;
2299         }
2300 unlock:
2301         rcu_read_unlock();
2302
2303         return stopsearch;
2304 }
2305
2306 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
2307                                 long taskimp, long groupimp)
2308 {
2309         bool maymove = false;
2310         int cpu;
2311
2312         /*
2313          * If dst node has spare capacity, then check if there is an
2314          * imbalance that would be overruled by the load balancer.
2315          */
2316         if (env->dst_stats.node_type == node_has_spare) {
2317                 unsigned int imbalance;
2318                 int src_running, dst_running;
2319
2320                 /*
2321                  * Would movement cause an imbalance? Note that if src has
2322                  * more running tasks that the imbalance is ignored as the
2323                  * move improves the imbalance from the perspective of the
2324                  * CPU load balancer.
2325                  * */
2326                 src_running = env->src_stats.nr_running - 1;
2327                 dst_running = env->dst_stats.nr_running + 1;
2328                 imbalance = max(0, dst_running - src_running);
2329                 imbalance = adjust_numa_imbalance(imbalance, dst_running,
2330                                                   env->imb_numa_nr);
2331
2332                 /* Use idle CPU if there is no imbalance */
2333                 if (!imbalance) {
2334                         maymove = true;
2335                         if (env->dst_stats.idle_cpu >= 0) {
2336                                 env->dst_cpu = env->dst_stats.idle_cpu;
2337                                 task_numa_assign(env, NULL, 0);
2338                                 return;
2339                         }
2340                 }
2341         } else {
2342                 long src_load, dst_load, load;
2343                 /*
2344                  * If the improvement from just moving env->p direction is better
2345                  * than swapping tasks around, check if a move is possible.
2346                  */
2347                 load = task_h_load(env->p);
2348                 dst_load = env->dst_stats.load + load;
2349                 src_load = env->src_stats.load - load;
2350                 maymove = !load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env);
2351         }
2352
2353         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
2354                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
2355                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr))
2356                         continue;
2357
2358                 env->dst_cpu = cpu;
2359                 if (task_numa_compare(env, taskimp, groupimp, maymove))
2360                         break;
2361         }
2362 }
2363
2364 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
2365 {
2366         struct task_numa_env env = {
2367                 .p = p,
2368
2369                 .src_cpu = task_cpu(p),
2370                 .src_nid = task_node(p),
2371
2372                 .imbalance_pct = 112,
2373
2374                 .best_task = NULL,
2375                 .best_imp = 0,
2376                 .best_cpu = -1,
2377         };
2378         unsigned long taskweight, groupweight;
2379         struct sched_domain *sd;
2380         long taskimp, groupimp;
2381         struct numa_group *ng;
2382         struct rq *best_rq;
2383         int nid, ret, dist;
2384
2385         /*
2386          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
2387          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
2388          *
2389          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
2390          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
2391          * to satisfy here.
2392          */
2393         rcu_read_lock();
2394         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
2395         if (sd) {
2396                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
2397                 env.imb_numa_nr = sd->imb_numa_nr;
2398         }
2399         rcu_read_unlock();
2400
2401         /*
2402          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
2403          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
2404          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
2405          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
2406          */
2407         if (unlikely(!sd)) {
2408                 sched_setnuma(p, task_node(p));
2409                 return -EINVAL;
2410         }
2411
2412         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
2413         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
2414         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
2415         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
2416         update_numa_stats(&env, &env.src_stats, env.src_nid, false);
2417         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
2418         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
2419         update_numa_stats(&env, &env.dst_stats, env.dst_nid, true);
2420
2421         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
2422         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
2423
2424         /*
2425          * Look at other nodes in these cases:
2426          * - there is no space available on the preferred_nid
2427          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
2428          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
2429          *   we need to check other locations.
2430          */
2431         ng = deref_curr_numa_group(p);
2432         if (env.best_cpu == -1 || (ng && ng->active_nodes > 1)) {
2433                 for_each_node_state(nid, N_CPU) {
2434                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
2435                                 continue;
2436
2437                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
2438                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
2439                                                 dist != env.dist) {
2440                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
2441                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
2442                         }
2443
2444                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
2445                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
2446                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
2447                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
2448                                 continue;
2449
2450                         env.dist = dist;
2451                         env.dst_nid = nid;
2452                         update_numa_stats(&env, &env.dst_stats, env.dst_nid, true);
2453                         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
2454                 }
2455         }
2456
2457         /*
2458          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
2459          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
2460          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
2461          * settle down.
2462          * A task that migrated to a second choice node will be better off
2463          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
2464          */
2465         if (ng) {
2466                 if (env.best_cpu == -1)
2467                         nid = env.src_nid;
2468                 else
2469                         nid = cpu_to_node(env.best_cpu);
2470
2471                 if (nid != p->numa_preferred_nid)
2472                         sched_setnuma(p, nid);
2473         }
2474
2475         /* No better CPU than the current one was found. */
2476         if (env.best_cpu == -1) {
2477                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, NULL, -1);
2478                 return -EAGAIN;
2479         }
2480
2481         best_rq = cpu_rq(env.best_cpu);
2482         if (env.best_task == NULL) {
2483                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
2484                 WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
2485                 if (ret != 0)
2486                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, NULL, env.best_cpu);
2487                 return ret;
2488         }
2489
2490         ret = migrate_swap(p, env.best_task, env.best_cpu, env.src_cpu);
2491         WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
2492
2493         if (ret != 0)
2494                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_task, env.best_cpu);
2495         put_task_struct(env.best_task);
2496         return ret;
2497 }
2498
2499 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
2500 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
2501 {
2502         unsigned long interval = HZ;
2503
2504         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
2505         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == NUMA_NO_NODE || !p->numa_faults))
2506                 return;
2507
2508         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
2509         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
2510         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
2511
2512         /* Success if task is already running on preferred CPU */
2513         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
2514                 return;
2515
2516         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
2517         task_numa_migrate(p);
2518 }
2519
2520 /*
2521  * Find out how many nodes the workload is actively running on. Do this by
2522  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
2523  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
2524  * located.
2525  */
2526 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
2527 {
2528         unsigned long faults, max_faults = 0;
2529         int nid, active_nodes = 0;
2530
2531         for_each_node_state(nid, N_CPU) {
2532                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
2533                 if (faults > max_faults)
2534                         max_faults = faults;
2535         }
2536
2537         for_each_node_state(nid, N_CPU) {
2538                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
2539                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
2540                         active_nodes++;
2541         }
2542
2543         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
2544         numa_group->active_nodes = active_nodes;
2545 }
2546
2547 /*
2548  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
2549  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
2550  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
2551  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
2552  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
2553  */
2554 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
2555 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
2556
2557 /*
2558  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
2559  * our memory is already on our local node, or if the majority of
2560  * the page accesses are shared with other processes.
2561  * Otherwise, decrease the scan period.
2562  */
2563 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
2564                         unsigned long shared, unsigned long private)
2565 {
2566         unsigned int period_slot;
2567         int lr_ratio, ps_ratio;
2568         int diff;
2569
2570         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
2571         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
2572
2573         /*
2574          * If there were no record hinting faults then either the task is
2575          * completely idle or all activity is in areas that are not of interest
2576          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
2577          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
2578          * node is overloaded. In either case, scan slower
2579          */
2580         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
2581                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
2582                         p->numa_scan_period << 1);
2583
2584                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
2585                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2586
2587                 return;
2588         }
2589
2590         /*
2591          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
2592          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
2593          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
2594          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
2595          */
2596         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
2597         lr_ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
2598         ps_ratio = (private * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (private + shared);
2599
2600         if (ps_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
2601                 /*
2602                  * Most memory accesses are local. There is no need to
2603                  * do fast NUMA scanning, since memory is already local.
2604                  */
2605                 int slot = ps_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
2606                 if (!slot)
2607                         slot = 1;
2608                 diff = slot * period_slot;
2609         } else if (lr_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
2610                 /*
2611                  * Most memory accesses are shared with other tasks.
2612                  * There is no point in continuing fast NUMA scanning,
2613                  * since other tasks may just move the memory elsewhere.
2614                  */
2615                 int slot = lr_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
2616                 if (!slot)
2617                         slot = 1;
2618                 diff = slot * period_slot;
2619         } else {
2620                 /*
2621                  * Private memory faults exceed (SLOTS-THRESHOLD)/SLOTS,
2622                  * yet they are not on the local NUMA node. Speed up
2623                  * NUMA scanning to get the memory moved over.
2624                  */
2625                 int ratio = max(lr_ratio, ps_ratio);
2626                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
2627         }
2628
2629         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
2630                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
2631         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2632 }
2633
2634 /*
2635  * Get the fraction of time the task has been running since the last
2636  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
2637  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
2638  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
2639  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
2640  */
2641 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
2642 {
2643         u64 runtime, delta, now;
2644         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
2645         now = p->se.exec_start;
2646         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2647
2648         if (p->last_task_numa_placement) {
2649                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
2650                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
2651
2652                 /* Avoid time going backwards, prevent potential divide error: */
2653                 if (unlikely((s64)*period < 0))
2654                         *period = 0;
2655         } else {
2656                 delta = p->se.avg.load_sum;
2657                 *period = LOAD_AVG_MAX;
2658         }
2659
2660         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
2661         p->last_task_numa_placement = now;
2662
2663         return delta;
2664 }
2665
2666 /*
2667  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
2668  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
2669  * otherwise workloads might not converge.
2670  */
2671 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
2672 {
2673         nodemask_t nodes;
2674         int dist;
2675
2676         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
2677         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
2678                 return nid;
2679
2680         /*
2681          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
2682          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
2683          * both the node itself, and on nearby nodes.
2684          */
2685         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
2686                 unsigned long score, max_score = 0;
2687                 int node, max_node = nid;
2688
2689                 dist = sched_max_numa_distance;
2690
2691                 for_each_node_state(node, N_CPU) {
2692                         score = group_weight(p, node, dist);
2693                         if (score > max_score) {
2694                                 max_score = score;
2695                                 max_node = node;
2696                         }
2697                 }
2698                 return max_node;
2699         }
2700
2701         /*
2702          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
2703          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
2704          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
2705          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
2706          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
2707          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
2708          * keep the complexity of the search down.
2709          */
2710         nodes = node_states[N_CPU];
2711         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
2712                 unsigned long max_faults = 0;
2713                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
2714                 int a, b;
2715
2716                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
2717                 if (!find_numa_distance(dist))
2718                         continue;
2719
2720                 for_each_node_mask(a, nodes) {
2721                         unsigned long faults = 0;
2722                         nodemask_t this_group;
2723                         nodes_clear(this_group);
2724
2725                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
2726                         for_each_node_mask(b, nodes) {
2727                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
2728                                         faults += group_faults(p, b);
2729                                         node_set(b, this_group);
2730                                         node_clear(b, nodes);
2731                                 }
2732                         }
2733
2734                         /* Remember the top group. */
2735                         if (faults > max_faults) {
2736                                 max_faults = faults;
2737                                 max_group = this_group;
2738                                 /*
2739                                  * subtle: at the smallest distance there is
2740                                  * just one node left in each "group", the
2741                                  * winner is the preferred nid.
2742                                  */
2743                                 nid = a;
2744                         }
2745                 }
2746                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
2747                 if (!max_faults)
2748                         break;
2749                 nodes = max_group;
2750         }
2751         return nid;
2752 }
2753
2754 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
2755 {
2756         int seq, nid, max_nid = NUMA_NO_NODE;
2757         unsigned long max_faults = 0;
2758         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
2759         unsigned long total_faults;
2760         u64 runtime, period;
2761         spinlock_t *group_lock = NULL;
2762         struct numa_group *ng;
2763
2764         /*
2765          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
2766          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
2767          * that the field is read in a single access:
2768          */
2769         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
2770         if (p->numa_scan_seq == seq)
2771                 return;
2772         p->numa_scan_seq = seq;
2773         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2774
2775         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
2776                        p->numa_faults_locality[1];
2777         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
2778
2779         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
2780         ng = deref_curr_numa_group(p);
2781         if (ng) {
2782                 group_lock = &ng->lock;
2783                 spin_lock_irq(group_lock);
2784         }
2785
2786         /* Find the node with the highest number of faults */
2787         for_each_online_node(nid) {
2788                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
2789                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
2790                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
2791                 int priv;
2792
2793                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
2794                         long diff, f_diff, f_weight;
2795
2796                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
2797                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
2798                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
2799                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
2800
2801                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
2802                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
2803                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
2804                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
2805
2806                         /*
2807                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
2808                          * count according to CPU use, instead of by the raw
2809                          * number of faults. Tasks with little runtime have
2810                          * little over-all impact on throughput, and thus their
2811                          * faults are less important.
2812                          */
2813                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
2814                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
2815                                    (total_faults + 1);
2816                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
2817                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
2818
2819                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
2820                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
2821                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
2822                         p->total_numa_faults += diff;
2823                         if (ng) {
2824                                 /*
2825                                  * safe because we can only change our own group
2826                                  *
2827                                  * mem_idx represents the offset for a given
2828                                  * nid and priv in a specific region because it
2829                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2830                                  */
2831                                 ng->faults[mem_idx] += diff;
2832                                 ng->faults[cpu_idx] += f_diff;
2833                                 ng->total_faults += diff;
2834                                 group_faults += ng->faults[mem_idx];
2835                         }
2836                 }
2837
2838                 if (!ng) {
2839                         if (faults > max_faults) {
2840                                 max_faults = faults;
2841                                 max_nid = nid;
2842                         }
2843                 } else if (group_faults > max_faults) {
2844                         max_faults = group_faults;
2845                         max_nid = nid;
2846                 }
2847         }
2848
2849         /* Cannot migrate task to CPU-less node */
2850         if (max_nid != NUMA_NO_NODE && !node_state(max_nid, N_CPU)) {
2851                 int near_nid = max_nid;
2852                 int distance, near_distance = INT_MAX;
2853
2854                 for_each_node_state(nid, N_CPU) {
2855                         distance = node_distance(max_nid, nid);
2856                         if (distance < near_distance) {
2857                                 near_nid = nid;
2858                                 near_distance = distance;
2859                         }
2860                 }
2861                 max_nid = near_nid;
2862         }
2863
2864         if (ng) {
2865                 numa_group_count_active_nodes(ng);
2866                 spin_unlock_irq(group_lock);
2867                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_nid);
2868         }
2869
2870         if (max_faults) {
2871                 /* Set the new preferred node */
2872                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2873                         sched_setnuma(p, max_nid);
2874         }
2875
2876         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2877 }
2878
2879 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2880 {
2881         return refcount_inc_not_zero(&grp->refcount);
2882 }
2883
2884 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2885 {
2886         if (refcount_dec_and_test(&grp->refcount))
2887                 kfree_rcu(grp, rcu);
2888 }
2889
2890 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2891                         int *priv)
2892 {
2893         struct numa_group *grp, *my_grp;
2894         struct task_struct *tsk;
2895         bool join = false;
2896         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2897         int i;
2898
2899         if (unlikely(!deref_curr_numa_group(p))) {
2900                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2901                                     NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS *
2902                                     nr_node_ids * sizeof(unsigned long);
2903
2904                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2905                 if (!grp)
2906                         return;
2907
2908                 refcount_set(&grp->refcount, 1);
2909                 grp->active_nodes = 1;
2910                 grp->max_faults_cpu = 0;
2911                 spin_lock_init(&grp->lock);
2912                 grp->gid = p->pid;
2913
2914                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2915                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2916
2917                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2918
2919                 grp->nr_tasks++;
2920                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2921         }
2922
2923         rcu_read_lock();
2924         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2925
2926         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2927                 goto no_join;
2928
2929         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2930         if (!grp)
2931                 goto no_join;
2932
2933         my_grp = deref_curr_numa_group(p);
2934         if (grp == my_grp)
2935                 goto no_join;
2936
2937         /*
2938          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2939          * the other task will join us.
2940          */
2941         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2942                 goto no_join;
2943
2944         /*
2945          * Tie-break on the grp address.
2946          */
2947         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2948                 goto no_join;
2949
2950         /* Always join threads in the same process. */
2951         if (tsk->mm == current->mm)
2952                 join = true;
2953
2954         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2955         if (flags & TNF_SHARED)
2956                 join = true;
2957
2958         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2959         *priv = !join;
2960
2961         if (join && !get_numa_group(grp))
2962                 goto no_join;
2963
2964         rcu_read_unlock();
2965
2966         if (!join)
2967                 return;
2968
2969         WARN_ON_ONCE(irqs_disabled());
2970         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2971
2972         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2973                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2974                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2975         }
2976         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2977         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2978
2979         my_grp->nr_tasks--;
2980         grp->nr_tasks++;
2981
2982         spin_unlock(&my_grp->lock);
2983         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2984
2985         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2986
2987         put_numa_group(my_grp);
2988         return;
2989
2990 no_join:
2991         rcu_read_unlock();
2992         return;
2993 }
2994
2995 /*
2996  * Get rid of NUMA statistics associated with a task (either current or dead).
2997  * If @final is set, the task is dead and has reached refcount zero, so we can
2998  * safely free all relevant data structures. Otherwise, there might be
2999  * concurrent reads from places like load balancing and procfs, and we should
3000  * reset the data back to default state without freeing ->numa_faults.
3001  */
3002 void task_numa_free(struct task_struct *p, bool final)
3003 {
3004         /* safe: p either is current or is being freed by current */
3005         struct numa_group *grp = rcu_dereference_raw(p->numa_group);
3006         unsigned long *numa_faults = p->numa_faults;
3007         unsigned long flags;
3008         int i;
3009
3010         if (!numa_faults)
3011                 return;
3012
3013         if (grp) {
3014                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
3015                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
3016                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
3017                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
3018
3019                 grp->nr_tasks--;
3020                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
3021                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
3022                 put_numa_group(grp);
3023         }
3024
3025         if (final) {
3026                 p->numa_faults = NULL;
3027                 kfree(numa_faults);
3028         } else {
3029                 p->total_numa_faults = 0;
3030                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
3031                         numa_faults[i] = 0;
3032         }
3033 }
3034
3035 /*
3036  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
3037  */
3038 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
3039 {
3040         struct task_struct *p = current;
3041         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
3042         int cpu_node = task_node(current);
3043         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
3044         struct numa_group *ng;
3045         int priv;
3046
3047         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
3048                 return;
3049
3050         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
3051         if (!p->mm)
3052                 return;
3053
3054         /*
3055          * NUMA faults statistics are unnecessary for the slow memory
3056          * node for memory tiering mode.
3057          */
3058         if (!node_is_toptier(mem_node) &&
3059             (sysctl_numa_balancing_mode & NUMA_BALANCING_MEMORY_TIERING ||
3060              !cpupid_valid(last_cpupid)))
3061                 return;
3062
3063         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
3064         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
3065                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
3066                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
3067
3068                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
3069                 if (!p->numa_faults)
3070                         return;
3071
3072                 p->total_numa_faults = 0;
3073                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
3074         }
3075
3076         /*
3077          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
3078          * to be private if the accessing pid has not changed
3079          */
3080         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
3081                 priv = 1;
3082         } else {
3083                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
3084                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
3085                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
3086         }
3087
3088         /*
3089          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
3090          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
3091          * actively using should be counted as local. This allows the
3092          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
3093          */
3094         ng = deref_curr_numa_group(p);
3095         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
3096                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
3097                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
3098                 local = 1;
3099
3100         /*
3101          * Retry to migrate task to preferred node periodically, in case it
3102          * previously failed, or the scheduler moved us.
3103          */
3104         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry)) {
3105                 task_numa_placement(p);
3106                 numa_migrate_preferred(p);
3107         }
3108
3109         if (migrated)
3110                 p->numa_pages_migrated += pages;
3111         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
3112                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
3113
3114         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
3115         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
3116         p->numa_faults_locality[local] += pages;
3117 }
3118
3119 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
3120 {
3121         /*
3122          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
3123          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
3124          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
3125          * much of an issue though, since this is just used for
3126          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
3127          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
3128          */
3129         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
3130         p->mm->numa_scan_offset = 0;
3131 }
3132
3133 static bool vma_is_accessed(struct vm_area_struct *vma)
3134 {
3135         unsigned long pids;
3136         /*
3137          * Allow unconditional access first two times, so that all the (pages)
3138          * of VMAs get prot_none fault introduced irrespective of accesses.
3139          * This is also done to avoid any side effect of task scanning
3140          * amplifying the unfairness of disjoint set of VMAs' access.
3141          */
3142         if (READ_ONCE(current->mm->numa_scan_seq) < 2)
3143                 return true;
3144
3145         pids = vma->numab_state->access_pids[0] | vma->numab_state->access_pids[1];
3146         return test_bit(hash_32(current->pid, ilog2(BITS_PER_LONG)), &pids);
3147 }
3148
3149 #define VMA_PID_RESET_PERIOD (4 * sysctl_numa_balancing_scan_delay)
3150
3151 /*
3152  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
3153  * Triggered from task_tick_numa().
3154  */
3155 static void task_numa_work(struct callback_head *work)
3156 {
3157         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
3158         struct task_struct *p = current;
3159         struct mm_struct *mm = p->mm;
3160         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
3161         struct vm_area_struct *vma;
3162         unsigned long start, end;
3163         unsigned long nr_pte_updates = 0;
3164         long pages, virtpages;
3165         struct vma_iterator vmi;
3166
3167         SCHED_WARN_ON(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
3168
3169         work->next = work;
3170         /*
3171          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
3172          *
3173          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
3174          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
3175          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
3176          * work.
3177          */
3178         if (p->flags & PF_EXITING)
3179                 return;
3180
3181         if (!mm->numa_next_scan) {
3182                 mm->numa_next_scan = now +
3183                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
3184         }
3185
3186         /*
3187          * Enforce maximal scan/migration frequency..
3188          */
3189         migrate = mm->numa_next_scan;
3190         if (time_before(now, migrate))
3191                 return;
3192
3193         if (p->numa_scan_period == 0) {
3194                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
3195                 p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
3196         }
3197
3198         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
3199         if (!try_cmpxchg(&mm->numa_next_scan, &migrate, next_scan))
3200                 return;
3201
3202         /*
3203          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
3204          * the next time around.
3205          */
3206         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
3207
3208         start = mm->numa_scan_offset;
3209         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
3210         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
3211         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
3212         if (!pages)
3213                 return;
3214
3215
3216         if (!mmap_read_trylock(mm))
3217                 return;
3218         vma_iter_init(&vmi, mm, start);
3219         vma = vma_next(&vmi);
3220         if (!vma) {
3221                 reset_ptenuma_scan(p);
3222                 start = 0;
3223                 vma_iter_set(&vmi, start);
3224                 vma = vma_next(&vmi);
3225         }
3226
3227         do {
3228                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
3229                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
3230                         continue;
3231                 }
3232
3233                 /*
3234                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
3235                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
3236                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
3237                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
3238                  */
3239                 if (!vma->vm_mm ||
3240                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
3241                         continue;
3242
3243                 /*
3244                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
3245                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
3246                  */
3247                 if (!vma_is_accessible(vma))
3248                         continue;
3249
3250                 /* Initialise new per-VMA NUMAB state. */
3251                 if (!vma->numab_state) {
3252                         vma->numab_state = kzalloc(sizeof(struct vma_numab_state),
3253                                 GFP_KERNEL);
3254                         if (!vma->numab_state)
3255                                 continue;
3256
3257                         vma->numab_state->next_scan = now +
3258                                 msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
3259
3260                         /* Reset happens after 4 times scan delay of scan start */
3261                         vma->numab_state->next_pid_reset =  vma->numab_state->next_scan +
3262                                 msecs_to_jiffies(VMA_PID_RESET_PERIOD);
3263                 }
3264
3265                 /*
3266                  * Scanning the VMA's of short lived tasks add more overhead. So
3267                  * delay the scan for new VMAs.
3268                  */
3269                 if (mm->numa_scan_seq && time_before(jiffies,
3270                                                 vma->numab_state->next_scan))
3271                         continue;
3272
3273                 /* Do not scan the VMA if task has not accessed */
3274                 if (!vma_is_accessed(vma))
3275                         continue;
3276
3277                 /*
3278                  * RESET access PIDs regularly for old VMAs. Resetting after checking
3279                  * vma for recent access to avoid clearing PID info before access..
3280                  */
3281                 if (mm->numa_scan_seq &&
3282                                 time_after(jiffies, vma->numab_state->next_pid_reset)) {
3283                         vma->numab_state->next_pid_reset = vma->numab_state->next_pid_reset +
3284                                 msecs_to_jiffies(VMA_PID_RESET_PERIOD);
3285                         vma->numab_state->access_pids[0] = READ_ONCE(vma->numab_state->access_pids[1]);
3286                         vma->numab_state->access_pids[1] = 0;
3287                 }
3288
3289                 do {
3290                         start = max(start, vma->vm_start);
3291                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
3292                         end = min(end, vma->vm_end);
3293                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
3294
3295                         /*
3296                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
3297                          * hpages that have at least one present PTE that
3298                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
3299                          * areas that are unused or already full of prot_numa
3300                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
3301                          * areas faster.
3302                          */
3303                         if (nr_pte_updates)
3304                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
3305                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
3306
3307                         start = end;
3308                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
3309                                 goto out;
3310
3311                         cond_resched();
3312                 } while (end != vma->vm_end);
3313         } for_each_vma(vmi, vma);
3314
3315 out:
3316         /*
3317          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
3318          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
3319          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
3320          * scanner to the start so check it now.
3321          */
3322         if (vma)
3323                 mm->numa_scan_offset = start;
3324         else
3325                 reset_ptenuma_scan(p);
3326         mmap_read_unlock(mm);
3327
3328         /*
3329          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
3330          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
3331          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
3332          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
3333          */
3334         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
3335                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
3336                 p->node_stamp += 32 * diff;
3337         }
3338 }
3339
3340 void init_numa_balancing(unsigned long clone_flags, struct task_struct *p)
3341 {
3342         int mm_users = 0;
3343         struct mm_struct *mm = p->mm;
3344
3345         if (mm) {
3346                 mm_users = atomic_read(&mm->mm_users);
3347                 if (mm_users == 1) {
3348                         mm->numa_next_scan = jiffies + msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
3349                         mm->numa_scan_seq = 0;
3350                 }
3351         }
3352         p->node_stamp                   = 0;
3353         p->numa_scan_seq                = mm ? mm->numa_scan_seq : 0;
3354         p->numa_scan_period             = sysctl_numa_balancing_scan_delay;
3355         p->numa_migrate_retry           = 0;
3356         /* Protect against double add, see task_tick_numa and task_numa_work */
3357         p->numa_work.next               = &p->numa_work;
3358         p->numa_faults                  = NULL;
3359         p->numa_pages_migrated          = 0;
3360         p->total_numa_faults            = 0;
3361         RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
3362         p->last_task_numa_placement     = 0;
3363         p->last_sum_exec_runtime        = 0;
3364
3365         init_task_work(&p->numa_work, task_numa_work);
3366
3367         /* New address space, reset the preferred nid */
3368         if (!(clone_flags & CLONE_VM)) {
3369                 p->numa_preferred_nid = NUMA_NO_NODE;
3370                 return;
3371         }
3372
3373         /*
3374          * New thread, keep existing numa_preferred_nid which should be copied
3375          * already by arch_dup_task_struct but stagger when scans start.
3376          */
3377         if (mm) {
3378                 unsigned int delay;
3379
3380                 delay = min_t(unsigned int, task_scan_max(current),
3381                         current->numa_scan_period * mm_users * NSEC_PER_MSEC);
3382                 delay += 2 * TICK_NSEC;
3383                 p->node_stamp = delay;
3384         }
3385 }
3386
3387 /*
3388  * Drive the periodic memory faults..
3389  */
3390 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
3391 {
3392         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
3393         u64 period, now;
3394
3395         /*
3396          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
3397          */
3398         if (!curr->mm || (curr->flags & (PF_EXITING | PF_KTHREAD)) || work->next != work)
3399                 return;
3400
3401         /*
3402          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
3403          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
3404          * task needs to have done some actual work before we bother with
3405          * NUMA placement.
3406          */
3407         now = curr->se.sum_exec_runtime;
3408         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
3409
3410         if (now > curr->node_stamp + period) {
3411                 if (!curr->node_stamp)
3412                         curr->numa_scan_period = task_scan_start(curr);
3413                 curr->node_stamp += period;
3414
3415                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan))
3416                         task_work_add(curr, work, TWA_RESUME);
3417         }
3418 }
3419
3420 static void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
3421 {
3422         int src_nid = cpu_to_node(task_cpu(p));
3423         int dst_nid = cpu_to_node(new_cpu);
3424
3425         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
3426                 return;
3427
3428         if (!p->mm || !p->numa_faults || (p->flags & PF_EXITING))
3429                 return;
3430
3431         if (src_nid == dst_nid)
3432                 return;
3433
3434         /*
3435          * Allow resets if faults have been trapped before one scan
3436          * has completed. This is most likely due to a new task that
3437          * is pulled cross-node due to wakeups or load balancing.
3438          */
3439         if (p->numa_scan_seq) {
3440                 /*
3441                  * Avoid scan adjustments if moving to the preferred
3442                  * node or if the task was not previously running on
3443                  * the preferred node.
3444                  */
3445                 if (dst_nid == p->numa_preferred_nid ||
3446                     (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE &&
3447                         src_nid != p->numa_preferred_nid))
3448                         return;
3449         }
3450
3451         p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
3452 }
3453
3454 #else
3455 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
3456 {
3457 }
3458
3459 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
3460 {
3461 }
3462
3463 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
3464 {
3465 }
3466
3467 static inline void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
3468 {
3469 }
3470
3471 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
3472
3473 static void
3474 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3475 {
3476         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3477 #ifdef CONFIG_SMP
3478         if (entity_is_task(se)) {
3479                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3480
3481                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
3482                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
3483         }
3484 #endif
3485         cfs_rq->nr_running++;
3486         if (se_is_idle(se))
3487                 cfs_rq->idle_nr_running++;
3488 }
3489
3490 static void
3491 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3492 {
3493         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3494 #ifdef CONFIG_SMP
3495         if (entity_is_task(se)) {
3496                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
3497                 list_del_init(&se->group_node);
3498         }
3499 #endif
3500         cfs_rq->nr_running--;
3501         if (se_is_idle(se))
3502                 cfs_rq->idle_nr_running--;
3503 }
3504
3505 /*
3506  * Signed add and clamp on underflow.
3507  *
3508  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
3509  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
3510  * values.
3511  */
3512 #define add_positive(_ptr, _val) do {                           \
3513         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3514         typeof(_val) val = (_val);                              \
3515         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
3516                                                                 \
3517         res = var + val;                                        \
3518                                                                 \
3519         if (val < 0 && res > var)                               \
3520                 res = 0;                                        \
3521                                                                 \
3522         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
3523 } while (0)
3524
3525 /*
3526  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
3527  *
3528  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
3529  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
3530  * values.
3531  */
3532 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
3533         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3534         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
3535         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
3536         res = var - val;                                        \
3537         if (res > var)                                          \
3538                 res = 0;                                        \
3539         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
3540 } while (0)
3541
3542 /*
3543  * Remove and clamp on negative, from a local variable.
3544  *
3545  * A variant of sub_positive(), which does not use explicit load-store
3546  * and is thus optimized for local variable updates.
3547  */
3548 #define lsub_positive(_ptr, _val) do {                          \
3549         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3550         *ptr -= min_t(typeof(*ptr), *ptr, _val);                \
3551 } while (0)
3552
3553 #ifdef CONFIG_SMP
3554 static inline void
3555 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3556 {
3557         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
3558         cfs_rq->avg.load_sum += se_weight(se) * se->avg.load_sum;
3559 }
3560
3561 static inline void
3562 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3563 {
3564         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
3565         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se_weight(se) * se->avg.load_sum);
3566         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
3567         cfs_rq->avg.load_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.load_sum,
3568                                           cfs_rq->avg.load_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
3569 }
3570 #else
3571 static inline void
3572 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
3573 static inline void
3574 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
3575 #endif
3576
3577 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
3578                             unsigned long weight)
3579 {
3580         unsigned long old_weight = se->load.weight;
3581
3582         if (se->on_rq) {
3583                 /* commit outstanding execution time */
3584                 if (cfs_rq->curr == se)
3585                         update_curr(cfs_rq);
3586                 else
3587                         avg_vruntime_sub(cfs_rq, se);
3588                 update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3589         }
3590         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
3591
3592         update_load_set(&se->load, weight);
3593
3594         if (!se->on_rq) {
3595                 /*
3596                  * Because we keep se->vlag = V - v_i, while: lag_i = w_i*(V - v_i),
3597                  * we need to scale se->vlag when w_i changes.
3598                  */
3599                 se->vlag = div_s64(se->vlag * old_weight, weight);
3600         } else {
3601                 s64 deadline = se->deadline - se->vruntime;
3602                 /*
3603                  * When the weight changes, the virtual time slope changes and
3604                  * we should adjust the relative virtual deadline accordingly.
3605                  */
3606                 deadline = div_s64(deadline * old_weight, weight);
3607                 se->deadline = se->vruntime + deadline;
3608         }
3609
3610 #ifdef CONFIG_SMP
3611         do {
3612                 u32 divider = get_pelt_divider(&se->avg);
3613
3614                 se->avg.load_avg = div_u64(se_weight(se) * se->avg.load_sum, divider);
3615         } while (0);
3616 #endif
3617
3618         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
3619         if (se->on_rq) {
3620                 update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3621                 if (cfs_rq->curr != se)
3622                         avg_vruntime_add(cfs_rq, se);
3623         }
3624 }
3625
3626 void reweight_task(struct task_struct *p, int prio)
3627 {
3628         struct sched_entity *se = &p->se;
3629         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3630         struct load_weight *load = &se->load;
3631         unsigned long weight = scale_load(sched_prio_to_weight[prio]);
3632
3633         reweight_entity(cfs_rq, se, weight);
3634         load->inv_weight = sched_prio_to_wmult[prio];
3635 }
3636
3637 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
3638
3639 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3640 #ifdef CONFIG_SMP
3641 /*
3642  * All this does is approximate the hierarchical proportion which includes that
3643  * global sum we all love to hate.
3644  *
3645  * That is, the weight of a group entity, is the proportional share of the
3646  * group weight based on the group runqueue weights. That is:
3647  *
3648  *                     tg->weight * grq->load.weight
3649  *   ge->load.weight = -----------------------------               (1)
3650  *                       \Sum grq->load.weight
3651  *
3652  * Now, because computing that sum is prohibitively expensive to compute (been
3653  * there, done that) we approximate it with this average stuff. The average
3654  * moves slower and therefore the approximation is cheaper and more stable.
3655  *
3656  * So instead of the above, we substitute:
3657  *
3658  *   grq->load.weight -> grq->avg.load_avg                         (2)
3659  *
3660  * which yields the following:
3661  *
3662  *                     tg->weight * grq->avg.load_avg
3663  *   ge->load.weight = ------------------------------              (3)
3664  *                             tg->load_avg
3665  *
3666  * Where: tg->load_avg ~= \Sum grq->avg.load_avg
3667  *
3668  * That is shares_avg, and it is right (given the approximation (2)).
3669  *
3670  * The problem with it is that because the average is slow -- it was designed
3671  * to be exactly that of course -- this leads to transients in boundary
3672  * conditions. In specific, the case where the group was idle and we start the
3673  * one task. It takes time for our CPU's grq->avg.load_avg to build up,
3674  * yielding bad latency etc..
3675  *
3676  * Now, in that special case (1) reduces to:
3677  *
3678  *                     tg->weight * grq->load.weight
3679  *   ge->load.weight = ----------------------------- = tg->weight   (4)
3680  *                         grp->load.weight
3681  *
3682  * That is, the sum collapses because all other CPUs are idle; the UP scenario.
3683  *
3684  * So what we do is modify our approximation (3) to approach (4) in the (near)
3685  * UP case, like:
3686  *
3687  *   ge->load.weight =
3688  *
3689  *              tg->weight * grq->load.weight
3690  *     ---------------------------------------------------         (5)
3691  *     tg->load_avg - grq->avg.load_avg + grq->load.weight
3692  *
3693  * But because grq->load.weight can drop to 0, resulting in a divide by zero,
3694  * we need to use grq->avg.load_avg as its lower bound, which then gives:
3695  *
3696  *
3697  *                     tg->weight * grq->load.weight
3698  *   ge->load.weight = -----------------------------               (6)
3699  *                             tg_load_avg'
3700  *
3701  * Where:
3702  *
3703  *   tg_load_avg' = tg->load_avg - grq->avg.load_avg +
3704  *                  max(grq->load.weight, grq->avg.load_avg)
3705  *
3706  * And that is shares_weight and is icky. In the (near) UP case it approaches
3707  * (4) while in the normal case it approaches (3). It consistently
3708  * overestimates the ge->load.weight and therefore:
3709  *
3710  *   \Sum ge->load.weight >= tg->weight
3711  *
3712  * hence icky!
3713  */
3714 static long calc_group_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
3715 {
3716         long tg_weight, tg_shares, load, shares;
3717         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3718
3719         tg_shares = READ_ONCE(tg->shares);
3720
3721         load = max(scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->avg.load_avg);
3722
3723         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
3724
3725         /* Ensure tg_weight >= load */
3726         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3727         tg_weight += load;
3728
3729         shares = (tg_shares * load);
3730         if (tg_weight)
3731                 shares /= tg_weight;
3732
3733         /*
3734          * MIN_SHARES has to be unscaled here to support per-CPU partitioning
3735          * of a group with small tg->shares value. It is a floor value which is
3736          * assigned as a minimum load.weight to the sched_entity representing
3737          * the group on a CPU.
3738          *
3739          * E.g. on 64-bit for a group with tg->shares of scale_load(15)=15*1024
3740          * on an 8-core system with 8 tasks each runnable on one CPU shares has
3741          * to be 15*1024*1/8=1920 instead of scale_load(MIN_SHARES)=2*1024. In
3742          * case no task is runnable on a CPU MIN_SHARES=2 should be returned
3743          * instead of 0.
3744          */
3745         return clamp_t(long, shares, MIN_SHARES, tg_shares);
3746 }
3747 #endif /* CONFIG_SMP */
3748
3749 /*
3750  * Recomputes the group entity based on the current state of its group
3751  * runqueue.
3752  */
3753 static void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3754 {
3755         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3756         long shares;
3757
3758         if (!gcfs_rq)
3759                 return;
3760
3761         if (throttled_hierarchy(gcfs_rq))
3762                 return;
3763
3764 #ifndef CONFIG_SMP
3765         shares = READ_ONCE(gcfs_rq->tg->shares);
3766
3767         if (likely(se->load.weight == shares))
3768                 return;
3769 #else
3770         shares   = calc_group_shares(gcfs_rq);
3771 #endif
3772
3773         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
3774 }
3775
3776 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3777 static inline void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3778 {
3779 }
3780 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3781
3782 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq, int flags)
3783 {
3784         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3785
3786         if (&rq->cfs == cfs_rq) {
3787                 /*
3788                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
3789                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
3790                  * a real problem.
3791                  *
3792                  * It will not get called when we go idle, because the idle
3793                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
3794                  * number include things like RT tasks.
3795                  *
3796                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
3797                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
3798                  *
3799                  * See cpu_util_cfs().
3800                  */
3801                 cpufreq_update_util(rq, flags);
3802         }
3803 }
3804
3805 #ifdef CONFIG_SMP
3806 static inline bool load_avg_is_decayed(struct sched_avg *sa)
3807 {
3808         if (sa->load_sum)
3809                 return false;
3810
3811         if (sa->util_sum)
3812                 return false;
3813
3814         if (sa->runnable_sum)
3815                 return false;
3816
3817         /*
3818          * _avg must be null when _sum are null because _avg = _sum / divider
3819          * Make sure that rounding and/or propagation of PELT values never
3820          * break this.
3821          */
3822         SCHED_WARN_ON(sa->load_avg ||
3823                       sa->util_avg ||
3824                       sa->runnable_avg);
3825
3826         return true;
3827 }
3828
3829 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3830 {
3831         return u64_u32_load_copy(cfs_rq->avg.last_update_time,
3832                                  cfs_rq->last_update_time_copy);
3833 }
3834 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3835 /*
3836  * Because list_add_leaf_cfs_rq always places a child cfs_rq on the list
3837  * immediately before a parent cfs_rq, and cfs_rqs are removed from the list
3838  * bottom-up, we only have to test whether the cfs_rq before us on the list
3839  * is our child.
3840  * If cfs_rq is not on the list, test whether a child needs its to be added to
3841  * connect a branch to the tree  * (see list_add_leaf_cfs_rq() for details).
3842  */
3843 static inline bool child_cfs_rq_on_list(struct cfs_rq *cfs_rq)
3844 {
3845         struct cfs_rq *prev_cfs_rq;
3846         struct list_head *prev;
3847
3848         if (cfs_rq->on_list) {
3849                 prev = cfs_rq->leaf_cfs_rq_list.prev;
3850         } else {
3851                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3852
3853                 prev = rq->tmp_alone_branch;
3854         }
3855
3856         prev_cfs_rq = container_of(prev, struct cfs_rq, leaf_cfs_rq_list);
3857
3858         return (prev_cfs_rq->tg->parent == cfs_rq->tg);
3859 }
3860
3861 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
3862 {
3863         if (cfs_rq->load.weight)
3864                 return false;
3865
3866         if (!load_avg_is_decayed(&cfs_rq->avg))
3867                 return false;
3868
3869         if (child_cfs_rq_on_list(cfs_rq))
3870                 return false;
3871
3872         return true;
3873 }
3874
3875 /**
3876  * update_tg_load_avg - update the tg's load avg
3877  * @cfs_rq: the cfs_rq whose avg changed
3878  *
3879  * This function 'ensures': tg->load_avg := \Sum tg->cfs_rq[]->avg.load.
3880  * However, because tg->load_avg is a global value there are performance
3881  * considerations.
3882  *
3883  * In order to avoid having to look at the other cfs_rq's, we use a
3884  * differential update where we store the last value we propagated. This in
3885  * turn allows skipping updates if the differential is 'small'.
3886  *
3887  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share().
3888  */
3889 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3890 {
3891         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3892
3893         /*
3894          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
3895          */
3896         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
3897                 return;
3898
3899         if (abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
3900                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
3901                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
3902         }
3903 }
3904
3905 /*
3906  * Called within set_task_rq() right before setting a task's CPU. The
3907  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
3908  * including the state of rq->lock, should be made.
3909  */
3910 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
3911                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
3912 {
3913         u64 p_last_update_time;
3914         u64 n_last_update_time;
3915
3916         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
3917                 return;
3918
3919         /*
3920          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
3921          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
3922          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
3923          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
3924          * the wakee more load sounds not bad.
3925          */
3926         if (!(se->avg.last_update_time && prev))
3927                 return;
3928
3929         p_last_update_time = cfs_rq_last_update_time(prev);
3930         n_last_update_time = cfs_rq_last_update_time(next);
3931
3932         __update_load_avg_blocked_se(p_last_update_time, se);
3933         se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
3934 }
3935
3936 /*
3937  * When on migration a sched_entity joins/leaves the PELT hierarchy, we need to
3938  * propagate its contribution. The key to this propagation is the invariant
3939  * that for each group:
3940  *
3941  *   ge->avg == grq->avg                                                (1)
3942  *
3943  * _IFF_ we look at the pure running and runnable sums. Because they
3944  * represent the very same entity, just at different points in the hierarchy.
3945  *
3946  * Per the above update_tg_cfs_util() and update_tg_cfs_runnable() are trivial
3947  * and simply copies the running/runnable sum over (but still wrong, because
3948  * the group entity and group rq do not have their PELT windows aligned).
3949  *
3950  * However, update_tg_cfs_load() is more complex. So we have:
3951  *
3952  *   ge->avg.load_avg = ge->load.weight * ge->avg.runnable_avg          (2)
3953  *
3954  * And since, like util, the runnable part should be directly transferable,
3955  * the following would _appear_ to be the straight forward approach:
3956  *
3957  *   grq->avg.load_avg = grq->load.weight * grq->avg.runnable_avg       (3)
3958  *
3959  * And per (1) we have:
3960  *
3961  *   ge->avg.runnable_avg == grq->avg.runnable_avg
3962  *
3963  * Which gives:
3964  *
3965  *                      ge->load.weight * grq->avg.load_avg
3966  *   ge->avg.load_avg = -----------------------------------             (4)
3967  *                               grq->load.weight
3968  *
3969  * Except that is wrong!
3970  *
3971  * Because while for entities historical weight is not important and we
3972  * really only care about our future and therefore can consider a pure
3973  * runnable sum, runqueues can NOT do this.
3974  *
3975  * We specifically want runqueues to have a load_avg that includes
3976  * historical weights. Those represent the blocked load, the load we expect
3977  * to (shortly) return to us. This only works by keeping the weights as
3978  * integral part of the sum. We therefore cannot decompose as per (3).
3979  *
3980  * Another reason this doesn't work is that runnable isn't a 0-sum entity.
3981  * Imagine a rq with 2 tasks that each are runnable 2/3 of the time. Then the
3982  * rq itself is runnable anywhere between 2/3 and 1 depending on how the
3983  * runnable section of these tasks overlap (or not). If they were to perfectly
3984  * align the rq as a whole would be runnable 2/3 of the time. If however we
3985  * always have at least 1 runnable task, the rq as a whole is always runnable.
3986  *
3987  * So we'll have to approximate.. :/
3988  *
3989  * Given the constraint:
3990  *
3991  *   ge->avg.running_sum <= ge->avg.runnable_sum <= LOAD_AVG_MAX
3992  *
3993  * We can construct a rule that adds runnable to a rq by assuming minimal
3994  * overlap.
3995  *
3996  * On removal, we'll assume each task is equally runnable; which yields:
3997  *
3998  *   grq->avg.runnable_sum = grq->avg.load_sum / grq->load.weight
3999  *
4000  * XXX: only do this for the part of runnable > running ?
4001  *
4002  */
4003 static inline void
4004 update_tg_cfs_util(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
4005 {
4006         long delta_sum, delta_avg = gcfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg;
4007         u32 new_sum, divider;
4008
4009         /* Nothing to update */
4010         if (!delta_avg)
4011                 return;
4012
4013         /*
4014          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
4015          * See ___update_load_avg() for details.
4016          */
4017         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
4018
4019
4020         /* Set new sched_entity's utilization */
4021         se->avg.util_avg = gcfs_rq->avg.util_avg;
4022         new_sum = se->avg.util_avg * divider;
4023         delta_sum = (long)new_sum - (long)se->avg.util_sum;
4024         se->avg.util_sum = new_sum;
4025
4026         /* Update parent cfs_rq utilization */
4027         add_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, delta_avg);
4028         add_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, delta_sum);
4029
4030         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
4031         cfs_rq->avg.util_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.util_sum,
4032                                           cfs_rq->avg.util_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4033 }
4034
4035 static inline void
4036 update_tg_cfs_runnable(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
4037 {
4038         long delta_sum, delta_avg = gcfs_rq->avg.runnable_avg - se->avg.runnable_avg;
4039         u32 new_sum, divider;
4040
4041         /* Nothing to update */
4042         if (!delta_avg)
4043                 return;
4044
4045         /*
4046          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
4047          * See ___update_load_avg() for details.
4048          */
4049         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
4050
4051         /* Set new sched_entity's runnable */
4052         se->avg.runnable_avg = gcfs_rq->avg.runnable_avg;
4053         new_sum = se->avg.runnable_avg * divider;
4054         delta_sum = (long)new_sum - (long)se->avg.runnable_sum;
4055         se->avg.runnable_sum = new_sum;
4056
4057         /* Update parent cfs_rq runnable */
4058         add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_avg, delta_avg);
4059         add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_sum, delta_sum);
4060         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
4061         cfs_rq->avg.runnable_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.runnable_sum,
4062                                               cfs_rq->avg.runnable_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4063 }
4064
4065 static inline void
4066 update_tg_cfs_load(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
4067 {
4068         long delta_avg, running_sum, runnable_sum = gcfs_rq->prop_runnable_sum;
4069         unsigned long load_avg;
4070         u64 load_sum = 0;
4071         s64 delta_sum;
4072         u32 divider;
4073
4074         if (!runnable_sum)
4075                 return;
4076
4077         gcfs_rq->prop_runnable_sum = 0;
4078
4079         /*
4080          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
4081          * See ___update_load_avg() for details.
4082          */
4083         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
4084
4085         if (runnable_sum >= 0) {
4086                 /*
4087                  * Add runnable; clip at LOAD_AVG_MAX. Reflects that until
4088                  * the CPU is saturated running == runnable.
4089                  */
4090                 runnable_sum += se->avg.load_sum;
4091                 runnable_sum = min_t(long, runnable_sum, divider);
4092         } else {
4093                 /*
4094                  * Estimate the new unweighted runnable_sum of the gcfs_rq by
4095                  * assuming all tasks are equally runnable.
4096                  */
4097                 if (scale_load_down(gcfs_rq->load.weight)) {
4098                         load_sum = div_u64(gcfs_rq->avg.load_sum,
4099                                 scale_load_down(gcfs_rq->load.weight));
4100                 }
4101
4102                 /* But make sure to not inflate se's runnable */
4103                 runnable_sum = min(se->avg.load_sum, load_sum);
4104         }
4105
4106         /*
4107          * runnable_sum can't be lower than running_sum
4108          * Rescale running sum to be in the same range as runnable sum
4109          * running_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX <<  SCHED_CAPACITY_SHIFT]
4110          * runnable_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX]
4111          */
4112         running_sum = se->avg.util_sum >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
4113         runnable_sum = max(runnable_sum, running_sum);
4114
4115         load_sum = se_weight(se) * runnable_sum;
4116         load_avg = div_u64(load_sum, divider);
4117
4118         delta_avg = load_avg - se->avg.load_avg;
4119         if (!delta_avg)
4120                 return;
4121
4122         delta_sum = load_sum - (s64)se_weight(se) * se->avg.load_sum;
4123
4124         se->avg.load_sum = runnable_sum;
4125         se->avg.load_avg = load_avg;
4126         add_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, delta_avg);
4127         add_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, delta_sum);
4128         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
4129         cfs_rq->avg.load_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.load_sum,
4130                                           cfs_rq->avg.load_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4131 }
4132
4133 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum)
4134 {
4135         cfs_rq->propagate = 1;
4136         cfs_rq->prop_runnable_sum += runnable_sum;
4137 }
4138
4139 /* Update task and its cfs_rq load average */
4140 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
4141 {
4142         struct cfs_rq *cfs_rq, *gcfs_rq;
4143
4144         if (entity_is_task(se))
4145                 return 0;
4146
4147         gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
4148         if (!gcfs_rq->propagate)
4149                 return 0;
4150
4151         gcfs_rq->propagate = 0;
4152
4153         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4154
4155         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, gcfs_rq->prop_runnable_sum);
4156
4157         update_tg_cfs_util(cfs_rq, se, gcfs_rq);
4158         update_tg_cfs_runnable(cfs_rq, se, gcfs_rq);
4159         update_tg_cfs_load(cfs_rq, se, gcfs_rq);
4160
4161         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
4162         trace_pelt_se_tp(se);
4163
4164         return 1;
4165 }
4166
4167 /*
4168  * Check if we need to update the load and the utilization of a blocked
4169  * group_entity:
4170  */
4171 static inline bool skip_blocked_update(struct sched_entity *se)
4172 {
4173         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
4174
4175         /*
4176          * If sched_entity still have not zero load or utilization, we have to
4177          * decay it:
4178          */
4179         if (se->avg.load_avg || se->avg.util_avg)
4180                 return false;
4181
4182         /*
4183          * If there is a pending propagation, we have to update the load and
4184          * the utilization of the sched_entity:
4185          */
4186         if (gcfs_rq->propagate)
4187                 return false;
4188
4189         /*
4190          * Otherwise, the load and the utilization of the sched_entity is
4191          * already zero and there is no pending propagation, so it will be a
4192          * waste of time to try to decay it:
4193          */
4194         return true;
4195 }
4196
4197 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
4198
4199 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4200
4201 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
4202 {
4203         return 0;
4204 }
4205
4206 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum) {}
4207
4208 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
4209
4210 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4211 static inline void migrate_se_pelt_lag(struct sched_entity *se)
4212 {
4213         u64 throttled = 0, now, lut;
4214         struct cfs_rq *cfs_rq;
4215         struct rq *rq;
4216         bool is_idle;
4217
4218         if (load_avg_is_decayed(&se->avg))
4219                 return;
4220
4221         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4222         rq = rq_of(cfs_rq);
4223
4224         rcu_read_lock();
4225         is_idle = is_idle_task(rcu_dereference(rq->curr));
4226         rcu_read_unlock();
4227
4228         /*
4229          * The lag estimation comes with a cost we don't want to pay all the
4230          * time. Hence, limiting to the case where the source CPU is idle and
4231          * we know we are at the greatest risk to have an outdated clock.
4232          */
4233         if (!is_idle)
4234                 return;
4235
4236         /*
4237          * Estimated "now" is: last_update_time + cfs_idle_lag + rq_idle_lag, where:
4238          *
4239          *   last_update_time (the cfs_rq's last_update_time)
4240          *      = cfs_rq_clock_pelt()@cfs_rq_idle
4241          *      = rq_clock_pelt()@cfs_rq_idle
4242          *        - cfs->throttled_clock_pelt_time@cfs_rq_idle
4243          *
4244          *   cfs_idle_lag (delta between rq's update and cfs_rq's update)
4245          *      = rq_clock_pelt()@rq_idle - rq_clock_pelt()@cfs_rq_idle
4246          *
4247          *   rq_idle_lag (delta between now and rq's update)
4248          *      = sched_clock_cpu() - rq_clock()@rq_idle
4249          *
4250          * We can then write:
4251          *
4252          *    now = rq_clock_pelt()@rq_idle - cfs->throttled_clock_pelt_time +
4253          *          sched_clock_cpu() - rq_clock()@rq_idle
4254          * Where:
4255          *      rq_clock_pelt()@rq_idle is rq->clock_pelt_idle
4256          *      rq_clock()@rq_idle      is rq->clock_idle
4257          *      cfs->throttled_clock_pelt_time@cfs_rq_idle
4258          *                              is cfs_rq->throttled_pelt_idle
4259          */
4260
4261 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
4262         throttled = u64_u32_load(cfs_rq->throttled_pelt_idle);
4263         /* The clock has been stopped for throttling */
4264         if (throttled == U64_MAX)
4265                 return;
4266 #endif
4267         now = u64_u32_load(rq->clock_pelt_idle);
4268         /*
4269          * Paired with _update_idle_rq_clock_pelt(). It ensures at the worst case
4270          * is observed the old clock_pelt_idle value and the new clock_idle,
4271          * which lead to an underestimation. The opposite would lead to an
4272          * overestimation.
4273          */
4274         smp_rmb();
4275         lut = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
4276
4277         now -= throttled;
4278         if (now < lut)
4279                 /*
4280                  * cfs_rq->avg.last_update_time is more recent than our
4281                  * estimation, let's use it.
4282                  */
4283                 now = lut;
4284         else
4285                 now += sched_clock_cpu(cpu_of(rq)) - u64_u32_load(rq->clock_idle);
4286
4287         __update_load_avg_blocked_se(now, se);
4288 }
4289 #else
4290 static void migrate_se_pelt_lag(struct sched_entity *se) {}
4291 #endif
4292
4293 /**
4294  * update_cfs_rq_load_avg - update the cfs_rq's load/util averages
4295  * @now: current time, as per cfs_rq_clock_pelt()
4296  * @cfs_rq: cfs_rq to update
4297  *
4298  * The cfs_rq avg is the direct sum of all its entities (blocked and runnable)
4299  * avg. The immediate corollary is that all (fair) tasks must be attached.
4300  *
4301  * cfs_rq->avg is used for task_h_load() and update_cfs_share() for example.
4302  *
4303  * Return: true if the load decayed or we removed load.
4304  *
4305  * Since both these conditions indicate a changed cfs_rq->avg.load we should
4306  * call update_tg_load_avg() when this function returns true.
4307  */
4308 static inline int
4309 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
4310 {
4311         unsigned long removed_load = 0, removed_util = 0, removed_runnable = 0;
4312         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
4313         int decayed = 0;
4314
4315         if (cfs_rq->removed.nr) {
4316                 unsigned long r;
4317                 u32 divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
4318
4319                 raw_spin_lock(&cfs_rq->removed.lock);
4320                 swap(cfs_rq->removed.util_avg, removed_util);
4321                 swap(cfs_rq->removed.load_avg, removed_load);
4322                 swap(cfs_rq->removed.runnable_avg, removed_runnable);
4323                 cfs_rq->removed.nr = 0;
4324                 raw_spin_unlock(&cfs_rq->removed.lock);
4325
4326                 r = removed_load;
4327                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
4328                 sub_positive(&sa->load_sum, r * divider);
4329                 /* See sa->util_sum below */
4330                 sa->load_sum = max_t(u32, sa->load_sum, sa->load_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4331
4332                 r = removed_util;
4333                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
4334                 sub_positive(&sa->util_sum, r * divider);
4335                 /*
4336                  * Because of rounding, se->util_sum might ends up being +1 more than
4337                  * cfs->util_sum. Although this is not a problem by itself, detaching
4338                  * a lot of tasks with the rounding problem between 2 updates of
4339                  * util_avg (~1ms) can make cfs->util_sum becoming null whereas
4340                  * cfs_util_avg is not.
4341                  * Check that util_sum is still above its lower bound for the new
4342                  * util_avg. Given that period_contrib might have moved since the last
4343                  * sync, we are only sure that util_sum must be above or equal to
4344                  *    util_avg * minimum possible divider
4345                  */
4346                 sa->util_sum = max_t(u32, sa->util_sum, sa->util_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4347
4348                 r = removed_runnable;
4349                 sub_positive(&sa->runnable_avg, r);
4350                 sub_positive(&sa->runnable_sum, r * divider);
4351                 /* See sa->util_sum above */
4352                 sa->runnable_sum = max_t(u32, sa->runnable_sum,
4353                                               sa->runnable_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4354
4355                 /*
4356                  * removed_runnable is the unweighted version of removed_load so we
4357                  * can use it to estimate removed_load_sum.
4358                  */
4359                 add_tg_cfs_propagate(cfs_rq,
4360                         -(long)(removed_runnable * divider) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT);
4361
4362                 decayed = 1;
4363         }
4364
4365         decayed |= __update_load_avg_cfs_rq(now, cfs_rq);
4366         u64_u32_store_copy(sa->last_update_time,
4367                            cfs_rq->last_update_time_copy,
4368                            sa->last_update_time);
4369         return decayed;
4370 }
4371
4372 /**
4373  * attach_entity_load_avg - attach this entity to its cfs_rq load avg
4374  * @cfs_rq: cfs_rq to attach to
4375  * @se: sched_entity to attach
4376  *
4377  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
4378  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
4379  */
4380 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4381 {
4382         /*
4383          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
4384          * See ___update_load_avg() for details.
4385          */
4386         u32 divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
4387
4388         /*
4389          * When we attach the @se to the @cfs_rq, we must align the decay
4390          * window because without that, really weird and wonderful things can
4391          * happen.
4392          *
4393          * XXX illustrate
4394          */
4395         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
4396         se->avg.period_contrib = cfs_rq->avg.period_contrib;
4397
4398         /*
4399          * Hell(o) Nasty stuff.. we need to recompute _sum based on the new
4400          * period_contrib. This isn't strictly correct, but since we're
4401          * entirely outside of the PELT hierarchy, nobody cares if we truncate
4402          * _sum a little.
4403          */
4404         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * divider;
4405
4406         se->avg.runnable_sum = se->avg.runnable_avg * divider;
4407
4408         se->avg.load_sum = se->avg.load_avg * divider;
4409         if (se_weight(se) < se->avg.load_sum)
4410                 se->avg.load_sum = div_u64(se->avg.load_sum, se_weight(se));
4411         else
4412                 se->avg.load_sum = 1;
4413
4414         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
4415         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
4416         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
4417         cfs_rq->avg.runnable_avg += se->avg.runnable_avg;
4418         cfs_rq->avg.runnable_sum += se->avg.runnable_sum;
4419
4420         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, se->avg.load_sum);
4421
4422         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
4423
4424         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
4425 }
4426
4427 /**
4428  * detach_entity_load_avg - detach this entity from its cfs_rq load avg
4429  * @cfs_rq: cfs_rq to detach from
4430  * @se: sched_entity to detach
4431  *
4432  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
4433  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
4434  */
4435 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4436 {
4437         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
4438         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
4439         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
4440         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
4441         cfs_rq->avg.util_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.util_sum,
4442                                           cfs_rq->avg.util_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4443
4444         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_avg, se->avg.runnable_avg);
4445         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_sum, se->avg.runnable_sum);
4446         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
4447         cfs_rq->avg.runnable_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.runnable_sum,
4448                                               cfs_rq->avg.runnable_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4449
4450         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, -se->avg.load_sum);
4451
4452         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
4453
4454         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
4455 }
4456
4457 /*
4458  * Optional action to be done while updating the load average
4459  */
4460 #define UPDATE_TG       0x1
4461 #define SKIP_AGE_LOAD   0x2
4462 #define DO_ATTACH       0x4
4463 #define DO_DETACH       0x8
4464
4465 /* Update task and its cfs_rq load average */
4466 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4467 {
4468         u64 now = cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
4469         int decayed;
4470
4471         /*
4472          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
4473          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
4474          */
4475         if (se->avg.last_update_time && !(flags & SKIP_AGE_LOAD))
4476                 __update_load_avg_se(now, cfs_rq, se);
4477
4478         decayed  = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
4479         decayed |= propagate_entity_load_avg(se);
4480
4481         if (!se->avg.last_update_time && (flags & DO_ATTACH)) {
4482
4483                 /*
4484                  * DO_ATTACH means we're here from enqueue_entity().
4485                  * !last_update_time means we've passed through
4486                  * migrate_task_rq_fair() indicating we migrated.
4487                  *
4488                  * IOW we're enqueueing a task on a new CPU.
4489                  */
4490                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
4491                 update_tg_load_avg(cfs_rq);
4492
4493         } else if (flags & DO_DETACH) {
4494                 /*
4495                  * DO_DETACH means we're here from dequeue_entity()
4496                  * and we are migrating task out of the CPU.
4497                  */
4498                 detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
4499                 update_tg_load_avg(cfs_rq);
4500         } else if (decayed) {
4501                 cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
4502
4503                 if (flags & UPDATE_TG)
4504                         update_tg_load_avg(cfs_rq);
4505         }
4506 }
4507
4508 /*
4509  * Synchronize entity load avg of dequeued entity without locking
4510  * the previous rq.
4511  */
4512 static void sync_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
4513 {
4514         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4515         u64 last_update_time;
4516
4517         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
4518         __update_load_avg_blocked_se(last_update_time, se);
4519 }
4520
4521 /*
4522  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
4523  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
4524  */
4525 static void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
4526 {
4527         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4528         unsigned long flags;
4529
4530         /*
4531          * tasks cannot exit without having gone through wake_up_new_task() ->
4532          * enqueue_task_fair() which will have added things to the cfs_rq,
4533          * so we can remove unconditionally.
4534          */
4535
4536         sync_entity_load_avg(se);
4537
4538         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_rq->removed.lock, flags);
4539         ++cfs_rq->removed.nr;
4540         cfs_rq->removed.util_avg        += se->avg.util_avg;
4541         cfs_rq->removed.load_avg        += se->avg.load_avg;
4542         cfs_rq->removed.runnable_avg    += se->avg.runnable_avg;
4543         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_rq->removed.lock, flags);
4544 }
4545
4546 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
4547 {
4548         return cfs_rq->avg.runnable_avg;
4549 }
4550
4551 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
4552 {
4553         return cfs_rq->avg.load_avg;
4554 }
4555
4556 static int newidle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf);
4557
4558 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
4559 {
4560         return READ_ONCE(p->se.avg.util_avg);
4561 }
4562
4563 static inline unsigned long _task_util_est(struct task_struct *p)
4564 {
4565         struct util_est ue = READ_ONCE(p->se.avg.util_est);
4566
4567         return max(ue.ewma, (ue.enqueued & ~UTIL_AVG_UNCHANGED));
4568 }
4569
4570 static inline unsigned long task_util_est(struct task_struct *p)
4571 {
4572         return max(task_util(p), _task_util_est(p));
4573 }
4574
4575 #ifdef CONFIG_UCLAMP_TASK
4576 static inline unsigned long uclamp_task_util(struct task_struct *p,
4577                                              unsigned long uclamp_min,
4578                                              unsigned long uclamp_max)
4579 {
4580         return clamp(task_util_est(p), uclamp_min, uclamp_max);
4581 }
4582 #else
4583 static inline unsigned long uclamp_task_util(struct task_struct *p,
4584                                              unsigned long uclamp_min,
4585                                              unsigned long uclamp_max)
4586 {
4587         return task_util_est(p);
4588 }
4589 #endif
4590
4591 static inline void util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq,
4592                                     struct task_struct *p)
4593 {
4594         unsigned int enqueued;
4595
4596         if (!sched_feat(UTIL_EST))
4597                 return;
4598
4599         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
4600         enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
4601         enqueued += _task_util_est(p);
4602         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, enqueued);
4603
4604         trace_sched_util_est_cfs_tp(cfs_rq);
4605 }
4606
4607 static inline void util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq,
4608                                     struct task_struct *p)
4609 {
4610         unsigned int enqueued;
4611
4612         if (!sched_feat(UTIL_EST))
4613                 return;
4614
4615         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
4616         enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
4617         enqueued -= min_t(unsigned int, enqueued, _task_util_est(p));
4618         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, enqueued);
4619
4620         trace_sched_util_est_cfs_tp(cfs_rq);
4621 }
4622
4623 #define UTIL_EST_MARGIN (SCHED_CAPACITY_SCALE / 100)
4624
4625 /*
4626  * Check if a (signed) value is within a specified (unsigned) margin,
4627  * based on the observation that:
4628  *
4629  *     abs(x) < y := (unsigned)(x + y - 1) < (2 * y - 1)
4630  *
4631  * NOTE: this only works when value + margin < INT_MAX.
4632  */
4633 static inline bool within_margin(int value, int margin)
4634 {
4635         return ((unsigned int)(value + margin - 1) < (2 * margin - 1));
4636 }
4637
4638 static inline void util_est_update(struct cfs_rq *cfs_rq,
4639                                    struct task_struct *p,
4640                                    bool task_sleep)
4641 {
4642         long last_ewma_diff, last_enqueued_diff;
4643         struct util_est ue;
4644
4645         if (!sched_feat(UTIL_EST))
4646                 return;
4647
4648         /*
4649          * Skip update of task's estimated utilization when the task has not
4650          * yet completed an activation, e.g. being migrated.
4651          */
4652         if (!task_sleep)
4653                 return;
4654
4655         /*
4656          * If the PELT values haven't changed since enqueue time,
4657          * skip the util_est update.
4658          */
4659         ue = p->se.avg.util_est;
4660         if (ue.enqueued & UTIL_AVG_UNCHANGED)
4661                 return;
4662
4663         last_enqueued_diff = ue.enqueued;
4664
4665         /*
4666          * Reset EWMA on utilization increases, the moving average is used only
4667          * to smooth utilization decreases.
4668          */
4669         ue.enqueued = task_util(p);
4670         if (sched_feat(UTIL_EST_FASTUP)) {
4671                 if (ue.ewma < ue.enqueued) {
4672                         ue.ewma = ue.enqueued;
4673                         goto done;
4674                 }
4675         }
4676
4677         /*
4678          * Skip update of task's estimated utilization when its members are
4679          * already ~1% close to its last activation value.
4680          */
4681         last_ewma_diff = ue.enqueued - ue.ewma;
4682         last_enqueued_diff -= ue.enqueued;
4683         if (within_margin(last_ewma_diff, UTIL_EST_MARGIN)) {
4684                 if (!within_margin(last_enqueued_diff, UTIL_EST_MARGIN))
4685                         goto done;
4686
4687                 return;
4688         }
4689
4690         /*
4691          * To avoid overestimation of actual task utilization, skip updates if
4692          * we cannot grant there is idle time in this CPU.
4693          */
4694         if (task_util(p) > capacity_orig_of(cpu_of(rq_of(cfs_rq))))
4695                 return;
4696
4697         /*
4698          * Update Task's estimated utilization
4699          *
4700          * When *p completes an activation we can consolidate another sample
4701          * of the task size. This is done by storing the current PELT value
4702          * as ue.enqueued and by using this value to update the Exponential
4703          * Weighted Moving Average (EWMA):
4704          *
4705          *  ewma(t) = w *  task_util(p) + (1-w) * ewma(t-1)
4706          *          = w *  task_util(p) +         ewma(t-1)  - w * ewma(t-1)
4707          *          = w * (task_util(p) -         ewma(t-1)) +     ewma(t-1)
4708          *          = w * (      last_ewma_diff            ) +     ewma(t-1)
4709          *          = w * (last_ewma_diff  +  ewma(t-1) / w)
4710          *
4711          * Where 'w' is the weight of new samples, which is configured to be
4712          * 0.25, thus making w=1/4 ( >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT)
4713          */
4714         ue.ewma <<= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
4715         ue.ewma  += last_ewma_diff;
4716         ue.ewma >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
4717 done:
4718         ue.enqueued |= UTIL_AVG_UNCHANGED;
4719         WRITE_ONCE(p->se.avg.util_est, ue);
4720
4721         trace_sched_util_est_se_tp(&p->se);
4722 }
4723
4724 static inline int util_fits_cpu(unsigned long util,
4725                                 unsigned long uclamp_min,
4726                                 unsigned long uclamp_max,
4727                                 int cpu)
4728 {
4729         unsigned long capacity_orig, capacity_orig_thermal;
4730         unsigned long capacity = capacity_of(cpu);
4731         bool fits, uclamp_max_fits;
4732
4733         /*
4734          * Check if the real util fits without any uclamp boost/cap applied.
4735          */
4736         fits = fits_capacity(util, capacity);
4737
4738         if (!uclamp_is_used())
4739                 return fits;
4740
4741         /*
4742          * We must use capacity_orig_of() for comparing against uclamp_min and
4743          * uclamp_max. We only care about capacity pressure (by using
4744          * capacity_of()) for comparing against the real util.
4745          *
4746          * If a task is boosted to 1024 for example, we don't want a tiny
4747          * pressure to skew the check whether it fits a CPU or not.
4748          *
4749          * Similarly if a task is capped to capacity_orig_of(little_cpu), it
4750          * should fit a little cpu even if there's some pressure.
4751          *
4752          * Only exception is for thermal pressure since it has a direct impact
4753          * on available OPP of the system.
4754          *
4755          * We honour it for uclamp_min only as a drop in performance level
4756          * could result in not getting the requested minimum performance level.
4757          *
4758          * For uclamp_max, we can tolerate a drop in performance level as the
4759          * goal is to cap the task. So it's okay if it's getting less.
4760          */
4761         capacity_orig = capacity_orig_of(cpu);
4762         capacity_orig_thermal = capacity_orig - arch_scale_thermal_pressure(cpu);
4763
4764         /*
4765          * We want to force a task to fit a cpu as implied by uclamp_max.
4766          * But we do have some corner cases to cater for..
4767          *
4768          *
4769          *                                 C=z
4770          *   |                             ___
4771          *   |                  C=y       |   |
4772          *   |_ _ _ _ _ _ _ _ _ ___ _ _ _ | _ | _ _ _ _ _  uclamp_max
4773          *   |      C=x        |   |      |   |
4774          *   |      ___        |   |      |   |
4775          *   |     |   |       |   |      |   |    (util somewhere in this region)
4776          *   |     |   |       |   |      |   |
4777          *   |     |   |       |   |      |   |
4778          *   +----------------------------------------
4779          *         cpu0        cpu1       cpu2
4780          *
4781          *   In the above example if a task is capped to a specific performance
4782          *   point, y, then when:
4783          *
4784          *   * util = 80% of x then it does not fit on cpu0 and should migrate
4785          *     to cpu1
4786          *   * util = 80% of y then it is forced to fit on cpu1 to honour
4787          *     uclamp_max request.
4788          *
4789          *   which is what we're enforcing here. A task always fits if
4790          *   uclamp_max <= capacity_orig. But when uclamp_max > capacity_orig,
4791          *   the normal upmigration rules should withhold still.
4792          *
4793          *   Only exception is when we are on max capacity, then we need to be
4794          *   careful not to block overutilized state. This is so because:
4795          *
4796          *     1. There's no concept of capping at max_capacity! We can't go
4797          *        beyond this performance level anyway.
4798          *     2. The system is being saturated when we're operating near
4799          *        max capacity, it doesn't make sense to block overutilized.
4800          */
4801         uclamp_max_fits = (capacity_orig == SCHED_CAPACITY_SCALE) && (uclamp_max == SCHED_CAPACITY_SCALE);
4802         uclamp_max_fits = !uclamp_max_fits && (uclamp_max <= capacity_orig);
4803         fits = fits || uclamp_max_fits;
4804
4805         /*
4806          *
4807          *                                 C=z
4808          *   |                             ___       (region a, capped, util >= uclamp_max)
4809          *   |                  C=y       |   |
4810          *   |_ _ _ _ _ _ _ _ _ ___ _ _ _ | _ | _ _ _ _ _ uclamp_max
4811          *   |      C=x        |   |      |   |
4812          *   |      ___        |   |      |   |      (region b, uclamp_min <= util <= uclamp_max)
4813          *   |_ _ _|_ _|_ _ _ _| _ | _ _ _| _ | _ _ _ _ _ uclamp_min
4814          *   |     |   |       |   |      |   |
4815          *   |     |   |       |   |      |   |      (region c, boosted, util < uclamp_min)
4816          *   +----------------------------------------
4817          *         cpu0        cpu1       cpu2
4818          *
4819          * a) If util > uclamp_max, then we're capped, we don't care about
4820          *    actual fitness value here. We only care if uclamp_max fits
4821          *    capacity without taking margin/pressure into account.
4822          *    See comment above.
4823          *
4824          * b) If uclamp_min <= util <= uclamp_max, then the normal
4825          *    fits_capacity() rules apply. Except we need to ensure that we
4826          *    enforce we remain within uclamp_max, see comment above.
4827          *
4828          * c) If util < uclamp_min, then we are boosted. Same as (b) but we
4829          *    need to take into account the boosted value fits the CPU without
4830          *    taking margin/pressure into account.
4831          *
4832          * Cases (a) and (b) are handled in the 'fits' variable already. We
4833          * just need to consider an extra check for case (c) after ensuring we
4834          * handle the case uclamp_min > uclamp_max.
4835          */
4836         uclamp_min = min(uclamp_min, uclamp_max);
4837         if (fits && (util < uclamp_min) && (uclamp_min > capacity_orig_thermal))
4838                 return -1;
4839
4840         return fits;
4841 }
4842
4843 static inline int task_fits_cpu(struct task_struct *p, int cpu)
4844 {
4845         unsigned long uclamp_min = uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MIN);
4846         unsigned long uclamp_max = uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MAX);
4847         unsigned long util = task_util_est(p);
4848         /*
4849          * Return true only if the cpu fully fits the task requirements, which
4850          * include the utilization but also the performance hints.
4851          */
4852         return (util_fits_cpu(util, uclamp_min, uclamp_max, cpu) > 0);
4853 }
4854
4855 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq)
4856 {
4857         if (!sched_asym_cpucap_active())
4858                 return;
4859
4860         if (!p || p->nr_cpus_allowed == 1) {
4861                 rq->misfit_task_load = 0;
4862                 return;
4863         }
4864
4865         if (task_fits_cpu(p, cpu_of(rq))) {
4866                 rq->misfit_task_load = 0;
4867                 return;
4868         }
4869
4870         /*
4871          * Make sure that misfit_task_load will not be null even if
4872          * task_h_load() returns 0.
4873          */
4874         rq->misfit_task_load = max_t(unsigned long, task_h_load(p), 1);
4875 }
4876
4877 #else /* CONFIG_SMP */
4878
4879 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
4880 {
4881         return true;
4882 }
4883
4884 #define UPDATE_TG       0x0
4885 #define SKIP_AGE_LOAD   0x0
4886 #define DO_ATTACH       0x0
4887 #define DO_DETACH       0x0
4888
4889 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int not_used1)
4890 {
4891         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
4892 }
4893
4894 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
4895
4896 static inline void
4897 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
4898 static inline void
4899 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
4900
4901 static inline int newidle_balance(struct rq *rq, struct rq_flags *rf)
4902 {
4903         return 0;
4904 }
4905
4906 static inline void
4907 util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
4908
4909 static inline void
4910 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
4911
4912 static inline void
4913 util_est_update(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p,
4914                 bool task_sleep) {}
4915 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq) {}
4916
4917 #endif /* CONFIG_SMP */
4918
4919 static void
4920 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4921 {
4922         u64 vslice = calc_delta_fair(se->slice, se);
4923         u64 vruntime = avg_vruntime(cfs_rq);
4924         s64 lag = 0;
4925
4926         /*
4927          * Due to how V is constructed as the weighted average of entities,
4928          * adding tasks with positive lag, or removing tasks with negative lag
4929          * will move 'time' backwards, this can screw around with the lag of
4930          * other tasks.
4931          *
4932          * EEVDF: placement strategy #1 / #2
4933          */
4934         if (sched_feat(PLACE_LAG) && cfs_rq->nr_running) {
4935                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
4936                 unsigned long load;
4937
4938                 lag = se->vlag;
4939
4940                 /*
4941                  * If we want to place a task and preserve lag, we have to
4942                  * consider the effect of the new entity on the weighted
4943                  * average and compensate for this, otherwise lag can quickly
4944                  * evaporate.
4945                  *
4946                  * Lag is defined as:
4947                  *
4948                  *   lag_i = S - s_i = w_i * (V - v_i)
4949                  *
4950                  * To avoid the 'w_i' term all over the place, we only track
4951                  * the virtual lag:
4952                  *
4953                  *   vl_i = V - v_i <=> v_i = V - vl_i
4954                  *
4955                  * And we take V to be the weighted average of all v:
4956                  *
4957                  *   V = (\Sum w_j*v_j) / W
4958                  *
4959                  * Where W is: \Sum w_j
4960                  *
4961                  * Then, the weighted average after adding an entity with lag
4962                  * vl_i is given by:
4963                  *
4964                  *   V' = (\Sum w_j*v_j + w_i*v_i) / (W + w_i)
4965                  *      = (W*V + w_i*(V - vl_i)) / (W + w_i)
4966                  *      = (W*V + w_i*V - w_i*vl_i) / (W + w_i)
4967                  *      = (V*(W + w_i) - w_i*l) / (W + w_i)
4968                  *      = V - w_i*vl_i / (W + w_i)
4969                  *
4970                  * And the actual lag after adding an entity with vl_i is:
4971                  *
4972                  *   vl'_i = V' - v_i
4973                  *         = V - w_i*vl_i / (W + w_i) - (V - vl_i)
4974                  *         = vl_i - w_i*vl_i / (W + w_i)
4975                  *
4976                  * Which is strictly less than vl_i. So in order to preserve lag
4977                  * we should inflate the lag before placement such that the
4978                  * effective lag after placement comes out right.
4979                  *
4980                  * As such, invert the above relation for vl'_i to get the vl_i
4981                  * we need to use such that the lag after placement is the lag
4982                  * we computed before dequeue.
4983                  *
4984                  *   vl'_i = vl_i - w_i*vl_i / (W + w_i)
4985                  *         = ((W + w_i)*vl_i - w_i*vl_i) / (W + w_i)
4986                  *
4987                  *   (W + w_i)*vl'_i = (W + w_i)*vl_i - w_i*vl_i
4988                  *                   = W*vl_i
4989                  *
4990                  *   vl_i = (W + w_i)*vl'_i / W
4991                  */
4992                 load = cfs_rq->avg_load;
4993                 if (curr && curr->on_rq)
4994                         load += scale_load_down(curr->load.weight);
4995
4996                 lag *= load + scale_load_down(se->load.weight);
4997                 if (WARN_ON_ONCE(!load))
4998                         load = 1;
4999                 lag = div_s64(lag, load);
5000         }
5001
5002         se->vruntime = vruntime - lag;
5003
5004         /*
5005          * When joining the competition; the exisiting tasks will be,
5006          * on average, halfway through their slice, as such start tasks
5007          * off with half a slice to ease into the competition.
5008          */
5009         if (sched_feat(PLACE_DEADLINE_INITIAL) && (flags & ENQUEUE_INITIAL))
5010                 vslice /= 2;
5011
5012         /*
5013          * EEVDF: vd_i = ve_i + r_i/w_i
5014          */
5015         se->deadline = se->vruntime + vslice;
5016 }
5017
5018 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
5019 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq);
5020
5021 static inline bool cfs_bandwidth_used(void);
5022
5023 static void
5024 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
5025 {
5026         bool curr = cfs_rq->curr == se;
5027
5028         /*
5029          * If we're the current task, we must renormalise before calling
5030          * update_curr().
5031          */
5032         if (curr)
5033                 place_entity(cfs_rq, se, flags);
5034
5035         update_curr(cfs_rq);
5036
5037         /*
5038          * When enqueuing a sched_entity, we must:
5039          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
5040          *   - For group_entity, update its runnable_weight to reflect the new
5041          *     h_nr_running of its group cfs_rq.
5042          *   - For group_entity, update its weight to reflect the new share of
5043          *     its group cfs_rq
5044          *   - Add its new weight to cfs_rq->load.weight
5045          */
5046         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG | DO_ATTACH);
5047         se_update_runnable(se);
5048         /*
5049          * XXX update_load_avg() above will have attached us to the pelt sum;
5050          * but update_cfs_group() here will re-adjust the weight and have to
5051          * undo/redo all that. Seems wasteful.
5052          */
5053         update_cfs_group(se);
5054
5055         /*
5056          * XXX now that the entity has been re-weighted, and it's lag adjusted,
5057          * we can place the entity.
5058          */
5059         if (!curr)
5060                 place_entity(cfs_rq, se, flags);
5061
5062         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
5063
5064         /* Entity has migrated, no longer consider this task hot */
5065         if (flags & ENQUEUE_MIGRATED)
5066                 se->exec_start = 0;
5067
5068         check_schedstat_required();
5069         update_stats_enqueue_fair(cfs_rq, se, flags);
5070         if (!curr)
5071                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
5072         se->on_rq = 1;
5073
5074         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
5075                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
5076                 if (!throttled_hierarchy(cfs_rq)) {
5077                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
5078                 } else {
5079 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
5080                         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5081
5082                         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq) && !cfs_rq->throttled_clock)
5083                                 cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
5084                         if (!cfs_rq->throttled_clock_self)
5085                                 cfs_rq->throttled_clock_self = rq_clock(rq);
5086 #endif
5087                 }
5088         }
5089 }
5090
5091 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
5092 {
5093         for_each_sched_entity(se) {
5094                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5095                 if (cfs_rq->next != se)
5096                         break;
5097
5098                 cfs_rq->next = NULL;
5099         }
5100 }
5101
5102 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
5103 {
5104         if (cfs_rq->next == se)
5105                 __clear_buddies_next(se);
5106 }
5107
5108 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
5109
5110 static void
5111 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
5112 {
5113         int action = UPDATE_TG;
5114
5115         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)))
5116                 action |= DO_DETACH;
5117
5118         /*
5119          * Update run-time statistics of the 'current'.
5120          */
5121         update_curr(cfs_rq);
5122
5123         /*
5124          * When dequeuing a sched_entity, we must:
5125          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
5126          *   - For group_entity, update its runnable_weight to reflect the new
5127          *     h_nr_running of its group cfs_rq.
5128          *   - Subtract its previous weight from cfs_rq->load.weight.
5129          *   - For group entity, update its weight to reflect the new share
5130          *     of its group cfs_rq.
5131          */
5132         update_load_avg(cfs_rq, se, action);
5133         se_update_runnable(se);
5134
5135         update_stats_dequeue_fair(cfs_rq, se, flags);
5136
5137         clear_buddies(cfs_rq, se);
5138
5139         update_entity_lag(cfs_rq, se);
5140         if (se != cfs_rq->curr)
5141                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
5142         se->on_rq = 0;
5143         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
5144
5145         /* return excess runtime on last dequeue */
5146         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
5147
5148         update_cfs_group(se);
5149
5150         /*
5151          * Now advance min_vruntime if @se was the entity holding it back,
5152          * except when: DEQUEUE_SAVE && !DEQUEUE_MOVE, in this case we'll be
5153          * put back on, and if we advance min_vruntime, we'll be placed back
5154          * further than we started -- ie. we'll be penalized.
5155          */
5156         if ((flags & (DEQUEUE_SAVE | DEQUEUE_MOVE)) != DEQUEUE_SAVE)
5157                 update_min_vruntime(cfs_rq);
5158
5159         if (cfs_rq->nr_running == 0)
5160                 update_idle_cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
5161 }
5162
5163 static void
5164 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
5165 {
5166         clear_buddies(cfs_rq, se);
5167
5168         /* 'current' is not kept within the tree. */
5169         if (se->on_rq) {
5170                 /*
5171                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
5172                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
5173                  * runqueue.
5174                  */
5175                 update_stats_wait_end_fair(cfs_rq, se);
5176                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
5177                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5178                 /*
5179                  * HACK, stash a copy of deadline at the point of pick in vlag,
5180                  * which isn't used until dequeue.
5181                  */
5182                 se->vlag = se->deadline;
5183         }
5184
5185         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
5186         cfs_rq->curr = se;
5187
5188         /*
5189          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
5190          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
5191          * when there are only lesser-weight tasks around):
5192          */
5193         if (schedstat_enabled() &&
5194             rq_of(cfs_rq)->cfs.load.weight >= 2*se->load.weight) {
5195                 struct sched_statistics *stats;
5196
5197                 stats = __schedstats_from_se(se);
5198                 __schedstat_set(stats->slice_max,
5199                                 max((u64)stats->slice_max,
5200                                     se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime));
5201         }
5202
5203         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
5204 }
5205
5206 /*
5207  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
5208  * 1) keep things fair between processes/task groups
5209  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
5210  * 3) pick the "last" process, for cache locality
5211  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
5212  */
5213 static struct sched_entity *
5214 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
5215 {
5216         /*
5217          * Enabling NEXT_BUDDY will affect latency but not fairness.
5218          */
5219         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) &&
5220             cfs_rq->next && entity_eligible(cfs_rq, cfs_rq->next))
5221                 return cfs_rq->next;
5222
5223         return pick_eevdf(cfs_rq);
5224 }
5225
5226 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
5227
5228 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
5229 {
5230         /*
5231          * If still on the runqueue then deactivate_task()
5232          * was not called and update_curr() has to be done:
5233          */
5234         if (prev->on_rq)
5235                 update_curr(cfs_rq);
5236
5237         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
5238         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
5239
5240         if (prev->on_rq) {
5241                 update_stats_wait_start_fair(cfs_rq, prev);
5242                 /* Put 'current' back into the tree. */
5243                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
5244                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
5245                 update_load_avg(cfs_rq, prev, 0);
5246         }
5247         cfs_rq->curr = NULL;
5248 }
5249
5250 static void
5251 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
5252 {
5253         /*
5254          * Update run-time statistics of the 'current'.
5255          */
5256         update_curr(cfs_rq);
5257
5258         /*
5259          * Ensure that runnable average is periodically updated.
5260          */
5261         update_load_avg(cfs_rq, curr, UPDATE_TG);
5262         update_cfs_group(curr);
5263
5264 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
5265         /*
5266          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
5267          * validating it and just reschedule.
5268          */
5269         if (queued) {
5270                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
5271                 return;
5272         }
5273         /*
5274          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
5275          */
5276         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
5277                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
5278                 return;
5279 #endif
5280 }
5281
5282
5283 /**************************************************
5284  * CFS bandwidth control machinery
5285  */
5286
5287 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
5288
5289 #ifdef CONFIG_JUMP_LABEL
5290 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
5291
5292 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
5293 {
5294         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
5295 }
5296
5297 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
5298 {
5299         static_key_slow_inc_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
5300 }
5301
5302 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
5303 {
5304         static_key_slow_dec_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
5305 }
5306 #else /* CONFIG_JUMP_LABEL */
5307 static bool cfs_bandwidth_used(void)
5308 {
5309         return true;
5310 }
5311
5312 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
5313 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
5314 #endif /* CONFIG_JUMP_LABEL */
5315
5316 /*
5317  * default period for cfs group bandwidth.
5318  * default: 0.1s, units: nanoseconds
5319  */
5320 static inline u64 default_cfs_period(void)
5321 {
5322         return 100000000ULL;
5323 }
5324
5325 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
5326 {
5327         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
5328 }
5329
5330 /*
5331  * Replenish runtime according to assigned quota. We use sched_clock_cpu
5332  * directly instead of rq->clock to avoid adding additional synchronization
5333  * around rq->lock.
5334  *
5335  * requires cfs_b->lock
5336  */
5337 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5338 {
5339         s64 runtime;
5340
5341         if (unlikely(cfs_b->quota == RUNTIME_INF))
5342                 return;
5343
5344         cfs_b->runtime += cfs_b->quota;
5345         runtime = cfs_b->runtime_snap - cfs_b->runtime;
5346         if (runtime > 0) {
5347                 cfs_b->burst_time += runtime;
5348                 cfs_b->nr_burst++;
5349         }
5350
5351         cfs_b->runtime = min(cfs_b->runtime, cfs_b->quota + cfs_b->burst);
5352         cfs_b->runtime_snap = cfs_b->runtime;
5353 }
5354
5355 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
5356 {
5357         return &tg->cfs_bandwidth;
5358 }
5359
5360 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
5361 static int __assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
5362                                    struct cfs_rq *cfs_rq, u64 target_runtime)
5363 {
5364         u64 min_amount, amount = 0;
5365
5366         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
5367
5368         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
5369         min_amount = target_runtime - cfs_rq->runtime_remaining;
5370
5371         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
5372                 amount = min_amount;
5373         else {
5374                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
5375
5376                 if (cfs_b->runtime > 0) {
5377                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
5378                         cfs_b->runtime -= amount;
5379                         cfs_b->idle = 0;
5380                 }
5381         }
5382
5383         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
5384
5385         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
5386 }
5387
5388 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
5389 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5390 {
5391         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
5392         int ret;
5393
5394         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5395         ret = __assign_cfs_rq_runtime(cfs_b, cfs_rq, sched_cfs_bandwidth_slice());
5396         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5397
5398         return ret;
5399 }
5400
5401 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
5402 {
5403         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
5404         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
5405
5406         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
5407                 return;
5408
5409         if (cfs_rq->throttled)
5410                 return;
5411         /*
5412          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
5413          * hierarchy can be throttled
5414          */
5415         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
5416                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
5417 }
5418
5419 static __always_inline
5420 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
5421 {
5422         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
5423                 return;
5424
5425         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
5426 }
5427
5428 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
5429 {
5430         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
5431 }
5432
5433 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
5434 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
5435 {
5436         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
5437 }
5438
5439 /*
5440  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
5441  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
5442  * load-balance operations.
5443  */
5444 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
5445                                     int src_cpu, int dest_cpu)
5446 {
5447         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
5448
5449         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
5450         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
5451
5452         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
5453                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
5454 }
5455
5456 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
5457 {
5458         struct rq *rq = data;
5459         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5460
5461         cfs_rq->throttle_count--;
5462         if (!cfs_rq->throttle_count) {
5463                 cfs_rq->throttled_clock_pelt_time += rq_clock_pelt(rq) -
5464                                              cfs_rq->throttled_clock_pelt;
5465
5466                 /* Add cfs_rq with load or one or more already running entities to the list */
5467                 if (!cfs_rq_is_decayed(cfs_rq))
5468                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
5469
5470                 if (cfs_rq->throttled_clock_self) {
5471                         u64 delta = rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock_self;
5472
5473                         cfs_rq->throttled_clock_self = 0;
5474
5475                         if (SCHED_WARN_ON((s64)delta < 0))
5476                                 delta = 0;
5477
5478                         cfs_rq->throttled_clock_self_time += delta;
5479                 }
5480         }
5481
5482         return 0;
5483 }
5484
5485 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
5486 {
5487         struct rq *rq = data;
5488         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5489
5490         /* group is entering throttled state, stop time */
5491         if (!cfs_rq->throttle_count) {
5492                 cfs_rq->throttled_clock_pelt = rq_clock_pelt(rq);
5493                 list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
5494
5495                 SCHED_WARN_ON(cfs_rq->throttled_clock_self);
5496                 if (cfs_rq->nr_running)
5497                         cfs_rq->throttled_clock_self = rq_clock(rq);
5498         }
5499         cfs_rq->throttle_count++;
5500
5501         return 0;
5502 }
5503
5504 static bool throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
5505 {
5506         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5507         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
5508         struct sched_entity *se;
5509         long task_delta, idle_task_delta, dequeue = 1;
5510
5511         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5512         /* This will start the period timer if necessary */
5513         if (__assign_cfs_rq_runtime(cfs_b, cfs_rq, 1)) {
5514                 /*
5515                  * We have raced with bandwidth becoming available, and if we
5516                  * actually throttled the timer might not unthrottle us for an
5517                  * entire period. We additionally needed to make sure that any
5518                  * subsequent check_cfs_rq_runtime calls agree not to throttle
5519                  * us, as we may commit to do cfs put_prev+pick_next, so we ask
5520                  * for 1ns of runtime rather than just check cfs_b.
5521                  */
5522                 dequeue = 0;
5523         } else {
5524                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->throttled_list,
5525                                   &cfs_b->throttled_cfs_rq);
5526         }
5527         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5528
5529         if (!dequeue)
5530                 return false;  /* Throttle no longer required. */
5531
5532         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
5533
5534         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
5535         rcu_read_lock();
5536         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
5537         rcu_read_unlock();
5538
5539         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5540         idle_task_delta = cfs_rq->idle_h_nr_running;
5541         for_each_sched_entity(se) {
5542                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
5543                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
5544                 if (!se->on_rq)
5545                         goto done;
5546
5547                 dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
5548
5549                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
5550                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5551
5552                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
5553                 qcfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_task_delta;
5554
5555                 if (qcfs_rq->load.weight) {
5556                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
5557                         se = parent_entity(se);
5558                         break;
5559                 }
5560         }
5561
5562         for_each_sched_entity(se) {
5563                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
5564                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
5565                 if (!se->on_rq)
5566                         goto done;
5567
5568                 update_load_avg(qcfs_rq, se, 0);
5569                 se_update_runnable(se);
5570
5571                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
5572                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5573
5574                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
5575                 qcfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_task_delta;
5576         }
5577
5578         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
5579         sub_nr_running(rq, task_delta);
5580
5581 done:
5582         /*
5583          * Note: distribution will already see us throttled via the
5584          * throttled-list.  rq->lock protects completion.
5585          */
5586         cfs_rq->throttled = 1;
5587         SCHED_WARN_ON(cfs_rq->throttled_clock);
5588         if (cfs_rq->nr_running)
5589                 cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
5590         return true;
5591 }
5592
5593 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
5594 {
5595         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5596         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
5597         struct sched_entity *se;
5598         long task_delta, idle_task_delta;
5599
5600         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
5601
5602         cfs_rq->throttled = 0;
5603
5604         update_rq_clock(rq);
5605
5606         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5607         if (cfs_rq->throttled_clock) {
5608                 cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
5609                 cfs_rq->throttled_clock = 0;
5610         }
5611         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
5612         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5613
5614         /* update hierarchical throttle state */
5615         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
5616
5617         if (!cfs_rq->load.weight) {
5618                 if (!cfs_rq->on_list)
5619                         return;
5620                 /*
5621                  * Nothing to run but something to decay (on_list)?
5622                  * Complete the branch.
5623                  */
5624                 for_each_sched_entity(se) {
5625                         if (list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq_of(se)))
5626                                 break;
5627                 }
5628                 goto unthrottle_throttle;
5629         }
5630
5631         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5632         idle_task_delta = cfs_rq->idle_h_nr_running;
5633         for_each_sched_entity(se) {
5634                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
5635
5636                 if (se->on_rq)
5637                         break;
5638                 enqueue_entity(qcfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
5639
5640                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
5641                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5642
5643                 qcfs_rq->h_nr_running += task_delta;
5644                 qcfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
5645
5646                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5647                 if (cfs_rq_throttled(qcfs_rq))
5648                         goto unthrottle_throttle;
5649         }
5650
5651         for_each_sched_entity(se) {
5652                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
5653
5654                 update_load_avg(qcfs_rq, se, UPDATE_TG);
5655                 se_update_runnable(se);
5656
5657                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
5658                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5659
5660                 qcfs_rq->h_nr_running += task_delta;
5661                 qcfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
5662
5663                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5664                 if (cfs_rq_throttled(qcfs_rq))
5665                         goto unthrottle_throttle;
5666         }
5667
5668         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
5669         add_nr_running(rq, task_delta);
5670
5671 unthrottle_throttle:
5672         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
5673
5674         /* Determine whether we need to wake up potentially idle CPU: */
5675         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
5676                 resched_curr(rq);
5677 }
5678
5679 #ifdef CONFIG_SMP
5680 static void __cfsb_csd_unthrottle(void *arg)
5681 {
5682         struct cfs_rq *cursor, *tmp;
5683         struct rq *rq = arg;
5684         struct rq_flags rf;
5685
5686         rq_lock(rq, &rf);
5687
5688         /*
5689          * Iterating over the list can trigger several call to
5690          * update_rq_clock() in unthrottle_cfs_rq().
5691          * Do it once and skip the potential next ones.
5692          */
5693         update_rq_clock(rq);
5694         rq_clock_start_loop_update(rq);
5695
5696         /*
5697          * Since we hold rq lock we're safe from concurrent manipulation of
5698          * the CSD list. However, this RCU critical section annotates the
5699          * fact that we pair with sched_free_group_rcu(), so that we cannot
5700          * race with group being freed in the window between removing it
5701          * from the list and advancing to the next entry in the list.
5702          */
5703         rcu_read_lock();
5704
5705         list_for_each_entry_safe(cursor, tmp, &rq->cfsb_csd_list,
5706                                  throttled_csd_list) {
5707                 list_del_init(&cursor->throttled_csd_list);
5708
5709                 if (cfs_rq_throttled(cursor))
5710                         unthrottle_cfs_rq(cursor);
5711         }
5712
5713         rcu_read_unlock();
5714
5715         rq_clock_stop_loop_update(rq);
5716         rq_unlock(rq, &rf);
5717 }
5718
5719 static inline void __unthrottle_cfs_rq_async(struct cfs_rq *cfs_rq)
5720 {
5721         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5722         bool first;
5723
5724         if (rq == this_rq()) {
5725                 unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
5726                 return;
5727         }
5728
5729         /* Already enqueued */
5730         if (SCHED_WARN_ON(!list_empty(&cfs_rq->throttled_csd_list)))
5731                 return;
5732
5733         first = list_empty(&rq->cfsb_csd_list);
5734         list_add_tail(&cfs_rq->throttled_csd_list, &rq->cfsb_csd_list);
5735         if (first)
5736                 smp_call_function_single_async(cpu_of(rq), &rq->cfsb_csd);
5737 }
5738 #else
5739 static inline void __unthrottle_cfs_rq_async(struct cfs_rq *cfs_rq)
5740 {
5741         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
5742 }
5743 #endif
5744
5745 static void unthrottle_cfs_rq_async(struct cfs_rq *cfs_rq)
5746 {
5747         lockdep_assert_rq_held(rq_of(cfs_rq));
5748
5749         if (SCHED_WARN_ON(!cfs_rq_throttled(cfs_rq) ||
5750             cfs_rq->runtime_remaining <= 0))
5751                 return;
5752
5753         __unthrottle_cfs_rq_async(cfs_rq);
5754 }
5755
5756 static bool distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5757 {
5758         struct cfs_rq *local_unthrottle = NULL;
5759         int this_cpu = smp_processor_id();
5760         u64 runtime, remaining = 1;
5761         bool throttled = false;
5762         struct cfs_rq *cfs_rq;
5763         struct rq_flags rf;
5764         struct rq *rq;
5765
5766         rcu_read_lock();
5767         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
5768                                 throttled_list) {
5769                 rq = rq_of(cfs_rq);
5770
5771                 if (!remaining) {
5772                         throttled = true;
5773                         break;
5774                 }
5775
5776                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
5777                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5778                         goto next;
5779
5780 #ifdef CONFIG_SMP
5781                 /* Already queued for async unthrottle */
5782                 if (!list_empty(&cfs_rq->throttled_csd_list))
5783                         goto next;
5784 #endif
5785
5786                 /* By the above checks, this should never be true */
5787                 SCHED_WARN_ON(cfs_rq->runtime_remaining > 0);
5788
5789                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5790                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
5791                 if (runtime > cfs_b->runtime)
5792                         runtime = cfs_b->runtime;
5793                 cfs_b->runtime -= runtime;
5794                 remaining = cfs_b->runtime;
5795                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5796
5797                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
5798
5799                 /* we check whether we're throttled above */
5800                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0) {
5801                         if (cpu_of(rq) != this_cpu ||
5802                             SCHED_WARN_ON(local_unthrottle))
5803                                 unthrottle_cfs_rq_async(cfs_rq);
5804                         else
5805                                 local_unthrottle = cfs_rq;
5806                 } else {
5807                         throttled = true;
5808                 }
5809
5810 next:
5811                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
5812         }
5813         rcu_read_unlock();
5814
5815         if (local_unthrottle) {
5816                 rq = cpu_rq(this_cpu);
5817                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
5818                 if (cfs_rq_throttled(local_unthrottle))
5819                         unthrottle_cfs_rq(local_unthrottle);
5820                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
5821         }
5822
5823         return throttled;
5824 }
5825
5826 /*
5827  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
5828  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
5829  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
5830  * used to track this state.
5831  */
5832 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun, unsigned long flags)
5833 {
5834         int throttled;
5835
5836         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
5837         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
5838                 goto out_deactivate;
5839
5840         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
5841         cfs_b->nr_periods += overrun;
5842
5843         /* Refill extra burst quota even if cfs_b->idle */
5844         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
5845
5846         /*
5847          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
5848          * we're going inactive then everything else can be deferred
5849          */
5850         if (cfs_b->idle && !throttled)
5851                 goto out_deactivate;
5852
5853         if (!throttled) {
5854                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
5855                 cfs_b->idle = 1;
5856                 return 0;
5857         }
5858
5859         /* account preceding periods in which throttling occurred */
5860         cfs_b->nr_throttled += overrun;
5861
5862         /*
5863          * This check is repeated as we release cfs_b->lock while we unthrottle.
5864          */
5865         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
5866                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5867                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
5868                 throttled = distribute_cfs_runtime(cfs_b);
5869                 raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
5870         }
5871
5872         /*
5873          * While we are ensured activity in the period following an
5874          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
5875          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
5876          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
5877          */
5878         cfs_b->idle = 0;
5879
5880         return 0;
5881
5882 out_deactivate:
5883         return 1;
5884 }
5885
5886 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
5887 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
5888 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
5889 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
5890 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
5891 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
5892
5893 /*
5894  * Are we near the end of the current quota period?
5895  *
5896  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
5897  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
5898  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
5899  */
5900 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
5901 {
5902         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
5903         s64 remaining;
5904
5905         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
5906         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
5907                 return 1;
5908
5909         /* is a quota refresh about to occur? */
5910         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
5911         if (remaining < (s64)min_expire)
5912                 return 1;
5913
5914         return 0;
5915 }
5916
5917 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5918 {
5919         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
5920
5921         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
5922         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
5923                 return;
5924
5925         /* don't push forwards an existing deferred unthrottle */
5926         if (cfs_b->slack_started)
5927                 return;
5928         cfs_b->slack_started = true;
5929
5930         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
5931                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
5932                         HRTIMER_MODE_REL);
5933 }
5934
5935 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
5936 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5937 {
5938         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
5939         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
5940
5941         if (slack_runtime <= 0)
5942                 return;
5943
5944         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5945         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF) {
5946                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
5947
5948                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
5949                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
5950                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
5951                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
5952         }
5953         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5954
5955         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
5956         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
5957 }
5958
5959 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5960 {
5961         if (!cfs_bandwidth_used())
5962                 return;
5963
5964         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
5965                 return;
5966
5967         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
5968 }
5969
5970 /*
5971  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
5972  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
5973  */
5974 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5975 {
5976         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
5977         unsigned long flags;
5978
5979         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
5980         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
5981         cfs_b->slack_started = false;
5982
5983         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
5984                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5985                 return;
5986         }
5987
5988         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
5989                 runtime = cfs_b->runtime;
5990
5991         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5992
5993         if (!runtime)
5994                 return;
5995
5996         distribute_cfs_runtime(cfs_b);
5997 }
5998
5999 /*
6000  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
6001  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
6002  * runtime as update_curr() throttling can not trigger until it's on-rq.
6003  */
6004 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
6005 {
6006         if (!cfs_bandwidth_used())
6007                 return;
6008
6009         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
6010         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
6011                 return;
6012
6013         /* ensure the group is not already throttled */
6014         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6015                 return;
6016
6017         /* update runtime allocation */
6018         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
6019         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
6020                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
6021 }
6022
6023 static void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu)
6024 {
6025         struct cfs_rq *pcfs_rq, *cfs_rq;
6026
6027         if (!cfs_bandwidth_used())
6028                 return;
6029
6030         if (!tg->parent)
6031                 return;
6032
6033         cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
6034         pcfs_rq = tg->parent->cfs_rq[cpu];
6035
6036         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
6037         cfs_rq->throttled_clock_pelt = rq_clock_pelt(cpu_rq(cpu));
6038 }
6039
6040 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
6041 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
6042 {
6043         if (!cfs_bandwidth_used())
6044                 return false;
6045
6046         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
6047                 return false;
6048
6049         /*
6050          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
6051          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
6052          */
6053         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6054                 return true;
6055
6056         return throttle_cfs_rq(cfs_rq);
6057 }
6058
6059 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
6060 {
6061         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
6062                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
6063
6064         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
6065
6066         return HRTIMER_NORESTART;
6067 }
6068
6069 extern const u64 max_cfs_quota_period;
6070
6071 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
6072 {
6073         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
6074                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
6075         unsigned long flags;
6076         int overrun;
6077         int idle = 0;
6078         int count = 0;
6079
6080         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
6081         for (;;) {
6082                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
6083                 if (!overrun)
6084                         break;
6085
6086                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun, flags);
6087
6088                 if (++count > 3) {
6089                         u64 new, old = ktime_to_ns(cfs_b->period);
6090
6091                         /*
6092                          * Grow period by a factor of 2 to avoid losing precision.
6093                          * Precision loss in the quota/period ratio can cause __cfs_schedulable
6094                          * to fail.
6095                          */
6096                         new = old * 2;
6097                         if (new < max_cfs_quota_period) {
6098                                 cfs_b->period = ns_to_ktime(new);
6099                                 cfs_b->quota *= 2;
6100                                 cfs_b->burst *= 2;
6101
6102                                 pr_warn_ratelimited(
6103         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, scaling up (new cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
6104                                         smp_processor_id(),
6105                                         div_u64(new, NSEC_PER_USEC),
6106                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
6107                         } else {
6108                                 pr_warn_ratelimited(
6109         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, but cannot scale up without losing precision (cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
6110                                         smp_processor_id(),
6111                                         div_u64(old, NSEC_PER_USEC),
6112                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
6113                         }
6114
6115                         /* reset count so we don't come right back in here */
6116                         count = 0;
6117                 }
6118         }
6119         if (idle)
6120                 cfs_b->period_active = 0;
6121         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
6122
6123         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
6124 }
6125
6126 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b, struct cfs_bandwidth *parent)
6127 {
6128         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
6129         cfs_b->runtime = 0;
6130         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
6131         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
6132         cfs_b->burst = 0;
6133         cfs_b->hierarchical_quota = parent ? parent->hierarchical_quota : RUNTIME_INF;
6134
6135         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
6136         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
6137         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
6138
6139         /* Add a random offset so that timers interleave */
6140         hrtimer_set_expires(&cfs_b->period_timer,
6141                             get_random_u32_below(cfs_b->period));
6142         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
6143         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
6144         cfs_b->slack_started = false;
6145 }
6146
6147 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
6148 {
6149         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
6150         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
6151 #ifdef CONFIG_SMP
6152         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_csd_list);
6153 #endif
6154 }
6155
6156 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
6157 {
6158         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
6159
6160         if (cfs_b->period_active)
6161                 return;
6162
6163         cfs_b->period_active = 1;
6164         hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
6165         hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
6166 }
6167
6168 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
6169 {
6170         int __maybe_unused i;
6171
6172         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
6173         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
6174                 return;
6175
6176         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
6177         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
6178
6179         /*
6180          * It is possible that we still have some cfs_rq's pending on a CSD
6181          * list, though this race is very rare. In order for this to occur, we
6182          * must have raced with the last task leaving the group while there
6183          * exist throttled cfs_rq(s), and the period_timer must have queued the
6184          * CSD item but the remote cpu has not yet processed it. To handle this,
6185          * we can simply flush all pending CSD work inline here. We're
6186          * guaranteed at this point that no additional cfs_rq of this group can
6187          * join a CSD list.
6188          */
6189 #ifdef CONFIG_SMP
6190         for_each_possible_cpu(i) {
6191                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
6192                 unsigned long flags;
6193
6194                 if (list_empty(&rq->cfsb_csd_list))
6195                         continue;
6196
6197                 local_irq_save(flags);
6198                 __cfsb_csd_unthrottle(rq);
6199                 local_irq_restore(flags);
6200         }
6201 #endif
6202 }
6203
6204 /*
6205  * Both these CPU hotplug callbacks race against unregister_fair_sched_group()
6206  *
6207  * The race is harmless, since modifying bandwidth settings of unhooked group
6208  * bits doesn't do much.
6209  */
6210
6211 /* cpu online callback */
6212 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
6213 {
6214         struct task_group *tg;
6215
6216         lockdep_assert_rq_held(rq);
6217
6218         rcu_read_lock();
6219         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
6220                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &tg->cfs_bandwidth;
6221                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
6222
6223                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
6224                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
6225                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
6226         }
6227         rcu_read_unlock();
6228 }
6229
6230 /* cpu offline callback */
6231 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
6232 {
6233         struct task_group *tg;
6234
6235         lockdep_assert_rq_held(rq);
6236
6237         /*
6238          * The rq clock has already been updated in the
6239          * set_rq_offline(), so we should skip updating
6240          * the rq clock again in unthrottle_cfs_rq().
6241          */
6242         rq_clock_start_loop_update(rq);
6243
6244         rcu_read_lock();
6245         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
6246                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
6247
6248                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
6249                         continue;
6250
6251                 /*
6252                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
6253                  * there's some valid quota amount
6254                  */
6255                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
6256                 /*
6257                  * Offline rq is schedulable till CPU is completely disabled
6258                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
6259                  */
6260                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
6261
6262                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6263                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
6264         }
6265         rcu_read_unlock();
6266
6267         rq_clock_stop_loop_update(rq);
6268 }
6269
6270 bool cfs_task_bw_constrained(struct task_struct *p)
6271 {
6272         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
6273
6274         if (!cfs_bandwidth_used())
6275                 return false;
6276
6277         if (cfs_rq->runtime_enabled ||
6278             tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg)->hierarchical_quota != RUNTIME_INF)
6279                 return true;
6280
6281         return false;
6282 }
6283
6284 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
6285 /* called from pick_next_task_fair() */
6286 static void sched_fair_update_stop_tick(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6287 {
6288         int cpu = cpu_of(rq);
6289
6290         if (!sched_feat(HZ_BW) || !cfs_bandwidth_used())
6291                 return;
6292
6293         if (!tick_nohz_full_cpu(cpu))
6294                 return;
6295
6296         if (rq->nr_running != 1)
6297                 return;
6298
6299         /*
6300          *  We know there is only one task runnable and we've just picked it. The
6301          *  normal enqueue path will have cleared TICK_DEP_BIT_SCHED if we will
6302          *  be otherwise able to stop the tick. Just need to check if we are using
6303          *  bandwidth control.
6304          */
6305         if (cfs_task_bw_constrained(p))
6306                 tick_nohz_dep_set_cpu(cpu, TICK_DEP_BIT_SCHED);
6307 }
6308 #endif
6309
6310 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
6311
6312 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
6313 {
6314         return false;
6315 }
6316
6317 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
6318 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
6319 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
6320 static inline void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu) {}
6321 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
6322
6323 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
6324 {
6325         return 0;
6326 }
6327
6328 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
6329 {
6330         return 0;
6331 }
6332
6333 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
6334                                     int src_cpu, int dest_cpu)
6335 {
6336         return 0;
6337 }
6338
6339 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6340 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b, struct cfs_bandwidth *parent) {}
6341 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
6342 #endif
6343
6344 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
6345 {
6346         return NULL;
6347 }
6348 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
6349 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
6350 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
6351 #ifdef CONFIG_CGROUP_SCHED
6352 bool cfs_task_bw_constrained(struct task_struct *p)
6353 {
6354         return false;
6355 }
6356 #endif
6357 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
6358
6359 #if !defined(CONFIG_CFS_BANDWIDTH) || !defined(CONFIG_NO_HZ_FULL)
6360 static inline void sched_fair_update_stop_tick(struct rq *rq, struct task_struct *p) {}
6361 #endif
6362
6363 /**************************************************
6364  * CFS operations on tasks:
6365  */
6366
6367 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
6368 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6369 {
6370         struct sched_entity *se = &p->se;
6371
6372         SCHED_WARN_ON(task_rq(p) != rq);
6373
6374         if (rq->cfs.h_nr_running > 1) {
6375                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
6376                 u64 slice = se->slice;
6377                 s64 delta = slice - ran;
6378
6379                 if (delta < 0) {
6380                         if (task_current(rq, p))
6381                                 resched_curr(rq);
6382                         return;
6383                 }
6384                 hrtick_start(rq, delta);
6385         }
6386 }
6387
6388 /*
6389  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
6390  * current task is from our class and nr_running is low enough
6391  * to matter.
6392  */
6393 static void hrtick_update(struct rq *rq)
6394 {
6395         struct task_struct *curr = rq->curr;
6396
6397         if (!hrtick_enabled_fair(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
6398                 return;
6399
6400         hrtick_start_fair(rq, curr);
6401 }
6402 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
6403 static inline void
6404 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6405 {
6406 }
6407
6408 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
6409 {
6410 }
6411 #endif
6412
6413 #ifdef CONFIG_SMP
6414 static inline bool cpu_overutilized(int cpu)
6415 {
6416         unsigned long rq_util_min = uclamp_rq_get(cpu_rq(cpu), UCLAMP_MIN);
6417         unsigned long rq_util_max = uclamp_rq_get(cpu_rq(cpu), UCLAMP_MAX);
6418
6419         /* Return true only if the utilization doesn't fit CPU's capacity */
6420         return !util_fits_cpu(cpu_util_cfs(cpu), rq_util_min, rq_util_max, cpu);
6421 }
6422
6423 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq)
6424 {
6425         if (!READ_ONCE(rq->rd->overutilized) && cpu_overutilized(rq->cpu)) {
6426                 WRITE_ONCE(rq->rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
6427                 trace_sched_overutilized_tp(rq->rd, SG_OVERUTILIZED);
6428         }
6429 }
6430 #else
6431 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq) { }
6432 #endif
6433
6434 /* Runqueue only has SCHED_IDLE tasks enqueued */
6435 static int sched_idle_rq(struct rq *rq)
6436 {
6437         return unlikely(rq->nr_running == rq->cfs.idle_h_nr_running &&
6438                         rq->nr_running);
6439 }
6440
6441 #ifdef CONFIG_SMP
6442 static int sched_idle_cpu(int cpu)
6443 {
6444         return sched_idle_rq(cpu_rq(cpu));
6445 }
6446 #endif
6447
6448 /*
6449  * The enqueue_task method is called before nr_running is
6450  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
6451  * then put the task into the rbtree:
6452  */
6453 static void
6454 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
6455 {
6456         struct cfs_rq *cfs_rq;
6457         struct sched_entity *se = &p->se;
6458         int idle_h_nr_running = task_has_idle_policy(p);
6459         int task_new = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP);
6460
6461         /*
6462          * The code below (indirectly) updates schedutil which looks at
6463          * the cfs_rq utilization to select a frequency.
6464          * Let's add the task's estimated utilization to the cfs_rq's
6465          * estimated utilization, before we update schedutil.
6466          */
6467         util_est_enqueue(&rq->cfs, p);
6468
6469         /*
6470          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
6471          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
6472          * passed.
6473          */
6474         if (p->in_iowait)
6475                 cpufreq_update_util(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
6476
6477         for_each_sched_entity(se) {
6478                 if (se->on_rq)
6479                         break;
6480                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6481                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
6482
6483                 cfs_rq->h_nr_running++;
6484                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_h_nr_running;
6485
6486                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
6487                         idle_h_nr_running = 1;
6488
6489                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
6490                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6491                         goto enqueue_throttle;
6492
6493                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
6494         }
6495
6496         for_each_sched_entity(se) {
6497                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6498
6499                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
6500                 se_update_runnable(se);
6501                 update_cfs_group(se);
6502
6503                 cfs_rq->h_nr_running++;
6504                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_h_nr_running;
6505
6506                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
6507                         idle_h_nr_running = 1;
6508
6509                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
6510                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6511                         goto enqueue_throttle;
6512         }
6513
6514         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
6515         add_nr_running(rq, 1);
6516
6517         /*
6518          * Since new tasks are assigned an initial util_avg equal to
6519          * half of the spare capacity of their CPU, tiny tasks have the
6520          * ability to cross the overutilized threshold, which will
6521          * result in the load balancer ruining all the task placement
6522          * done by EAS. As a way to mitigate that effect, do not account
6523          * for the first enqueue operation of new tasks during the
6524          * overutilized flag detection.
6525          *
6526          * A better way of solving this problem would be to wait for
6527          * the PELT signals of tasks to converge before taking them
6528          * into account, but that is not straightforward to implement,
6529          * and the following generally works well enough in practice.
6530          */
6531         if (!task_new)
6532                 update_overutilized_status(rq);
6533
6534 enqueue_throttle:
6535         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
6536
6537         hrtick_update(rq);
6538 }
6539
6540 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
6541
6542 /*
6543  * The dequeue_task method is called before nr_running is
6544  * decreased. We remove the task from the rbtree and
6545  * update the fair scheduling stats:
6546  */
6547 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
6548 {
6549         struct cfs_rq *cfs_rq;
6550         struct sched_entity *se = &p->se;
6551         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
6552         int idle_h_nr_running = task_has_idle_policy(p);
6553         bool was_sched_idle = sched_idle_rq(rq);
6554
6555         util_est_dequeue(&rq->cfs, p);
6556
6557         for_each_sched_entity(se) {
6558                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6559                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
6560
6561                 cfs_rq->h_nr_running--;
6562                 cfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_h_nr_running;
6563
6564                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
6565                         idle_h_nr_running = 1;
6566
6567                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
6568                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6569                         goto dequeue_throttle;
6570
6571                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
6572                 if (cfs_rq->load.weight) {
6573                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
6574                         se = parent_entity(se);
6575                         /*
6576                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
6577                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
6578                          */
6579                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
6580                                 set_next_buddy(se);
6581                         break;
6582                 }
6583                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
6584         }
6585
6586         for_each_sched_entity(se) {
6587                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6588
6589                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
6590                 se_update_runnable(se);
6591                 update_cfs_group(se);
6592
6593                 cfs_rq->h_nr_running--;
6594                 cfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_h_nr_running;
6595
6596                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
6597                         idle_h_nr_running = 1;
6598
6599                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
6600                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6601                         goto dequeue_throttle;
6602
6603         }
6604
6605         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
6606         sub_nr_running(rq, 1);
6607
6608         /* balance early to pull high priority tasks */
6609         if (unlikely(!was_sched_idle && sched_idle_rq(rq)))
6610                 rq->next_balance = jiffies;
6611
6612 dequeue_throttle:
6613         util_est_update(&rq->cfs, p, task_sleep);
6614         hrtick_update(rq);
6615 }
6616
6617 #ifdef CONFIG_SMP
6618
6619 /* Working cpumask for: load_balance, load_balance_newidle. */
6620 static DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
6621 static DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, select_rq_mask);
6622
6623 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
6624
6625 static struct {
6626         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
6627         atomic_t nr_cpus;
6628         int has_blocked;                /* Idle CPUS has blocked load */
6629         int needs_update;               /* Newly idle CPUs need their next_balance collated */
6630         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
6631         unsigned long next_blocked;     /* Next update of blocked load in jiffies */
6632 } nohz ____cacheline_aligned;
6633
6634 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
6635
6636 static unsigned long cpu_load(struct rq *rq)
6637 {
6638         return cfs_rq_load_avg(&rq->cfs);
6639 }
6640
6641 /*
6642  * cpu_load_without - compute CPU load without any contributions from *p
6643  * @cpu: the CPU which load is requested
6644  * @p: the task which load should be discounted
6645  *
6646  * The load of a CPU is defined by the load of tasks currently enqueued on that
6647  * CPU as well as tasks which are currently sleeping after an execution on that
6648  * CPU.
6649  *
6650  * This method returns the load of the specified CPU by discounting the load of
6651  * the specified task, whenever the task is currently contributing to the CPU
6652  * load.
6653  */
6654 static unsigned long cpu_load_without(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6655 {
6656         struct cfs_rq *cfs_rq;
6657         unsigned int load;
6658
6659         /* Task has no contribution or is new */
6660         if (cpu_of(rq) != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
6661                 return cpu_load(rq);
6662
6663         cfs_rq = &rq->cfs;
6664         load = READ_ONCE(cfs_rq->avg.load_avg);
6665
6666         /* Discount task's util from CPU's util */
6667         lsub_positive(&load, task_h_load(p));
6668
6669         return load;
6670 }
6671
6672 static unsigned long cpu_runnable(struct rq *rq)
6673 {
6674         return cfs_rq_runnable_avg(&rq->cfs);
6675 }
6676
6677 static unsigned long cpu_runnable_without(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6678 {
6679         struct cfs_rq *cfs_rq;
6680         unsigned int runnable;
6681
6682         /* Task has no contribution or is new */
6683         if (cpu_of(rq) != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
6684                 return cpu_runnable(rq);
6685
6686         cfs_rq = &rq->cfs;
6687         runnable = READ_ONCE(cfs_rq->avg.runnable_avg);
6688
6689         /* Discount task's runnable from CPU's runnable */
6690         lsub_positive(&runnable, p->se.avg.runnable_avg);
6691
6692         return runnable;
6693 }
6694
6695 static unsigned long capacity_of(int cpu)
6696 {
6697         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
6698 }
6699
6700 static void record_wakee(struct task_struct *p)
6701 {
6702         /*
6703          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
6704          * jiffy will not have built up many flips.
6705          */
6706         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
6707                 current->wakee_flips >>= 1;
6708                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
6709         }
6710
6711         if (current->last_wakee != p) {
6712                 current->last_wakee = p;
6713                 current->wakee_flips++;
6714         }
6715 }
6716
6717 /*
6718  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
6719  *
6720  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
6721  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
6722  *
6723  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
6724  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
6725  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
6726  *
6727  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
6728  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
6729  *
6730  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
6731  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
6732  * socket size.
6733  */
6734 static int wake_wide(struct task_struct *p)
6735 {
6736         unsigned int master = current->wakee_flips;
6737         unsigned int slave = p->wakee_flips;
6738         int factor = __this_cpu_read(sd_llc_size);
6739
6740         if (master < slave)
6741                 swap(master, slave);
6742         if (slave < factor || master < slave * factor)
6743                 return 0;
6744         return 1;
6745 }
6746
6747 /*
6748  * The purpose of wake_affine() is to quickly determine on which CPU we can run
6749  * soonest. For the purpose of speed we only consider the waking and previous
6750  * CPU.
6751  *
6752  * wake_affine_idle() - only considers 'now', it check if the waking CPU is
6753  *                      cache-affine and is (or will be) idle.
6754  *
6755  * wake_affine_weight() - considers the weight to reflect the average
6756  *                        scheduling latency of the CPUs. This seems to work
6757  *                        for the overloaded case.
6758  */
6759 static int
6760 wake_affine_idle(int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
6761 {
6762         /*
6763          * If this_cpu is idle, it implies the wakeup is from interrupt
6764          * context. Only allow the move if cache is shared. Otherwise an
6765          * interrupt intensive workload could force all tasks onto one
6766          * node depending on the IO topology or IRQ affinity settings.
6767          *
6768          * If the prev_cpu is idle and cache affine then avoid a migration.
6769          * There is no guarantee that the cache hot data from an interrupt
6770          * is more important than cache hot data on the prev_cpu and from
6771          * a cpufreq perspective, it's better to have higher utilisation
6772          * on one CPU.
6773          */
6774         if (available_idle_cpu(this_cpu) && cpus_share_cache(this_cpu, prev_cpu))
6775                 return available_idle_cpu(prev_cpu) ? prev_cpu : this_cpu;
6776
6777         if (sync && cpu_rq(this_cpu)->nr_running == 1)
6778                 return this_cpu;
6779
6780         if (available_idle_cpu(prev_cpu))
6781                 return prev_cpu;
6782
6783         return nr_cpumask_bits;
6784 }
6785
6786 static int
6787 wake_affine_weight(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
6788                    int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
6789 {
6790         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
6791         unsigned long task_load;
6792
6793         this_eff_load = cpu_load(cpu_rq(this_cpu));
6794
6795         if (sync) {
6796                 unsigned long current_load = task_h_load(current);
6797
6798                 if (current_load > this_eff_load)
6799                         return this_cpu;
6800
6801                 this_eff_load -= current_load;
6802         }
6803
6804         task_load = task_h_load(p);
6805
6806         this_eff_load += task_load;
6807         if (sched_feat(WA_BIAS))
6808                 this_eff_load *= 100;
6809         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
6810
6811         prev_eff_load = cpu_load(cpu_rq(prev_cpu));
6812         prev_eff_load -= task_load;
6813         if (sched_feat(WA_BIAS))
6814                 prev_eff_load *= 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
6815         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
6816
6817         /*
6818          * If sync, adjust the weight of prev_eff_load such that if
6819          * prev_eff == this_eff that select_idle_sibling() will consider
6820          * stacking the wakee on top of the waker if no other CPU is
6821          * idle.
6822          */
6823         if (sync)
6824                 prev_eff_load += 1;
6825
6826         return this_eff_load < prev_eff_load ? this_cpu : nr_cpumask_bits;
6827 }
6828
6829 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
6830                        int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
6831 {
6832         int target = nr_cpumask_bits;
6833
6834         if (sched_feat(WA_IDLE))
6835                 target = wake_affine_idle(this_cpu, prev_cpu, sync);
6836
6837         if (sched_feat(WA_WEIGHT) && target == nr_cpumask_bits)
6838                 target = wake_affine_weight(sd, p, this_cpu, prev_cpu, sync);
6839
6840         schedstat_inc(p->stats.nr_wakeups_affine_attempts);
6841         if (target != this_cpu)
6842                 return prev_cpu;
6843
6844         schedstat_inc(sd->ttwu_move_affine);
6845         schedstat_inc(p->stats.nr_wakeups_affine);
6846         return target;
6847 }
6848
6849 static struct sched_group *
6850 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int this_cpu);
6851
6852 /*
6853  * find_idlest_group_cpu - find the idlest CPU among the CPUs in the group.
6854  */
6855 static int
6856 find_idlest_group_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
6857 {
6858         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
6859         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
6860         u64 latest_idle_timestamp = 0;
6861         int least_loaded_cpu = this_cpu;
6862         int shallowest_idle_cpu = -1;
6863         int i;
6864
6865         /* Check if we have any choice: */
6866         if (group->group_weight == 1)
6867                 return cpumask_first(sched_group_span(group));
6868
6869         /* Traverse only the allowed CPUs */
6870         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), p->cpus_ptr) {
6871                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
6872
6873                 if (!sched_core_cookie_match(rq, p))
6874                         continue;
6875
6876                 if (sched_idle_cpu(i))
6877                         return i;
6878
6879                 if (available_idle_cpu(i)) {
6880                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
6881                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
6882                                 /*
6883                                  * We give priority to a CPU whose idle state
6884                                  * has the smallest exit latency irrespective
6885                                  * of any idle timestamp.
6886                                  */
6887                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
6888                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
6889                                 shallowest_idle_cpu = i;
6890                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
6891                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
6892                                 /*
6893                                  * If equal or no active idle state, then
6894                                  * the most recently idled CPU might have
6895                                  * a warmer cache.
6896                                  */
6897                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
6898                                 shallowest_idle_cpu = i;
6899                         }
6900                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
6901                         load = cpu_load(cpu_rq(i));
6902                         if (load < min_load) {
6903                                 min_load = load;
6904                                 least_loaded_cpu = i;
6905                         }
6906                 }
6907         }
6908
6909         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
6910 }
6911
6912 static inline int find_idlest_cpu(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
6913                                   int cpu, int prev_cpu, int sd_flag)
6914 {
6915         int new_cpu = cpu;
6916
6917         if (!cpumask_intersects(sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr))
6918                 return prev_cpu;
6919
6920         /*
6921          * We need task's util for cpu_util_without, sync it up to
6922          * prev_cpu's last_update_time.
6923          */
6924         if (!(sd_flag & SD_BALANCE_FORK))
6925                 sync_entity_load_avg(&p->se);
6926
6927         while (sd) {
6928                 struct sched_group *group;
6929                 struct sched_domain *tmp;
6930                 int weight;
6931
6932                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
6933                         sd = sd->child;
6934                         continue;
6935                 }
6936
6937                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu);
6938                 if (!group) {
6939                         sd = sd->child;
6940                         continue;
6941                 }
6942
6943                 new_cpu = find_idlest_group_cpu(group, p, cpu);
6944                 if (new_cpu == cpu) {
6945                         /* Now try balancing at a lower domain level of 'cpu': */
6946                         sd = sd->child;
6947                         continue;
6948                 }
6949
6950                 /* Now try balancing at a lower domain level of 'new_cpu': */
6951                 cpu = new_cpu;
6952                 weight = sd->span_weight;
6953                 sd = NULL;
6954                 for_each_domain(cpu, tmp) {
6955                         if (weight <= tmp->span_weight)
6956                                 break;
6957                         if (tmp->flags & sd_flag)
6958                                 sd = tmp;
6959                 }
6960         }
6961
6962         return new_cpu;
6963 }
6964
6965 static inline int __select_idle_cpu(int cpu, struct task_struct *p)
6966 {
6967         if ((available_idle_cpu(cpu) || sched_idle_cpu(cpu)) &&
6968             sched_cpu_cookie_match(cpu_rq(cpu), p))
6969                 return cpu;
6970
6971         return -1;
6972 }
6973
6974 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
6975 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(sched_smt_present);
6976 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_smt_present);
6977
6978 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
6979 {
6980         struct sched_domain_shared *sds;
6981
6982         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
6983         if (sds)
6984                 WRITE_ONCE(sds->has_idle_cores, val);
6985 }
6986
6987 static inline bool test_idle_cores(int cpu)
6988 {
6989         struct sched_domain_shared *sds;
6990
6991         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
6992         if (sds)
6993                 return READ_ONCE(sds->has_idle_cores);
6994
6995         return false;
6996 }
6997
6998 /*
6999  * Scans the local SMT mask to see if the entire core is idle, and records this
7000  * information in sd_llc_shared->has_idle_cores.
7001  *
7002  * Since SMT siblings share all cache levels, inspecting this limited remote
7003  * state should be fairly cheap.
7004  */
7005 void __update_idle_core(struct rq *rq)
7006 {
7007         int core = cpu_of(rq);
7008         int cpu;
7009
7010         rcu_read_lock();
7011         if (test_idle_cores(core))
7012                 goto unlock;
7013
7014         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
7015                 if (cpu == core)
7016                         continue;
7017
7018                 if (!available_idle_cpu(cpu))
7019                         goto unlock;
7020         }
7021
7022         set_idle_cores(core, 1);
7023 unlock:
7024         rcu_read_unlock();
7025 }
7026
7027 /*
7028  * Scan the entire LLC domain for idle cores; this dynamically switches off if
7029  * there are no idle cores left in the system; tracked through
7030  * sd_llc->shared->has_idle_cores and enabled through update_idle_core() above.
7031  */
7032 static int select_idle_core(struct task_struct *p, int core, struct cpumask *cpus, int *idle_cpu)
7033 {
7034         bool idle = true;
7035         int cpu;
7036
7037         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
7038                 if (!available_idle_cpu(cpu)) {
7039                         idle = false;
7040                         if (*idle_cpu == -1) {
7041                                 if (sched_idle_cpu(cpu) && cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr)) {
7042                                         *idle_cpu = cpu;
7043                                         break;
7044                                 }
7045                                 continue;
7046                         }
7047                         break;
7048                 }
7049                 if (*idle_cpu == -1 && cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
7050                         *idle_cpu = cpu;
7051         }
7052
7053         if (idle)
7054                 return core;
7055
7056         cpumask_andnot(cpus, cpus, cpu_smt_mask(core));
7057         return -1;
7058 }
7059
7060 /*
7061  * Scan the local SMT mask for idle CPUs.
7062  */
7063 static int select_idle_smt(struct task_struct *p, int target)
7064 {
7065         int cpu;
7066
7067         for_each_cpu_and(cpu, cpu_smt_mask(target), p->cpus_ptr) {
7068                 if (cpu == target)
7069                         continue;
7070                 if (available_idle_cpu(cpu) || sched_idle_cpu(cpu))
7071                         return cpu;
7072         }
7073
7074         return -1;
7075 }
7076
7077 #else /* CONFIG_SCHED_SMT */
7078
7079 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
7080 {
7081 }
7082
7083 static inline bool test_idle_cores(int cpu)
7084 {
7085         return false;
7086 }
7087
7088 static inline int select_idle_core(struct task_struct *p, int core, struct cpumask *cpus, int *idle_cpu)
7089 {
7090         return __select_idle_cpu(core, p);
7091 }
7092
7093 static inline int select_idle_smt(struct task_struct *p, int target)
7094 {
7095         return -1;
7096 }
7097
7098 #endif /* CONFIG_SCHED_SMT */
7099
7100 /*
7101  * Scan the LLC domain for idle CPUs; this is dynamically regulated by
7102  * comparing the average scan cost (tracked in sd->avg_scan_cost) against the
7103  * average idle time for this rq (as found in rq->avg_idle).
7104  */
7105 static int select_idle_cpu(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, bool has_idle_core, int target)
7106 {
7107         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_rq_mask);
7108         int i, cpu, idle_cpu = -1, nr = INT_MAX;
7109         struct sched_domain_shared *sd_share;
7110         struct rq *this_rq = this_rq();
7111         int this = smp_processor_id();
7112         struct sched_domain *this_sd = NULL;
7113         u64 time = 0;
7114
7115         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr);
7116
7117         if (sched_feat(SIS_PROP) && !has_idle_core) {
7118                 u64 avg_cost, avg_idle, span_avg;
7119                 unsigned long now = jiffies;
7120
7121                 this_sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_llc));
7122                 if (!this_sd)
7123                         return -1;
7124
7125                 /*
7126                  * If we're busy, the assumption that the last idle period
7127                  * predicts the future is flawed; age away the remaining
7128                  * predicted idle time.
7129                  */
7130                 if (unlikely(this_rq->wake_stamp < now)) {
7131                         while (this_rq->wake_stamp < now && this_rq->wake_avg_idle) {
7132                                 this_rq->wake_stamp++;
7133                                 this_rq->wake_avg_idle >>= 1;
7134                         }
7135                 }
7136
7137                 avg_idle = this_rq->wake_avg_idle;
7138                 avg_cost = this_sd->avg_scan_cost + 1;
7139
7140                 span_avg = sd->span_weight * avg_idle;
7141                 if (span_avg > 4*avg_cost)
7142                         nr = div_u64(span_avg, avg_cost);
7143                 else
7144                         nr = 4;
7145
7146                 time = cpu_clock(this);
7147         }
7148
7149         if (sched_feat(SIS_UTIL)) {
7150                 sd_share = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, target));
7151                 if (sd_share) {
7152                         /* because !--nr is the condition to stop scan */
7153                         nr = READ_ONCE(sd_share->nr_idle_scan) + 1;
7154                         /* overloaded LLC is unlikely to have idle cpu/core */
7155                         if (nr == 1)
7156                                 return -1;
7157                 }
7158         }
7159
7160         for_each_cpu_wrap(cpu, cpus, target + 1) {
7161                 if (has_idle_core) {
7162                         i = select_idle_core(p, cpu, cpus, &idle_cpu);
7163                         if ((unsigned int)i < nr_cpumask_bits)
7164                                 return i;
7165
7166                 } else {
7167                         if (!--nr)
7168                                 return -1;
7169                         idle_cpu = __select_idle_cpu(cpu, p);
7170                         if ((unsigned int)idle_cpu < nr_cpumask_bits)
7171                                 break;
7172                 }
7173         }
7174
7175         if (has_idle_core)
7176                 set_idle_cores(target, false);
7177
7178         if (sched_feat(SIS_PROP) && this_sd && !has_idle_core) {
7179                 time = cpu_clock(this) - time;
7180
7181                 /*
7182                  * Account for the scan cost of wakeups against the average
7183                  * idle time.
7184                  */
7185                 this_rq->wake_avg_idle -= min(this_rq->wake_avg_idle, time);
7186
7187                 update_avg(&this_sd->avg_scan_cost, time);
7188         }
7189
7190         return idle_cpu;
7191 }
7192
7193 /*
7194  * Scan the asym_capacity domain for idle CPUs; pick the first idle one on which
7195  * the task fits. If no CPU is big enough, but there are idle ones, try to
7196  * maximize capacity.
7197  */
7198 static int
7199 select_idle_capacity(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
7200 {
7201         unsigned long task_util, util_min, util_max, best_cap = 0;
7202         int fits, best_fits = 0;
7203         int cpu, best_cpu = -1;
7204         struct cpumask *cpus;
7205
7206         cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_rq_mask);
7207         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr);
7208
7209         task_util = task_util_est(p);
7210         util_min = uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MIN);
7211         util_max = uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MAX);
7212
7213         for_each_cpu_wrap(cpu, cpus, target) {
7214                 unsigned long cpu_cap = capacity_of(cpu);
7215
7216                 if (!available_idle_cpu(cpu) && !sched_idle_cpu(cpu))
7217                         continue;
7218
7219                 fits = util_fits_cpu(task_util, util_min, util_max, cpu);
7220
7221                 /* This CPU fits with all requirements */
7222                 if (fits > 0)
7223                         return cpu;
7224                 /*
7225                  * Only the min performance hint (i.e. uclamp_min) doesn't fit.
7226                  * Look for the CPU with best capacity.
7227                  */
7228                 else if (fits < 0)
7229                         cpu_cap = capacity_orig_of(cpu) - thermal_load_avg(cpu_rq(cpu));
7230
7231                 /*
7232                  * First, select CPU which fits better (-1 being better than 0).
7233                  * Then, select the one with best capacity at same level.
7234                  */
7235                 if ((fits < best_fits) ||
7236                     ((fits == best_fits) && (cpu_cap > best_cap))) {
7237                         best_cap = cpu_cap;
7238                         best_cpu = cpu;
7239                         best_fits = fits;
7240                 }
7241         }
7242
7243         return best_cpu;
7244 }
7245
7246 static inline bool asym_fits_cpu(unsigned long util,
7247                                  unsigned long util_min,
7248                                  unsigned long util_max,
7249                                  int cpu)
7250 {
7251         if (sched_asym_cpucap_active())
7252                 /*
7253                  * Return true only if the cpu fully fits the task requirements
7254                  * which include the utilization and the performance hints.
7255                  */
7256                 return (util_fits_cpu(util, util_min, util_max, cpu) > 0);
7257
7258         return true;
7259 }
7260
7261 /*
7262  * Try and locate an idle core/thread in the LLC cache domain.
7263  */
7264 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
7265 {
7266         bool has_idle_core = false;
7267         struct sched_domain *sd;
7268         unsigned long task_util, util_min, util_max;
7269         int i, recent_used_cpu;
7270
7271         /*
7272          * On asymmetric system, update task utilization because we will check
7273          * that the task fits with cpu's capacity.
7274          */
7275         if (sched_asym_cpucap_active()) {
7276                 sync_entity_load_avg(&p->se);
7277                 task_util = task_util_est(p);
7278                 util_min = uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MIN);
7279                 util_max = uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MAX);
7280         }
7281
7282         /*
7283          * per-cpu select_rq_mask usage
7284          */
7285         lockdep_assert_irqs_disabled();
7286
7287         if ((available_idle_cpu(target) || sched_idle_cpu(target)) &&
7288             asym_fits_cpu(task_util, util_min, util_max, target))
7289                 return target;
7290
7291         /*
7292          * If the previous CPU is cache affine and idle, don't be stupid:
7293          */
7294         if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) &&
7295             (available_idle_cpu(prev) || sched_idle_cpu(prev)) &&
7296             asym_fits_cpu(task_util, util_min, util_max, prev))
7297                 return prev;
7298
7299         /*
7300          * Allow a per-cpu kthread to stack with the wakee if the
7301          * kworker thread and the tasks previous CPUs are the same.
7302          * The assumption is that the wakee queued work for the
7303          * per-cpu kthread that is now complete and the wakeup is
7304          * essentially a sync wakeup. An obvious example of this
7305          * pattern is IO completions.
7306          */
7307         if (is_per_cpu_kthread(current) &&
7308             in_task() &&
7309             prev == smp_processor_id() &&
7310             this_rq()->nr_running <= 1 &&
7311             asym_fits_cpu(task_util, util_min, util_max, prev)) {
7312                 return prev;
7313         }
7314
7315         /* Check a recently used CPU as a potential idle candidate: */
7316         recent_used_cpu = p->recent_used_cpu;
7317         p->recent_used_cpu = prev;
7318         if (recent_used_cpu != prev &&
7319             recent_used_cpu != target &&
7320             cpus_share_cache(recent_used_cpu, target) &&
7321             (available_idle_cpu(recent_used_cpu) || sched_idle_cpu(recent_used_cpu)) &&
7322             cpumask_test_cpu(recent_used_cpu, p->cpus_ptr) &&
7323             asym_fits_cpu(task_util, util_min, util_max, recent_used_cpu)) {
7324                 return recent_used_cpu;
7325         }
7326
7327         /*
7328          * For asymmetric CPU capacity systems, our domain of interest is
7329          * sd_asym_cpucapacity rather than sd_llc.
7330          */
7331         if (sched_asym_cpucap_active()) {
7332                 sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_cpucapacity, target));
7333                 /*
7334                  * On an asymmetric CPU capacity system where an exclusive
7335                  * cpuset defines a symmetric island (i.e. one unique
7336                  * capacity_orig value through the cpuset), the key will be set
7337                  * but the CPUs within that cpuset will not have a domain with
7338                  * SD_ASYM_CPUCAPACITY. These should follow the usual symmetric
7339                  * capacity path.
7340                  */
7341                 if (sd) {
7342                         i = select_idle_capacity(p, sd, target);
7343                         return ((unsigned)i < nr_cpumask_bits) ? i : target;
7344                 }
7345         }
7346
7347         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
7348         if (!sd)
7349                 return target;
7350
7351         if (sched_smt_active()) {
7352                 has_idle_core = test_idle_cores(target);
7353
7354                 if (!has_idle_core && cpus_share_cache(prev, target)) {
7355                         i = select_idle_smt(p, prev);
7356                         if ((unsigned int)i < nr_cpumask_bits)
7357                                 return i;
7358                 }
7359         }
7360
7361         i = select_idle_cpu(p, sd, has_idle_core, target);
7362         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
7363                 return i;
7364
7365         return target;
7366 }
7367
7368 /**
7369  * cpu_util() - Estimates the amount of CPU capacity used by CFS tasks.
7370  * @cpu: the CPU to get the utilization for
7371  * @p: task for which the CPU utilization should be predicted or NULL
7372  * @dst_cpu: CPU @p migrates to, -1 if @p moves from @cpu or @p == NULL
7373  * @boost: 1 to enable boosting, otherwise 0
7374  *
7375  * The unit of the return value must be the same as the one of CPU capacity
7376  * so that CPU utilization can be compared with CPU capacity.
7377  *
7378  * CPU utilization is the sum of running time of runnable tasks plus the
7379  * recent utilization of currently non-runnable tasks on that CPU.
7380  * It represents the amount of CPU capacity currently used by CFS tasks in
7381  * the range [0..max CPU capacity] with max CPU capacity being the CPU
7382  * capacity at f_max.
7383  *
7384  * The estimated CPU utilization is defined as the maximum between CPU
7385  * utilization and sum of the estimated utilization of the currently
7386  * runnable tasks on that CPU. It preserves a utilization "snapshot" of
7387  * previously-executed tasks, which helps better deduce how busy a CPU will
7388  * be when a long-sleeping task wakes up. The contribution to CPU utilization
7389  * of such a task would be significantly decayed at this point of time.
7390  *
7391  * Boosted CPU utilization is defined as max(CPU runnable, CPU utilization).
7392  * CPU contention for CFS tasks can be detected by CPU runnable > CPU
7393  * utilization. Boosting is implemented in cpu_util() so that internal
7394  * users (e.g. EAS) can use it next to external users (e.g. schedutil),
7395  * latter via cpu_util_cfs_boost().
7396  *
7397  * CPU utilization can be higher than the current CPU capacity
7398  * (f_curr/f_max * max CPU capacity) or even the max CPU capacity because
7399  * of rounding errors as well as task migrations or wakeups of new tasks.
7400  * CPU utilization has to be capped to fit into the [0..max CPU capacity]
7401  * range. Otherwise a group of CPUs (CPU0 util = 121% + CPU1 util = 80%)
7402  * could be seen as over-utilized even though CPU1 has 20% of spare CPU
7403  * capacity. CPU utilization is allowed to overshoot current CPU capacity
7404  * though since this is useful for predicting the CPU capacity required
7405  * after task migrations (scheduler-driven DVFS).
7406  *
7407  * Return: (Boosted) (estimated) utilization for the specified CPU.
7408  */
7409 static unsigned long
7410 cpu_util(int cpu, struct task_struct *p, int dst_cpu, int boost)
7411 {
7412         struct cfs_rq *cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
7413         unsigned long util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
7414         unsigned long runnable;
7415
7416         if (boost) {
7417                 runnable = READ_ONCE(cfs_rq->avg.runnable_avg);
7418                 util = max(util, runnable);
7419         }
7420
7421         /*
7422          * If @dst_cpu is -1 or @p migrates from @cpu to @dst_cpu remove its
7423          * contribution. If @p migrates from another CPU to @cpu add its
7424          * contribution. In all the other cases @cpu is not impacted by the
7425          * migration so its util_avg is already correct.
7426          */
7427         if (p && task_cpu(p) == cpu && dst_cpu != cpu)
7428                 lsub_positive(&util, task_util(p));
7429         else if (p && task_cpu(p) != cpu && dst_cpu == cpu)
7430                 util += task_util(p);
7431
7432         if (sched_feat(UTIL_EST)) {
7433                 unsigned long util_est;
7434
7435                 util_est = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued);
7436
7437                 /*
7438                  * During wake-up @p isn't enqueued yet and doesn't contribute
7439                  * to any cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_est.enqueued.
7440                  * If @dst_cpu == @cpu add it to "simulate" cpu_util after @p
7441                  * has been enqueued.
7442                  *
7443                  * During exec (@dst_cpu = -1) @p is enqueued and does
7444                  * contribute to cpu_rq(cpu)->cfs.util_est.enqueued.
7445                  * Remove it to "simulate" cpu_util without @p's contribution.
7446                  *
7447                  * Despite the task_on_rq_queued(@p) check there is still a
7448                  * small window for a possible race when an exec
7449                  * select_task_rq_fair() races with LB's detach_task().
7450                  *
7451                  *   detach_task()
7452                  *     deactivate_task()
7453                  *       p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
7454                  *       -------------------------------- A
7455                  *       dequeue_task()                    \
7456                  *         dequeue_task_fair()              + Race Time
7457                  *           util_est_dequeue()            /
7458                  *       -------------------------------- B
7459                  *
7460                  * The additional check "current == p" is required to further
7461                  * reduce the race window.
7462                  */
7463                 if (dst_cpu == cpu)
7464                         util_est += _task_util_est(p);
7465                 else if (p && unlikely(task_on_rq_queued(p) || current == p))
7466                         lsub_positive(&util_est, _task_util_est(p));
7467
7468                 util = max(util, util_est);
7469         }
7470
7471         return min(util, capacity_orig_of(cpu));
7472 }
7473
7474 unsigned long cpu_util_cfs(int cpu)
7475 {
7476         return cpu_util(cpu, NULL, -1, 0);
7477 }
7478
7479 unsigned long cpu_util_cfs_boost(int cpu)
7480 {
7481         return cpu_util(cpu, NULL, -1, 1);
7482 }
7483
7484 /*
7485  * cpu_util_without: compute cpu utilization without any contributions from *p
7486  * @cpu: the CPU which utilization is requested
7487  * @p: the task which utilization should be discounted
7488  *
7489  * The utilization of a CPU is defined by the utilization of tasks currently
7490  * enqueued on that CPU as well as tasks which are currently sleeping after an
7491  * execution on that CPU.
7492  *
7493  * This method returns the utilization of the specified CPU by discounting the
7494  * utilization of the specified task, whenever the task is currently
7495  * contributing to the CPU utilization.
7496  */
7497 static unsigned long cpu_util_without(int cpu, struct task_struct *p)
7498 {
7499         /* Task has no contribution or is new */
7500         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
7501                 p = NULL;
7502
7503         return cpu_util(cpu, p, -1, 0);
7504 }
7505
7506 /*
7507  * energy_env - Utilization landscape for energy estimation.
7508  * @task_busy_time: Utilization contribution by the task for which we test the
7509  *                  placement. Given by eenv_task_busy_time().
7510  * @pd_busy_time:   Utilization of the whole perf domain without the task
7511  *                  contribution. Given by eenv_pd_busy_time().
7512  * @cpu_cap:        Maximum CPU capacity for the perf domain.
7513  * @pd_cap:         Entire perf domain capacity. (pd->nr_cpus * cpu_cap).
7514  */
7515 struct energy_env {
7516         unsigned long task_busy_time;
7517         unsigned long pd_busy_time;
7518         unsigned long cpu_cap;
7519         unsigned long pd_cap;
7520 };
7521
7522 /*
7523  * Compute the task busy time for compute_energy(). This time cannot be
7524  * injected directly into effective_cpu_util() because of the IRQ scaling.
7525  * The latter only makes sense with the most recent CPUs where the task has
7526  * run.
7527  */
7528 static inline void eenv_task_busy_time(struct energy_env *eenv,
7529                                        struct task_struct *p, int prev_cpu)
7530 {
7531         unsigned long busy_time, max_cap = arch_scale_cpu_capacity(prev_cpu);
7532         unsigned long irq = cpu_util_irq(cpu_rq(prev_cpu));
7533
7534         if (unlikely(irq >= max_cap))
7535                 busy_time = max_cap;
7536         else
7537                 busy_time = scale_irq_capacity(task_util_est(p), irq, max_cap);
7538
7539         eenv->task_busy_time = busy_time;
7540 }
7541
7542 /*
7543  * Compute the perf_domain (PD) busy time for compute_energy(). Based on the
7544  * utilization for each @pd_cpus, it however doesn't take into account
7545  * clamping since the ratio (utilization / cpu_capacity) is already enough to
7546  * scale the EM reported power consumption at the (eventually clamped)
7547  * cpu_capacity.
7548  *
7549  * The contribution of the task @p for which we want to estimate the
7550  * energy cost is removed (by cpu_util()) and must be calculated
7551  * separately (see eenv_task_busy_time). This ensures:
7552  *
7553  *   - A stable PD utilization, no matter which CPU of that PD we want to place
7554  *     the task on.
7555  *
7556  *   - A fair comparison between CPUs as the task contribution (task_util())
7557  *     will always be the same no matter which CPU utilization we rely on
7558  *     (util_avg or util_est).
7559  *
7560  * Set @eenv busy time for the PD that spans @pd_cpus. This busy time can't
7561  * exceed @eenv->pd_cap.
7562  */
7563 static inline void eenv_pd_busy_time(struct energy_env *eenv,
7564                                      struct cpumask *pd_cpus,
7565                                      struct task_struct *p)
7566 {
7567         unsigned long busy_time = 0;
7568         int cpu;
7569
7570         for_each_cpu(cpu, pd_cpus) {
7571                 unsigned long util = cpu_util(cpu, p, -1, 0);
7572
7573                 busy_time += effective_cpu_util(cpu, util, ENERGY_UTIL, NULL);
7574         }
7575
7576         eenv->pd_busy_time = min(eenv->pd_cap, busy_time);
7577 }
7578
7579 /*
7580  * Compute the maximum utilization for compute_energy() when the task @p
7581  * is placed on the cpu @dst_cpu.
7582  *
7583  * Returns the maximum utilization among @eenv->cpus. This utilization can't
7584  * exceed @eenv->cpu_cap.
7585  */
7586 static inline unsigned long
7587 eenv_pd_max_util(struct energy_env *eenv, struct cpumask *pd_cpus,
7588                  struct task_struct *p, int dst_cpu)
7589 {
7590         unsigned long max_util = 0;
7591         int cpu;
7592
7593         for_each_cpu(cpu, pd_cpus) {
7594                 struct task_struct *tsk = (cpu == dst_cpu) ? p : NULL;
7595                 unsigned long util = cpu_util(cpu, p, dst_cpu, 1);
7596                 unsigned long eff_util;
7597
7598                 /*
7599                  * Performance domain frequency: utilization clamping
7600                  * must be considered since it affects the selection
7601                  * of the performance domain frequency.
7602                  * NOTE: in case RT tasks are running, by default the
7603                  * FREQUENCY_UTIL's utilization can be max OPP.
7604                  */
7605                 eff_util = effective_cpu_util(cpu, util, FREQUENCY_UTIL, tsk);
7606                 max_util = max(max_util, eff_util);
7607         }
7608
7609         return min(max_util, eenv->cpu_cap);
7610 }
7611
7612 /*
7613  * compute_energy(): Use the Energy Model to estimate the energy that @pd would
7614  * consume for a given utilization landscape @eenv. When @dst_cpu < 0, the task
7615  * contribution is ignored.
7616  */
7617 static inline unsigned long
7618 compute_energy(struct energy_env *eenv, struct perf_domain *pd,
7619                struct cpumask *pd_cpus, struct task_struct *p, int dst_cpu)
7620 {
7621         unsigned long max_util = eenv_pd_max_util(eenv, pd_cpus, p, dst_cpu);
7622         unsigned long busy_time = eenv->pd_busy_time;
7623
7624         if (dst_cpu >= 0)
7625                 busy_time = min(eenv->pd_cap, busy_time + eenv->task_busy_time);
7626
7627         return em_cpu_energy(pd->em_pd, max_util, busy_time, eenv->cpu_cap);
7628 }
7629
7630 /*
7631  * find_energy_efficient_cpu(): Find most energy-efficient target CPU for the
7632  * waking task. find_energy_efficient_cpu() looks for the CPU with maximum
7633  * spare capacity in each performance domain and uses it as a potential
7634  * candidate to execute the task. Then, it uses the Energy Model to figure
7635  * out which of the CPU candidates is the most energy-efficient.
7636  *
7637  * The rationale for this heuristic is as follows. In a performance domain,
7638  * all the most energy efficient CPU candidates (according to the Energy
7639  * Model) are those for which we'll request a low frequency. When there are
7640  * several CPUs for which the frequency request will be the same, we don't
7641  * have enough data to break the tie between them, because the Energy Model
7642  * only includes active power costs. With this model, if we assume that
7643  * frequency requests follow utilization (e.g. using schedutil), the CPU with
7644  * the maximum spare capacity in a performance domain is guaranteed to be among
7645  * the best candidates of the performance domain.
7646  *
7647  * In practice, it could be preferable from an energy standpoint to pack
7648  * small tasks on a CPU in order to let other CPUs go in deeper idle states,
7649  * but that could also hurt our chances to go cluster idle, and we have no
7650  * ways to tell with the current Energy Model if this is actually a good
7651  * idea or not. So, find_energy_efficient_cpu() basically favors
7652  * cluster-packing, and spreading inside a cluster. That should at least be
7653  * a good thing for latency, and this is consistent with the idea that most
7654  * of the energy savings of EAS come from the asymmetry of the system, and
7655  * not so much from breaking the tie between identical CPUs. That's also the
7656  * reason why EAS is enabled in the topology code only for systems where
7657  * SD_ASYM_CPUCAPACITY is set.
7658  *
7659  * NOTE: Forkees are not accepted in the energy-aware wake-up path because
7660  * they don't have any useful utilization data yet and it's not possible to
7661  * forecast their impact on energy consumption. Consequently, they will be
7662  * placed by find_idlest_cpu() on the least loaded CPU, which might turn out
7663  * to be energy-inefficient in some use-cases. The alternative would be to
7664  * bias new tasks towards specific types of CPUs first, or to try to infer
7665  * their util_avg from the parent task, but those heuristics could hurt
7666  * other use-cases too. So, until someone finds a better way to solve this,
7667  * let's keep things simple by re-using the existing slow path.
7668  */
7669 static int find_energy_efficient_cpu(struct task_struct *p, int prev_cpu)
7670 {
7671         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_rq_mask);
7672         unsigned long prev_delta = ULONG_MAX, best_delta = ULONG_MAX;
7673         unsigned long p_util_min = uclamp_is_used() ? uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MIN) : 0;
7674         unsigned long p_util_max = uclamp_is_used() ? uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MAX) : 1024;
7675         struct root_domain *rd = this_rq()->rd;
7676         int cpu, best_energy_cpu, target = -1;
7677         int prev_fits = -1, best_fits = -1;
7678         unsigned long best_thermal_cap = 0;
7679         unsigned long prev_thermal_cap = 0;
7680         struct sched_domain *sd;
7681         struct perf_domain *pd;
7682         struct energy_env eenv;
7683
7684         rcu_read_lock();
7685         pd = rcu_dereference(rd->pd);
7686         if (!pd || READ_ONCE(rd->overutilized))
7687                 goto unlock;
7688
7689         /*
7690          * Energy-aware wake-up happens on the lowest sched_domain starting
7691          * from sd_asym_cpucapacity spanning over this_cpu and prev_cpu.
7692          */
7693         sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_asym_cpucapacity));
7694         while (sd && !cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(sd)))
7695                 sd = sd->parent;
7696         if (!sd)
7697                 goto unlock;
7698
7699         target = prev_cpu;
7700
7701         sync_entity_load_avg(&p->se);
7702         if (!uclamp_task_util(p, p_util_min, p_util_max))
7703                 goto unlock;
7704
7705         eenv_task_busy_time(&eenv, p, prev_cpu);
7706
7707         for (; pd; pd = pd->next) {
7708                 unsigned long util_min = p_util_min, util_max = p_util_max;
7709                 unsigned long cpu_cap, cpu_thermal_cap, util;
7710                 unsigned long cur_delta, max_spare_cap = 0;
7711                 unsigned long rq_util_min, rq_util_max;
7712                 unsigned long prev_spare_cap = 0;
7713                 int max_spare_cap_cpu = -1;
7714                 unsigned long base_energy;
7715                 int fits, max_fits = -1;
7716
7717                 cpumask_and(cpus, perf_domain_span(pd), cpu_online_mask);
7718
7719                 if (cpumask_empty(cpus))
7720                         continue;
7721
7722                 /* Account thermal pressure for the energy estimation */
7723                 cpu = cpumask_first(cpus);
7724                 cpu_thermal_cap = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
7725                 cpu_thermal_cap -= arch_scale_thermal_pressure(cpu);
7726
7727                 eenv.cpu_cap = cpu_thermal_cap;
7728                 eenv.pd_cap = 0;
7729
7730                 for_each_cpu(cpu, cpus) {
7731                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7732
7733                         eenv.pd_cap += cpu_thermal_cap;
7734
7735                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, sched_domain_span(sd)))
7736                                 continue;
7737
7738                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
7739                                 continue;
7740
7741                         util = cpu_util(cpu, p, cpu, 0);
7742                         cpu_cap = capacity_of(cpu);
7743
7744                         /*
7745                          * Skip CPUs that cannot satisfy the capacity request.
7746                          * IOW, placing the task there would make the CPU
7747                          * overutilized. Take uclamp into account to see how
7748                          * much capacity we can get out of the CPU; this is
7749                          * aligned with sched_cpu_util().
7750                          */
7751                         if (uclamp_is_used() && !uclamp_rq_is_idle(rq)) {
7752                                 /*
7753                                  * Open code uclamp_rq_util_with() except for
7754                                  * the clamp() part. Ie: apply max aggregation
7755                                  * only. util_fits_cpu() logic requires to
7756                                  * operate on non clamped util but must use the
7757                                  * max-aggregated uclamp_{min, max}.
7758                                  */
7759                                 rq_util_min = uclamp_rq_get(rq, UCLAMP_MIN);
7760                                 rq_util_max = uclamp_rq_get(rq, UCLAMP_MAX);
7761
7762                                 util_min = max(rq_util_min, p_util_min);
7763                                 util_max = max(rq_util_max, p_util_max);
7764                         }
7765
7766                         fits = util_fits_cpu(util, util_min, util_max, cpu);
7767                         if (!fits)
7768                                 continue;
7769
7770                         lsub_positive(&cpu_cap, util);
7771
7772                         if (cpu == prev_cpu) {
7773                                 /* Always use prev_cpu as a candidate. */
7774                                 prev_spare_cap = cpu_cap;
7775                                 prev_fits = fits;
7776                         } else if ((fits > max_fits) ||
7777                                    ((fits == max_fits) && (cpu_cap > max_spare_cap))) {
7778                                 /*
7779                                  * Find the CPU with the maximum spare capacity
7780                                  * among the remaining CPUs in the performance
7781                                  * domain.
7782                                  */
7783                                 max_spare_cap = cpu_cap;
7784                                 max_spare_cap_cpu = cpu;
7785                                 max_fits = fits;
7786                         }
7787                 }
7788
7789                 if (max_spare_cap_cpu < 0 && prev_spare_cap == 0)
7790                         continue;
7791
7792                 eenv_pd_busy_time(&eenv, cpus, p);
7793                 /* Compute the 'base' energy of the pd, without @p */
7794                 base_energy = compute_energy(&eenv, pd, cpus, p, -1);
7795
7796                 /* Evaluate the energy impact of using prev_cpu. */
7797                 if (prev_spare_cap > 0) {
7798                         prev_delta = compute_energy(&eenv, pd, cpus, p,
7799                                                     prev_cpu);
7800                         /* CPU utilization has changed */
7801                         if (prev_delta < base_energy)
7802                                 goto unlock;
7803                         prev_delta -= base_energy;
7804                         prev_thermal_cap = cpu_thermal_cap;
7805                         best_delta = min(best_delta, prev_delta);
7806                 }
7807
7808                 /* Evaluate the energy impact of using max_spare_cap_cpu. */
7809                 if (max_spare_cap_cpu >= 0 && max_spare_cap > prev_spare_cap) {
7810                         /* Current best energy cpu fits better */
7811                         if (max_fits < best_fits)
7812                                 continue;
7813
7814                         /*
7815                          * Both don't fit performance hint (i.e. uclamp_min)
7816                          * but best energy cpu has better capacity.
7817                          */
7818                         if ((max_fits < 0) &&
7819                             (cpu_thermal_cap <= best_thermal_cap))
7820                                 continue;
7821
7822                         cur_delta = compute_energy(&eenv, pd, cpus, p,
7823                                                    max_spare_cap_cpu);
7824                         /* CPU utilization has changed */
7825                         if (cur_delta < base_energy)
7826                                 goto unlock;
7827                         cur_delta -= base_energy;
7828
7829                         /*
7830                          * Both fit for the task but best energy cpu has lower
7831                          * energy impact.
7832                          */
7833                         if ((max_fits > 0) && (best_fits > 0) &&
7834                             (cur_delta >= best_delta))
7835                                 continue;
7836
7837                         best_delta = cur_delta;
7838                         best_energy_cpu = max_spare_cap_cpu;
7839                         best_fits = max_fits;
7840                         best_thermal_cap = cpu_thermal_cap;
7841                 }
7842         }
7843         rcu_read_unlock();
7844
7845         if ((best_fits > prev_fits) ||
7846             ((best_fits > 0) && (best_delta < prev_delta)) ||
7847             ((best_fits < 0) && (best_thermal_cap > prev_thermal_cap)))
7848                 target = best_energy_cpu;
7849
7850         return target;
7851
7852 unlock:
7853         rcu_read_unlock();
7854
7855         return target;
7856 }
7857
7858 /*
7859  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
7860  * that have the relevant SD flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
7861  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
7862  *
7863  * Balances load by selecting the idlest CPU in the idlest group, or under
7864  * certain conditions an idle sibling CPU if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
7865  *
7866  * Returns the target CPU number.
7867  */
7868 static int
7869 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int wake_flags)
7870 {
7871         int sync = (wake_flags & WF_SYNC) && !(current->flags & PF_EXITING);
7872         struct sched_domain *tmp, *sd = NULL;
7873         int cpu = smp_processor_id();
7874         int new_cpu = prev_cpu;
7875         int want_affine = 0;
7876         /* SD_flags and WF_flags share the first nibble */
7877         int sd_flag = wake_flags & 0xF;
7878
7879         /*
7880          * required for stable ->cpus_allowed
7881          */
7882         lockdep_assert_held(&p->pi_lock);
7883         if (wake_flags & WF_TTWU) {
7884                 record_wakee(p);
7885
7886                 if ((wake_flags & WF_CURRENT_CPU) &&
7887                     cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
7888                         return cpu;
7889
7890                 if (sched_energy_enabled()) {
7891                         new_cpu = find_energy_efficient_cpu(p, prev_cpu);
7892                         if (new_cpu >= 0)
7893                                 return new_cpu;
7894                         new_cpu = prev_cpu;
7895                 }
7896
7897                 want_affine = !wake_wide(p) && cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr);
7898         }
7899
7900         rcu_read_lock();
7901         for_each_domain(cpu, tmp) {
7902                 /*
7903                  * If both 'cpu' and 'prev_cpu' are part of this domain,
7904                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
7905                  */
7906                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
7907                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
7908                         if (cpu != prev_cpu)
7909                                 new_cpu = wake_affine(tmp, p, cpu, prev_cpu, sync);
7910
7911                         sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
7912                         break;
7913                 }
7914
7915                 /*
7916                  * Usually only true for WF_EXEC and WF_FORK, as sched_domains
7917                  * usually do not have SD_BALANCE_WAKE set. That means wakeup
7918                  * will usually go to the fast path.
7919                  */
7920                 if (tmp->flags & sd_flag)
7921                         sd = tmp;
7922                 else if (!want_affine)
7923                         break;
7924         }
7925
7926         if (unlikely(sd)) {
7927                 /* Slow path */
7928                 new_cpu = find_idlest_cpu(sd, p, cpu, prev_cpu, sd_flag);
7929         } else if (wake_flags & WF_TTWU) { /* XXX always ? */
7930                 /* Fast path */
7931                 new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
7932         }
7933         rcu_read_unlock();
7934
7935         return new_cpu;
7936 }
7937
7938 /*
7939  * Called immediately before a task is migrated to a new CPU; task_cpu(p) and
7940  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
7941  * previous CPU. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
7942  */
7943 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p, int new_cpu)
7944 {
7945         struct sched_entity *se = &p->se;
7946
7947         if (!task_on_rq_migrating(p)) {
7948                 remove_entity_load_avg(se);
7949
7950                 /*
7951                  * Here, the task's PELT values have been updated according to
7952                  * the current rq's clock. But if that clock hasn't been
7953                  * updated in a while, a substantial idle time will be missed,
7954                  * leading to an inflation after wake-up on the new rq.
7955                  *
7956                  * Estimate the missing time from the cfs_rq last_update_time
7957                  * and update sched_avg to improve the PELT continuity after
7958                  * migration.
7959                  */
7960                 migrate_se_pelt_lag(se);
7961         }
7962
7963         /* Tell new CPU we are migrated */
7964         se->avg.last_update_time = 0;
7965
7966         update_scan_period(p, new_cpu);
7967 }
7968
7969 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
7970 {
7971         remove_entity_load_avg(&p->se);
7972 }
7973
7974 static int
7975 balance_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
7976 {
7977         if (rq->nr_running)
7978                 return 1;
7979
7980         return newidle_balance(rq, rf) != 0;
7981 }
7982 #endif /* CONFIG_SMP */
7983
7984 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
7985 {
7986         for_each_sched_entity(se) {
7987                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
7988                         return;
7989                 if (se_is_idle(se))
7990                         return;
7991                 cfs_rq_of(se)->next = se;
7992         }
7993 }
7994
7995 /*
7996  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
7997  */
7998 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
7999 {
8000         struct task_struct *curr = rq->curr;
8001         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
8002         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
8003         int next_buddy_marked = 0;
8004         int cse_is_idle, pse_is_idle;
8005
8006         if (unlikely(se == pse))
8007                 return;
8008
8009         /*
8010          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
8011          * unconditionally check_preempt_curr() after an enqueue (which may have
8012          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
8013          * next-buddy nomination below.
8014          */
8015         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
8016                 return;
8017
8018         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && !(wake_flags & WF_FORK)) {
8019                 set_next_buddy(pse);
8020                 next_buddy_marked = 1;
8021         }
8022
8023         /*
8024          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
8025          * wake up path.
8026          *
8027          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
8028          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
8029          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
8030          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
8031          * below.
8032          */
8033         if (test_tsk_need_resched(curr))
8034                 return;
8035
8036         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
8037         if (unlikely(task_has_idle_policy(curr)) &&
8038             likely(!task_has_idle_policy(p)))
8039                 goto preempt;
8040
8041         /*
8042          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
8043          * is driven by the tick):
8044          */
8045         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
8046                 return;
8047
8048         find_matching_se(&se, &pse);
8049         WARN_ON_ONCE(!pse);
8050
8051         cse_is_idle = se_is_idle(se);
8052         pse_is_idle = se_is_idle(pse);
8053
8054         /*
8055          * Preempt an idle group in favor of a non-idle group (and don't preempt
8056          * in the inverse case).
8057          */
8058         if (cse_is_idle && !pse_is_idle)
8059                 goto preempt;
8060         if (cse_is_idle != pse_is_idle)
8061                 return;
8062
8063         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8064         update_curr(cfs_rq);
8065
8066         /*
8067          * XXX pick_eevdf(cfs_rq) != se ?
8068          */
8069         if (pick_eevdf(cfs_rq) == pse)
8070                 goto preempt;
8071
8072         return;
8073
8074 preempt:
8075         resched_curr(rq);
8076 }
8077
8078 #ifdef CONFIG_SMP
8079 static struct task_struct *pick_task_fair(struct rq *rq)
8080 {
8081         struct sched_entity *se;
8082         struct cfs_rq *cfs_rq;
8083
8084 again:
8085         cfs_rq = &rq->cfs;
8086         if (!cfs_rq->nr_running)
8087                 return NULL;
8088
8089         do {
8090                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
8091
8092                 /* When we pick for a remote RQ, we'll not have done put_prev_entity() */
8093                 if (curr) {
8094                         if (curr->on_rq)
8095                                 update_curr(cfs_rq);
8096                         else
8097                                 curr = NULL;
8098
8099                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
8100                                 goto again;
8101                 }
8102
8103                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
8104                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
8105         } while (cfs_rq);
8106
8107         return task_of(se);
8108 }
8109 #endif
8110
8111 struct task_struct *
8112 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
8113 {
8114         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
8115         struct sched_entity *se;
8116         struct task_struct *p;
8117         int new_tasks;
8118
8119 again:
8120         if (!sched_fair_runnable(rq))
8121                 goto idle;
8122
8123 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8124         if (!prev || prev->sched_class != &fair_sched_class)
8125                 goto simple;
8126
8127         /*
8128          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
8129          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
8130          *
8131          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
8132          * hierarchy, only change the part that actually changes.
8133          */
8134
8135         do {
8136                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
8137
8138                 /*
8139                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
8140                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
8141                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
8142                  * forget we've ever seen it.
8143                  */
8144                 if (curr) {
8145                         if (curr->on_rq)
8146                                 update_curr(cfs_rq);
8147                         else
8148                                 curr = NULL;
8149
8150                         /*
8151                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
8152                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
8153                          * Therefore the nr_running test will indeed
8154                          * be correct.
8155                          */
8156                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq))) {
8157                                 cfs_rq = &rq->cfs;
8158
8159                                 if (!cfs_rq->nr_running)
8160                                         goto idle;
8161
8162                                 goto simple;
8163                         }
8164                 }
8165
8166                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
8167                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
8168         } while (cfs_rq);
8169
8170         p = task_of(se);
8171
8172         /*
8173          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
8174          * is a different task than we started out with, try and touch the
8175          * least amount of cfs_rqs.
8176          */
8177         if (prev != p) {
8178                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
8179
8180                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
8181                         int se_depth = se->depth;
8182                         int pse_depth = pse->depth;
8183
8184                         if (se_depth <= pse_depth) {
8185                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
8186                                 pse = parent_entity(pse);
8187                         }
8188                         if (se_depth >= pse_depth) {
8189                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
8190                                 se = parent_entity(se);
8191                         }
8192                 }
8193
8194                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
8195                 set_next_entity(cfs_rq, se);
8196         }
8197
8198         goto done;
8199 simple:
8200 #endif
8201         if (prev)
8202                 put_prev_task(rq, prev);
8203
8204         do {
8205                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
8206                 set_next_entity(cfs_rq, se);
8207                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
8208         } while (cfs_rq);
8209
8210         p = task_of(se);
8211
8212 done: __maybe_unused;
8213 #ifdef CONFIG_SMP
8214         /*
8215          * Move the next running task to the front of
8216          * the list, so our cfs_tasks list becomes MRU
8217          * one.
8218          */
8219         list_move(&p->se.group_node, &rq->cfs_tasks);
8220 #endif
8221
8222         if (hrtick_enabled_fair(rq))
8223                 hrtick_start_fair(rq, p);
8224
8225         update_misfit_status(p, rq);
8226         sched_fair_update_stop_tick(rq, p);
8227
8228         return p;
8229
8230 idle:
8231         if (!rf)
8232                 return NULL;
8233
8234         new_tasks = newidle_balance(rq, rf);
8235
8236         /*
8237          * Because newidle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
8238          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
8239          * must re-start the pick_next_entity() loop.
8240          */
8241         if (new_tasks < 0)
8242                 return RETRY_TASK;
8243
8244         if (new_tasks > 0)
8245                 goto again;
8246
8247         /*
8248          * rq is about to be idle, check if we need to update the
8249          * lost_idle_time of clock_pelt
8250          */
8251         update_idle_rq_clock_pelt(rq);
8252
8253         return NULL;
8254 }
8255
8256 static struct task_struct *__pick_next_task_fair(struct rq *rq)
8257 {
8258         return pick_next_task_fair(rq, NULL, NULL);
8259 }
8260
8261 /*
8262  * Account for a descheduled task:
8263  */
8264 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
8265 {
8266         struct sched_entity *se = &prev->se;
8267         struct cfs_rq *cfs_rq;
8268
8269         for_each_sched_entity(se) {
8270                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8271                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
8272         }
8273 }
8274
8275 /*
8276  * sched_yield() is very simple
8277  */
8278 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
8279 {
8280         struct task_struct *curr = rq->curr;
8281         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
8282         struct sched_entity *se = &curr->se;
8283
8284         /*
8285          * Are we the only task in the tree?
8286          */
8287         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
8288                 return;
8289
8290         clear_buddies(cfs_rq, se);
8291
8292         update_rq_clock(rq);
8293         /*
8294          * Update run-time statistics of the 'current'.
8295          */
8296         update_curr(cfs_rq);
8297         /*
8298          * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
8299          * so we don't do microscopic update in schedule()
8300          * and double the fastpath cost.
8301          */
8302         rq_clock_skip_update(rq);
8303
8304         se->deadline += calc_delta_fair(se->slice, se);
8305 }
8306
8307 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8308 {
8309         struct sched_entity *se = &p->se;
8310
8311         /* throttled hierarchies are not runnable */
8312         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
8313                 return false;
8314
8315         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
8316         set_next_buddy(se);
8317
8318         yield_task_fair(rq);
8319
8320         return true;
8321 }
8322
8323 #ifdef CONFIG_SMP
8324 /**************************************************
8325  * Fair scheduling class load-balancing methods.
8326  *
8327  * BASICS
8328  *
8329  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
8330  * per-CPU scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
8331  * time to each task. This is expressed in the following equation:
8332  *
8333  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
8334  *
8335  * Where W_i,n is the n-th weight average for CPU i. The instantaneous weight
8336  * W_i,0 is defined as:
8337  *
8338  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
8339  *
8340  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on CPU i. This weight
8341  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
8342  *
8343  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
8344  * weight:
8345  *
8346  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
8347  *
8348  * C_i is the compute capacity of CPU i, typically it is the
8349  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
8350  * can also include other factors [XXX].
8351  *
8352  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
8353  * directly from (1):
8354  *
8355  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
8356  *
8357  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
8358  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
8359  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
8360  *
8361  * [XXX expand on:
8362  *     - infeasible weights;
8363  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
8364  *
8365  *
8366  * SCHED DOMAINS
8367  *
8368  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
8369  * for all i,j solution, we create a tree of CPUs that follows the hardware
8370  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
8371  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of CPUs going up the
8372  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
8373  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of CPUs in
8374  * the groups.
8375  *
8376  * This yields:
8377  *
8378  *     log_2 n     1     n
8379  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
8380  *     i = 0      2^i   2^i
8381  *                               `- size of each group
8382  *         |         |     `- number of CPUs doing load-balance
8383  *         |         `- freq
8384  *         `- sum over all levels
8385  *
8386  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
8387  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
8388  *
8389  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
8390  * to every other CPU in at most O(log n) steps:
8391  *
8392  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
8393  *
8394  *             log_2 n
8395  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
8396  *             k = 0
8397  *
8398  * And you'll find that:
8399  *
8400  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
8401  *
8402  * Showing there's indeed a path between every CPU in at most O(log n) steps.
8403  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
8404  * of:
8405  *
8406  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
8407  *
8408  *
8409  * WORK CONSERVING
8410  *
8411  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
8412  * balancing is more aggressive and has the newly idle CPU iterate up the domain
8413  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
8414  *
8415  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
8416  * time.
8417  *
8418  * [XXX more?]
8419  *
8420  *
8421  * CGROUPS
8422  *
8423  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
8424  *
8425  *                                s_k,i
8426  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
8427  *                                 S_k
8428  *
8429  * Where
8430  *
8431  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
8432  *
8433  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on CPU i.
8434  *
8435  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
8436  * property.
8437  *
8438  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
8439  *      rewrite all of this once again.]
8440  */
8441
8442 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
8443
8444 enum fbq_type { regular, remote, all };
8445
8446 /*
8447  * 'group_type' describes the group of CPUs at the moment of load balancing.
8448  *
8449  * The enum is ordered by pulling priority, with the group with lowest priority
8450  * first so the group_type can simply be compared when selecting the busiest
8451  * group. See update_sd_pick_busiest().
8452  */
8453 enum group_type {
8454         /* The group has spare capacity that can be used to run more tasks.  */
8455         group_has_spare = 0,
8456         /*
8457          * The group is fully used and the tasks don't compete for more CPU
8458          * cycles. Nevertheless, some tasks might wait before running.
8459          */
8460         group_fully_busy,
8461         /*
8462          * One task doesn't fit with CPU's capacity and must be migrated to a
8463          * more powerful CPU.
8464          */
8465         group_misfit_task,
8466         /*
8467          * Balance SMT group that's fully busy. Can benefit from migration
8468          * a task on SMT with busy sibling to another CPU on idle core.
8469          */
8470         group_smt_balance,
8471         /*
8472          * SD_ASYM_PACKING only: One local CPU with higher capacity is available,
8473          * and the task should be migrated to it instead of running on the
8474          * current CPU.
8475          */
8476         group_asym_packing,
8477         /*
8478          * The tasks' affinity constraints previously prevented the scheduler
8479          * from balancing the load across the system.
8480          */
8481         group_imbalanced,
8482         /*
8483          * The CPU is overloaded and can't provide expected CPU cycles to all
8484          * tasks.
8485          */
8486         group_overloaded
8487 };
8488
8489 enum migration_type {
8490         migrate_load = 0,
8491         migrate_util,
8492         migrate_task,
8493         migrate_misfit
8494 };
8495
8496 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
8497 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
8498 #define LBF_DST_PINNED  0x04
8499 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
8500 #define LBF_ACTIVE_LB   0x10
8501
8502 struct lb_env {
8503         struct sched_domain     *sd;
8504
8505         struct rq               *src_rq;
8506         int                     src_cpu;
8507
8508         int                     dst_cpu;
8509         struct rq               *dst_rq;
8510
8511         struct cpumask          *dst_grpmask;
8512         int                     new_dst_cpu;
8513         enum cpu_idle_type      idle;
8514         long                    imbalance;
8515         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
8516         struct cpumask          *cpus;
8517
8518         unsigned int            flags;
8519
8520         unsigned int            loop;
8521         unsigned int            loop_break;
8522         unsigned int            loop_max;
8523
8524         enum fbq_type           fbq_type;
8525         enum migration_type     migration_type;
8526         struct list_head        tasks;
8527 };
8528
8529 /*
8530  * Is this task likely cache-hot:
8531  */
8532 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
8533 {
8534         s64 delta;
8535
8536         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
8537
8538         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
8539                 return 0;
8540
8541         if (unlikely(task_has_idle_policy(p)))
8542                 return 0;
8543
8544         /* SMT siblings share cache */
8545         if (env->sd->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY)
8546                 return 0;
8547
8548         /*
8549          * Buddy candidates are cache hot:
8550          */
8551         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
8552             (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next))
8553                 return 1;
8554
8555         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
8556                 return 1;
8557
8558         /*
8559          * Don't migrate task if the task's cookie does not match
8560          * with the destination CPU's core cookie.
8561          */
8562         if (!sched_core_cookie_match(cpu_rq(env->dst_cpu), p))
8563                 return 1;
8564
8565         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
8566                 return 0;
8567
8568         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
8569
8570         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
8571 }
8572
8573 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8574 /*
8575  * Returns 1, if task migration degrades locality
8576  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
8577  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
8578  */
8579 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
8580 {
8581         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
8582         unsigned long src_weight, dst_weight;
8583         int src_nid, dst_nid, dist;
8584
8585         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
8586                 return -1;
8587
8588         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
8589                 return -1;
8590
8591         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
8592         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
8593
8594         if (src_nid == dst_nid)
8595                 return -1;
8596
8597         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
8598         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
8599                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
8600                         return 1;
8601                 else
8602                         return -1;
8603         }
8604
8605         /* Encourage migration to the preferred node. */
8606         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
8607                 return 0;
8608
8609         /* Leaving a core idle is often worse than degrading locality. */
8610         if (env->idle == CPU_IDLE)
8611                 return -1;
8612
8613         dist = node_distance(src_nid, dst_nid);
8614         if (numa_group) {
8615                 src_weight = group_weight(p, src_nid, dist);
8616                 dst_weight = group_weight(p, dst_nid, dist);
8617         } else {
8618                 src_weight = task_weight(p, src_nid, dist);
8619                 dst_weight = task_weight(p, dst_nid, dist);
8620         }
8621
8622         return dst_weight < src_weight;
8623 }
8624
8625 #else
8626 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
8627                                              struct lb_env *env)
8628 {
8629         return -1;
8630 }
8631 #endif
8632
8633 /*
8634  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
8635  */
8636 static
8637 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
8638 {
8639         int tsk_cache_hot;
8640
8641         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
8642
8643         /*
8644          * We do not migrate tasks that are:
8645          * 1) throttled_lb_pair, or
8646          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_ptr, or
8647          * 3) running (obviously), or
8648          * 4) are cache-hot on their current CPU.
8649          */
8650         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
8651                 return 0;
8652
8653         /* Disregard pcpu kthreads; they are where they need to be. */
8654         if (kthread_is_per_cpu(p))
8655                 return 0;
8656
8657         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, p->cpus_ptr)) {
8658                 int cpu;
8659
8660                 schedstat_inc(p->stats.nr_failed_migrations_affine);
8661
8662                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
8663
8664                 /*
8665                  * Remember if this task can be migrated to any other CPU in
8666                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
8667                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
8668                  *
8669                  * Avoid computing new_dst_cpu
8670                  * - for NEWLY_IDLE
8671                  * - if we have already computed one in current iteration
8672                  * - if it's an active balance
8673                  */
8674                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE ||
8675                     env->flags & (LBF_DST_PINNED | LBF_ACTIVE_LB))
8676                         return 0;
8677
8678                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs: */
8679                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
8680                         if (cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr)) {
8681                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
8682                                 env->new_dst_cpu = cpu;
8683                                 break;
8684                         }
8685                 }
8686
8687                 return 0;
8688         }
8689
8690         /* Record that we found at least one task that could run on dst_cpu */
8691         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
8692
8693         if (task_on_cpu(env->src_rq, p)) {
8694                 schedstat_inc(p->stats.nr_failed_migrations_running);
8695                 return 0;
8696         }
8697
8698         /*
8699          * Aggressive migration if:
8700          * 1) active balance
8701          * 2) destination numa is preferred
8702          * 3) task is cache cold, or
8703          * 4) too many balance attempts have failed.
8704          */
8705         if (env->flags & LBF_ACTIVE_LB)
8706                 return 1;
8707
8708         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
8709         if (tsk_cache_hot == -1)
8710                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
8711
8712         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
8713             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
8714                 if (tsk_cache_hot == 1) {
8715                         schedstat_inc(env->sd->lb_hot_gained[env->idle]);
8716                         schedstat_inc(p->stats.nr_forced_migrations);
8717                 }
8718                 return 1;
8719         }
8720
8721         schedstat_inc(p->stats.nr_failed_migrations_hot);
8722         return 0;
8723 }
8724
8725 /*
8726  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
8727  */
8728 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
8729 {
8730         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
8731
8732         deactivate_task(env->src_rq, p, DEQUEUE_NOCLOCK);
8733         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
8734 }
8735
8736 /*
8737  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
8738  * part of active balancing operations within "domain".
8739  *
8740  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
8741  */
8742 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
8743 {
8744         struct task_struct *p;
8745
8746         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
8747
8748         list_for_each_entry_reverse(p,
8749                         &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
8750                 if (!can_migrate_task(p, env))
8751                         continue;
8752
8753                 detach_task(p, env);
8754
8755                 /*
8756                  * Right now, this is only the second place where
8757                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
8758                  * so we can safely collect stats here rather than
8759                  * inside detach_tasks().
8760                  */
8761                 schedstat_inc(env->sd->lb_gained[env->idle]);
8762                 return p;
8763         }
8764         return NULL;
8765 }
8766
8767 /*
8768  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance load/util/tasks from
8769  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
8770  *
8771  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
8772  */
8773 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
8774 {
8775         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
8776         unsigned long util, load;
8777         struct task_struct *p;
8778         int detached = 0;
8779
8780         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
8781
8782         /*
8783          * Source run queue has been emptied by another CPU, clear
8784          * LBF_ALL_PINNED flag as we will not test any task.
8785          */
8786         if (env->src_rq->nr_running <= 1) {
8787                 env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
8788                 return 0;
8789         }
8790
8791         if (env->imbalance <= 0)
8792                 return 0;
8793
8794         while (!list_empty(tasks)) {
8795                 /*
8796                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
8797                  * which could at worst lead to a livelock crash.
8798                  */
8799                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
8800                         break;
8801
8802                 env->loop++;
8803                 /*
8804                  * We've more or less seen every task there is, call it quits
8805                  * unless we haven't found any movable task yet.
8806                  */
8807                 if (env->loop > env->loop_max &&
8808                     !(env->flags & LBF_ALL_PINNED))
8809                         break;
8810
8811                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
8812                 if (env->loop > env->loop_break) {
8813                         env->loop_break += SCHED_NR_MIGRATE_BREAK;
8814                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
8815                         break;
8816                 }
8817
8818                 p = list_last_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
8819
8820                 if (!can_migrate_task(p, env))
8821                         goto next;
8822
8823                 switch (env->migration_type) {
8824                 case migrate_load:
8825                         /*
8826                          * Depending of the number of CPUs and tasks and the
8827                          * cgroup hierarchy, task_h_load() can return a null
8828                          * value. Make sure that env->imbalance decreases
8829                          * otherwise detach_tasks() will stop only after
8830                          * detaching up to loop_max tasks.
8831                          */
8832                         load = max_t(unsigned long, task_h_load(p), 1);
8833
8834                         if (sched_feat(LB_MIN) &&
8835                             load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
8836                                 goto next;
8837
8838                         /*
8839                          * Make sure that we don't migrate too much load.
8840                          * Nevertheless, let relax the constraint if
8841                          * scheduler fails to find a good waiting task to
8842                          * migrate.
8843                          */
8844                         if (shr_bound(load, env->sd->nr_balance_failed) > env->imbalance)
8845                                 goto next;
8846
8847                         env->imbalance -= load;
8848                         break;
8849
8850                 case migrate_util:
8851                         util = task_util_est(p);
8852
8853                         if (util > env->imbalance)
8854                                 goto next;
8855
8856                         env->imbalance -= util;
8857                         break;
8858
8859                 case migrate_task:
8860                         env->imbalance--;
8861                         break;
8862
8863                 case migrate_misfit:
8864                         /* This is not a misfit task */
8865                         if (task_fits_cpu(p, env->src_cpu))
8866                                 goto next;
8867
8868                         env->imbalance = 0;
8869                         break;
8870                 }
8871
8872                 detach_task(p, env);
8873                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
8874
8875                 detached++;
8876
8877 #ifdef CONFIG_PREEMPTION
8878                 /*
8879                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
8880                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
8881                  * the critical section.
8882                  */
8883                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
8884                         break;
8885 #endif
8886
8887                 /*
8888                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
8889                  * load/util/tasks.
8890                  */
8891                 if (env->imbalance <= 0)
8892                         break;
8893
8894                 continue;
8895 next:
8896                 list_move(&p->se.group_node, tasks);
8897         }
8898
8899         /*
8900          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
8901          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
8902          * than inside detach_one_task().
8903          */
8904         schedstat_add(env->sd->lb_gained[env->idle], detached);
8905
8906         return detached;
8907 }
8908
8909 /*
8910  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
8911  */
8912 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8913 {
8914         lockdep_assert_rq_held(rq);
8915
8916         WARN_ON_ONCE(task_rq(p) != rq);
8917         activate_task(rq, p, ENQUEUE_NOCLOCK);
8918         check_preempt_curr(rq, p, 0);
8919 }
8920
8921 /*
8922  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
8923  * its new rq.
8924  */
8925 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8926 {
8927         struct rq_flags rf;
8928
8929         rq_lock(rq, &rf);
8930         update_rq_clock(rq);
8931         attach_task(rq, p);
8932         rq_unlock(rq, &rf);
8933 }
8934
8935 /*
8936  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
8937  * new rq.
8938  */
8939 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
8940 {
8941         struct list_head *tasks = &env->tasks;
8942         struct task_struct *p;
8943         struct rq_flags rf;
8944
8945         rq_lock(env->dst_rq, &rf);
8946         update_rq_clock(env->dst_rq);
8947
8948         while (!list_empty(tasks)) {
8949                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
8950                 list_del_init(&p->se.group_node);
8951
8952                 attach_task(env->dst_rq, p);
8953         }
8954
8955         rq_unlock(env->dst_rq, &rf);
8956 }
8957
8958 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8959 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq)
8960 {
8961         if (cfs_rq->avg.load_avg)
8962                 return true;
8963
8964         if (cfs_rq->avg.util_avg)
8965                 return true;
8966
8967         return false;
8968 }
8969
8970 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq)
8971 {
8972         if (READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg))
8973                 return true;
8974
8975         if (READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg))
8976                 return true;
8977
8978         if (thermal_load_avg(rq))
8979                 return true;
8980
8981 #ifdef CONFIG_HAVE_SCHED_AVG_IRQ
8982         if (READ_ONCE(rq->avg_irq.util_avg))
8983                 return true;
8984 #endif
8985
8986         return false;
8987 }
8988
8989 static inline void update_blocked_load_tick(struct rq *rq)
8990 {
8991         WRITE_ONCE(rq->last_blocked_load_update_tick, jiffies);
8992 }
8993
8994 static inline void update_blocked_load_status(struct rq *rq, bool has_blocked)
8995 {
8996         if (!has_blocked)
8997                 rq->has_blocked_load = 0;
8998 }
8999 #else
9000 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
9001 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq) { return false; }
9002 static inline void update_blocked_load_tick(struct rq *rq) {}
9003 static inline void update_blocked_load_status(struct rq *rq, bool has_blocked) {}
9004 #endif
9005
9006 static bool __update_blocked_others(struct rq *rq, bool *done)
9007 {
9008         const struct sched_class *curr_class;
9009         u64 now = rq_clock_pelt(rq);
9010         unsigned long thermal_pressure;
9011         bool decayed;
9012
9013         /*
9014          * update_load_avg() can call cpufreq_update_util(). Make sure that RT,
9015          * DL and IRQ signals have been updated before updating CFS.
9016          */
9017         curr_class = rq->curr->sched_class;
9018
9019         thermal_pressure = arch_scale_thermal_pressure(cpu_of(rq));
9020
9021         decayed = update_rt_rq_load_avg(now, rq, curr_class == &rt_sched_class) |
9022                   update_dl_rq_load_avg(now, rq, curr_class == &dl_sched_class) |
9023                   update_thermal_load_avg(rq_clock_thermal(rq), rq, thermal_pressure) |
9024                   update_irq_load_avg(rq, 0);
9025
9026         if (others_have_blocked(rq))
9027                 *done = false;
9028
9029         return decayed;
9030 }
9031
9032 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9033
9034 static bool __update_blocked_fair(struct rq *rq, bool *done)
9035 {
9036         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
9037         bool decayed = false;
9038         int cpu = cpu_of(rq);
9039
9040         /*
9041          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
9042          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
9043          */
9044         for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos) {
9045                 struct sched_entity *se;
9046
9047                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq)) {
9048                         update_tg_load_avg(cfs_rq);
9049
9050                         if (cfs_rq->nr_running == 0)
9051                                 update_idle_cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
9052
9053                         if (cfs_rq == &rq->cfs)
9054                                 decayed = true;
9055                 }
9056
9057                 /* Propagate pending load changes to the parent, if any: */
9058                 se = cfs_rq->tg->se[cpu];
9059                 if (se && !skip_blocked_update(se))
9060                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
9061
9062                 /*
9063                  * There can be a lot of idle CPU cgroups.  Don't let fully
9064                  * decayed cfs_rqs linger on the list.
9065                  */
9066                 if (cfs_rq_is_decayed(cfs_rq))
9067                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
9068
9069                 /* Don't need periodic decay once load/util_avg are null */
9070                 if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
9071                         *done = false;
9072         }
9073
9074         return decayed;
9075 }
9076
9077 /*
9078  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
9079  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
9080  * group is a fraction of its parents load.
9081  */
9082 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
9083 {
9084         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
9085         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
9086         unsigned long now = jiffies;
9087         unsigned long load;
9088
9089         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
9090                 return;
9091
9092         WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, NULL);
9093         for_each_sched_entity(se) {
9094                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9095                 WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, se);
9096                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
9097                         break;
9098         }
9099
9100         if (!se) {
9101                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
9102                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
9103         }
9104
9105         while ((se = READ_ONCE(cfs_rq->h_load_next)) != NULL) {
9106                 load = cfs_rq->h_load;
9107                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
9108                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
9109                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
9110                 cfs_rq->h_load = load;
9111                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
9112         }
9113 }
9114
9115 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
9116 {
9117         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
9118
9119         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
9120         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
9121                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
9122 }
9123 #else
9124 static bool __update_blocked_fair(struct rq *rq, bool *done)
9125 {
9126         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
9127         bool decayed;
9128
9129         decayed = update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq);
9130         if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
9131                 *done = false;
9132
9133         return decayed;
9134 }
9135
9136 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
9137 {
9138         return p->se.avg.load_avg;
9139 }
9140 #endif
9141
9142 static void update_blocked_averages(int cpu)
9143 {
9144         bool decayed = false, done = true;
9145         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9146         struct rq_flags rf;
9147
9148         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
9149         update_blocked_load_tick(rq);
9150         update_rq_clock(rq);
9151
9152         decayed |= __update_blocked_others(rq, &done);
9153         decayed |= __update_blocked_fair(rq, &done);
9154
9155         update_blocked_load_status(rq, !done);
9156         if (decayed)
9157                 cpufreq_update_util(rq, 0);
9158         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
9159 }
9160
9161 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
9162
9163 /*
9164  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
9165  */
9166 struct sg_lb_stats {
9167         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
9168         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
9169         unsigned long group_capacity;
9170         unsigned long group_util; /* Total utilization over the CPUs of the group */
9171         unsigned long group_runnable; /* Total runnable time over the CPUs of the group */
9172         unsigned int sum_nr_running; /* Nr of tasks running in the group */
9173         unsigned int sum_h_nr_running; /* Nr of CFS tasks running in the group */
9174         unsigned int idle_cpus;
9175         unsigned int group_weight;
9176         enum group_type group_type;
9177         unsigned int group_asym_packing; /* Tasks should be moved to preferred CPU */
9178         unsigned int group_smt_balance;  /* Task on busy SMT be moved */
9179         unsigned long group_misfit_task_load; /* A CPU has a task too big for its capacity */
9180 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9181         unsigned int nr_numa_running;
9182         unsigned int nr_preferred_running;
9183 #endif
9184 };
9185
9186 /*
9187  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
9188  *               during load balancing.
9189  */
9190 struct sd_lb_stats {
9191         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
9192         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
9193         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
9194         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
9195         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
9196         unsigned int prefer_sibling; /* tasks should go to sibling first */
9197
9198         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
9199         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
9200 };
9201
9202 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
9203 {
9204         /*
9205          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
9206          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
9207          * We must however set busiest_stat::group_type and
9208          * busiest_stat::idle_cpus to the worst busiest group because
9209          * update_sd_pick_busiest() reads these before assignment.
9210          */
9211         *sds = (struct sd_lb_stats){
9212                 .busiest = NULL,
9213                 .local = NULL,
9214                 .total_load = 0UL,
9215                 .total_capacity = 0UL,
9216                 .busiest_stat = {
9217                         .idle_cpus = UINT_MAX,
9218                         .group_type = group_has_spare,
9219                 },
9220         };
9221 }
9222
9223 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
9224 {
9225         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9226         unsigned long max = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
9227         unsigned long used, free;
9228         unsigned long irq;
9229
9230         irq = cpu_util_irq(rq);
9231
9232         if (unlikely(irq >= max))
9233                 return 1;
9234
9235         /*
9236          * avg_rt.util_avg and avg_dl.util_avg track binary signals
9237          * (running and not running) with weights 0 and 1024 respectively.
9238          * avg_thermal.load_avg tracks thermal pressure and the weighted
9239          * average uses the actual delta max capacity(load).
9240          */
9241         used = READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg);
9242         used += READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg);
9243         used += thermal_load_avg(rq);
9244
9245         if (unlikely(used >= max))
9246                 return 1;
9247
9248         free = max - used;
9249
9250         return scale_irq_capacity(free, irq, max);
9251 }
9252
9253 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
9254 {
9255         unsigned long capacity = scale_rt_capacity(cpu);
9256         struct sched_group *sdg = sd->groups;
9257
9258         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
9259
9260         if (!capacity)
9261                 capacity = 1;
9262
9263         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
9264         trace_sched_cpu_capacity_tp(cpu_rq(cpu));
9265
9266         sdg->sgc->capacity = capacity;
9267         sdg->sgc->min_capacity = capacity;
9268         sdg->sgc->max_capacity = capacity;
9269 }
9270
9271 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
9272 {
9273         struct sched_domain *child = sd->child;
9274         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
9275         unsigned long capacity, min_capacity, max_capacity;
9276         unsigned long interval;
9277
9278         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
9279         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
9280         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
9281
9282         if (!child) {
9283                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
9284                 return;
9285         }
9286
9287         capacity = 0;
9288         min_capacity = ULONG_MAX;
9289         max_capacity = 0;
9290
9291         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
9292                 /*
9293                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
9294                  * span the current group.
9295                  */
9296
9297                 for_each_cpu(cpu, sched_group_span(sdg)) {
9298                         unsigned long cpu_cap = capacity_of(cpu);
9299
9300                         capacity += cpu_cap;
9301                         min_capacity = min(cpu_cap, min_capacity);
9302                         max_capacity = max(cpu_cap, max_capacity);
9303                 }
9304         } else  {
9305                 /*
9306                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
9307                  * span the current group.
9308                  */
9309
9310                 group = child->groups;
9311                 do {
9312                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
9313
9314                         capacity += sgc->capacity;
9315                         min_capacity = min(sgc->min_capacity, min_capacity);
9316                         max_capacity = max(sgc->max_capacity, max_capacity);
9317                         group = group->next;
9318                 } while (group != child->groups);
9319         }
9320
9321         sdg->sgc->capacity = capacity;
9322         sdg->sgc->min_capacity = min_capacity;
9323         sdg->sgc->max_capacity = max_capacity;
9324 }
9325
9326 /*
9327  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
9328  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
9329  * Return true is the capacity is reduced
9330  */
9331 static inline int
9332 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
9333 {
9334         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
9335                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
9336 }
9337
9338 /*
9339  * Check whether a rq has a misfit task and if it looks like we can actually
9340  * help that task: we can migrate the task to a CPU of higher capacity, or
9341  * the task's current CPU is heavily pressured.
9342  */
9343 static inline int check_misfit_status(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
9344 {
9345         return rq->misfit_task_load &&
9346                 (rq->cpu_capacity_orig < rq->rd->max_cpu_capacity ||
9347                  check_cpu_capacity(rq, sd));
9348 }
9349
9350 /*
9351  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
9352  * groups is inadequate due to ->cpus_ptr constraints.
9353  *
9354  * Imagine a situation of two groups of 4 CPUs each and 4 tasks each with a
9355  * cpumask covering 1 CPU of the first group and 3 CPUs of the second group.
9356  * Something like:
9357  *
9358  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
9359  *              *     * * *
9360  *
9361  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
9362  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
9363  * cpu 3 and leave one of the CPUs in the second group unused.
9364  *
9365  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
9366  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
9367  * moving tasks due to affinity constraints.
9368  *
9369  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
9370  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
9371  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
9372  * to create an effective group imbalance.
9373  *
9374  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
9375  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
9376  * subtle and fragile situation.
9377  */
9378
9379 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
9380 {
9381         return group->sgc->imbalance;
9382 }
9383
9384 /*
9385  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
9386  * be used by some tasks.
9387  * We consider that a group has spare capacity if the number of task is
9388  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
9389  * available capacity for CFS tasks.
9390  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
9391  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
9392  * capacity in meaningful for the load balancer.
9393  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
9394  * any benefit for the load balance.
9395  */
9396 static inline bool
9397 group_has_capacity(unsigned int imbalance_pct, struct sg_lb_stats *sgs)
9398 {
9399         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
9400                 return true;
9401
9402         if ((sgs->group_capacity * imbalance_pct) <
9403                         (sgs->group_runnable * 100))
9404                 return false;
9405
9406         if ((sgs->group_capacity * 100) >
9407                         (sgs->group_util * imbalance_pct))
9408                 return true;
9409
9410         return false;
9411 }
9412
9413 /*
9414  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
9415  *  handle.
9416  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
9417  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
9418  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
9419  *  false.
9420  */
9421 static inline bool
9422 group_is_overloaded(unsigned int imbalance_pct, struct sg_lb_stats *sgs)
9423 {
9424         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
9425                 return false;
9426
9427         if ((sgs->group_capacity * 100) <
9428                         (sgs->group_util * imbalance_pct))
9429                 return true;
9430
9431         if ((sgs->group_capacity * imbalance_pct) <
9432                         (sgs->group_runnable * 100))
9433                 return true;
9434
9435         return false;
9436 }
9437
9438 static inline enum
9439 group_type group_classify(unsigned int imbalance_pct,
9440                           struct sched_group *group,
9441                           struct sg_lb_stats *sgs)
9442 {
9443         if (group_is_overloaded(imbalance_pct, sgs))
9444                 return group_overloaded;
9445
9446         if (sg_imbalanced(group))
9447                 return group_imbalanced;
9448
9449         if (sgs->group_asym_packing)
9450                 return group_asym_packing;
9451
9452         if (sgs->group_smt_balance)
9453                 return group_smt_balance;
9454
9455         if (sgs->group_misfit_task_load)
9456                 return group_misfit_task;
9457
9458         if (!group_has_capacity(imbalance_pct, sgs))
9459                 return group_fully_busy;
9460
9461         return group_has_spare;
9462 }
9463
9464 /**
9465  * sched_use_asym_prio - Check whether asym_packing priority must be used
9466  * @sd:         The scheduling domain of the load balancing
9467  * @cpu:        A CPU
9468  *
9469  * Always use CPU priority when balancing load between SMT siblings. When
9470  * balancing load between cores, it is not sufficient that @cpu is idle. Only
9471  * use CPU priority if the whole core is idle.
9472  *
9473  * Returns: True if the priority of @cpu must be followed. False otherwise.
9474  */
9475 static bool sched_use_asym_prio(struct sched_domain *sd, int cpu)
9476 {
9477         if (!sched_smt_active())
9478                 return true;
9479
9480         return sd->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY || is_core_idle(cpu);
9481 }
9482
9483 /**
9484  * sched_asym - Check if the destination CPU can do asym_packing load balance
9485  * @env:        The load balancing environment
9486  * @sds:        Load-balancing data with statistics of the local group
9487  * @sgs:        Load-balancing statistics of the candidate busiest group
9488  * @group:      The candidate busiest group
9489  *
9490  * @env::dst_cpu can do asym_packing if it has higher priority than the
9491  * preferred CPU of @group.
9492  *
9493  * SMT is a special case. If we are balancing load between cores, @env::dst_cpu
9494  * can do asym_packing balance only if all its SMT siblings are idle. Also, it
9495  * can only do it if @group is an SMT group and has exactly on busy CPU. Larger
9496  * imbalances in the number of CPUS are dealt with in find_busiest_group().
9497  *
9498  * If we are balancing load within an SMT core, or at DIE domain level, always
9499  * proceed.
9500  *
9501  * Return: true if @env::dst_cpu can do with asym_packing load balance. False
9502  * otherwise.
9503  */
9504 static inline bool
9505 sched_asym(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds,  struct sg_lb_stats *sgs,
9506            struct sched_group *group)
9507 {
9508         /* Ensure that the whole local core is idle, if applicable. */
9509         if (!sched_use_asym_prio(env->sd, env->dst_cpu))
9510                 return false;
9511
9512         /*
9513          * CPU priorities does not make sense for SMT cores with more than one
9514          * busy sibling.
9515          */
9516         if (group->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY) {
9517                 if (sgs->group_weight - sgs->idle_cpus != 1)
9518                         return false;
9519         }
9520
9521         return sched_asym_prefer(env->dst_cpu, group->asym_prefer_cpu);
9522 }
9523
9524 /* One group has more than one SMT CPU while the other group does not */
9525 static inline bool smt_vs_nonsmt_groups(struct sched_group *sg1,
9526                                     struct sched_group *sg2)
9527 {
9528         if (!sg1 || !sg2)
9529                 return false;
9530
9531         return (sg1->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY) !=
9532                 (sg2->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY);
9533 }
9534
9535 static inline bool smt_balance(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs,
9536                                struct sched_group *group)
9537 {
9538         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
9539                 return false;
9540
9541         /*
9542          * For SMT source group, it is better to move a task
9543          * to a CPU that doesn't have multiple tasks sharing its CPU capacity.
9544          * Note that if a group has a single SMT, SD_SHARE_CPUCAPACITY
9545          * will not be on.
9546          */
9547         if (group->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY &&
9548             sgs->sum_h_nr_running > 1)
9549                 return true;
9550
9551         return false;
9552 }
9553
9554 static inline long sibling_imbalance(struct lb_env *env,
9555                                     struct sd_lb_stats *sds,
9556                                     struct sg_lb_stats *busiest,
9557                                     struct sg_lb_stats *local)
9558 {
9559         int ncores_busiest, ncores_local;
9560         long imbalance;
9561
9562         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE || !busiest->sum_nr_running)
9563                 return 0;
9564
9565         ncores_busiest = sds->busiest->cores;
9566         ncores_local = sds->local->cores;
9567
9568         if (ncores_busiest == ncores_local) {
9569                 imbalance = busiest->sum_nr_running;
9570                 lsub_positive(&imbalance, local->sum_nr_running);
9571                 return imbalance;
9572         }
9573
9574         /* Balance such that nr_running/ncores ratio are same on both groups */
9575         imbalance = ncores_local * busiest->sum_nr_running;
9576         lsub_positive(&imbalance, ncores_busiest * local->sum_nr_running);
9577         /* Normalize imbalance and do rounding on normalization */
9578         imbalance = 2 * imbalance + ncores_local + ncores_busiest;
9579         imbalance /= ncores_local + ncores_busiest;
9580
9581         /* Take advantage of resource in an empty sched group */
9582         if (imbalance == 0 && local->sum_nr_running == 0 &&
9583             busiest->sum_nr_running > 1)
9584                 imbalance = 2;
9585
9586         return imbalance;
9587 }
9588
9589 static inline bool
9590 sched_reduced_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
9591 {
9592         /*
9593          * When there is more than 1 task, the group_overloaded case already
9594          * takes care of cpu with reduced capacity
9595          */
9596         if (rq->cfs.h_nr_running != 1)
9597                 return false;
9598
9599         return check_cpu_capacity(rq, sd);
9600 }
9601
9602 /**
9603  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
9604  * @env: The load balancing environment.
9605  * @sds: Load-balancing data with statistics of the local group.
9606  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
9607  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
9608  * @sg_status: Holds flag indicating the status of the sched_group
9609  */
9610 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
9611                                       struct sd_lb_stats *sds,
9612                                       struct sched_group *group,
9613                                       struct sg_lb_stats *sgs,
9614                                       int *sg_status)
9615 {
9616         int i, nr_running, local_group;
9617
9618         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
9619
9620         local_group = group == sds->local;
9621
9622         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
9623                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
9624                 unsigned long load = cpu_load(rq);
9625
9626                 sgs->group_load += load;
9627                 sgs->group_util += cpu_util_cfs(i);
9628                 sgs->group_runnable += cpu_runnable(rq);
9629                 sgs->sum_h_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
9630
9631                 nr_running = rq->nr_running;
9632                 sgs->sum_nr_running += nr_running;
9633
9634                 if (nr_running > 1)
9635                         *sg_status |= SG_OVERLOAD;
9636
9637                 if (cpu_overutilized(i))
9638                         *sg_status |= SG_OVERUTILIZED;
9639
9640 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9641                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
9642                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
9643 #endif
9644                 /*
9645                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
9646                  */
9647                 if (!nr_running && idle_cpu(i)) {
9648                         sgs->idle_cpus++;
9649                         /* Idle cpu can't have misfit task */
9650                         continue;
9651                 }
9652
9653                 if (local_group)
9654                         continue;
9655
9656                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY) {
9657                         /* Check for a misfit task on the cpu */
9658                         if (sgs->group_misfit_task_load < rq->misfit_task_load) {
9659                                 sgs->group_misfit_task_load = rq->misfit_task_load;
9660                                 *sg_status |= SG_OVERLOAD;
9661                         }
9662                 } else if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
9663                            sched_reduced_capacity(rq, env->sd)) {
9664                         /* Check for a task running on a CPU with reduced capacity */
9665                         if (sgs->group_misfit_task_load < load)
9666                                 sgs->group_misfit_task_load = load;
9667                 }
9668         }
9669
9670         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
9671
9672         sgs->group_weight = group->group_weight;
9673
9674         /* Check if dst CPU is idle and preferred to this group */
9675         if (!local_group && env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING &&
9676             env->idle != CPU_NOT_IDLE && sgs->sum_h_nr_running &&
9677             sched_asym(env, sds, sgs, group)) {
9678                 sgs->group_asym_packing = 1;
9679         }
9680
9681         /* Check for loaded SMT group to be balanced to dst CPU */
9682         if (!local_group && smt_balance(env, sgs, group))
9683                 sgs->group_smt_balance = 1;
9684
9685         sgs->group_type = group_classify(env->sd->imbalance_pct, group, sgs);
9686
9687         /* Computing avg_load makes sense only when group is overloaded */
9688         if (sgs->group_type == group_overloaded)
9689                 sgs->avg_load = (sgs->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9690                                 sgs->group_capacity;
9691 }
9692
9693 /**
9694  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
9695  * @env: The load balancing environment.
9696  * @sds: sched_domain statistics
9697  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
9698  * @sgs: sched_group statistics
9699  *
9700  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
9701  * busiest group.
9702  *
9703  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
9704  * busiest group. %false otherwise.
9705  */
9706 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
9707                                    struct sd_lb_stats *sds,
9708                                    struct sched_group *sg,
9709                                    struct sg_lb_stats *sgs)
9710 {
9711         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
9712
9713         /* Make sure that there is at least one task to pull */
9714         if (!sgs->sum_h_nr_running)
9715                 return false;
9716
9717         /*
9718          * Don't try to pull misfit tasks we can't help.
9719          * We can use max_capacity here as reduction in capacity on some
9720          * CPUs in the group should either be possible to resolve
9721          * internally or be covered by avg_load imbalance (eventually).
9722          */
9723         if ((env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY) &&
9724             (sgs->group_type == group_misfit_task) &&
9725             (!capacity_greater(capacity_of(env->dst_cpu), sg->sgc->max_capacity) ||
9726              sds->local_stat.group_type != group_has_spare))
9727                 return false;
9728
9729         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
9730                 return true;
9731
9732         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
9733                 return false;
9734
9735         /*
9736          * The candidate and the current busiest group are the same type of
9737          * group. Let check which one is the busiest according to the type.
9738          */
9739
9740         switch (sgs->group_type) {
9741         case group_overloaded:
9742                 /* Select the overloaded group with highest avg_load. */
9743                 if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
9744                         return false;
9745                 break;
9746
9747         case group_imbalanced:
9748                 /*
9749                  * Select the 1st imbalanced group as we don't have any way to
9750                  * choose one more than another.
9751                  */
9752                 return false;
9753
9754         case group_asym_packing:
9755                 /* Prefer to move from lowest priority CPU's work */
9756                 if (sched_asym_prefer(sg->asym_prefer_cpu, sds->busiest->asym_prefer_cpu))
9757                         return false;
9758                 break;
9759
9760         case group_misfit_task:
9761                 /*
9762                  * If we have more than one misfit sg go with the biggest
9763                  * misfit.
9764                  */
9765                 if (sgs->group_misfit_task_load < busiest->group_misfit_task_load)
9766                         return false;
9767                 break;
9768
9769         case group_smt_balance:
9770         case group_fully_busy:
9771                 /*
9772                  * Select the fully busy group with highest avg_load. In
9773                  * theory, there is no need to pull task from such kind of
9774                  * group because tasks have all compute capacity that they need
9775                  * but we can still improve the overall throughput by reducing
9776                  * contention when accessing shared HW resources.
9777                  *
9778                  * XXX for now avg_load is not computed and always 0 so we
9779                  * select the 1st one, except if @sg is composed of SMT
9780                  * siblings.
9781                  */
9782
9783                 if (sgs->avg_load < busiest->avg_load)
9784                         return false;
9785
9786                 if (sgs->avg_load == busiest->avg_load) {
9787                         /*
9788                          * SMT sched groups need more help than non-SMT groups.
9789                          * If @sg happens to also be SMT, either choice is good.
9790                          */
9791                         if (sds->busiest->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY)
9792                                 return false;
9793                 }
9794
9795                 break;
9796
9797         case group_has_spare:
9798                 /*
9799                  * Do not pick sg with SMT CPUs over sg with pure CPUs,
9800                  * as we do not want to pull task off SMT core with one task
9801                  * and make the core idle.
9802                  */
9803                 if (smt_vs_nonsmt_groups(sds->busiest, sg)) {
9804                         if (sg->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY && sgs->sum_h_nr_running <= 1)
9805                                 return false;
9806                         else
9807                                 return true;
9808                 }
9809
9810                 /*
9811                  * Select not overloaded group with lowest number of idle cpus
9812                  * and highest number of running tasks. We could also compare
9813                  * the spare capacity which is more stable but it can end up
9814                  * that the group has less spare capacity but finally more idle
9815                  * CPUs which means less opportunity to pull tasks.
9816                  */
9817                 if (sgs->idle_cpus > busiest->idle_cpus)
9818                         return false;
9819                 else if ((sgs->idle_cpus == busiest->idle_cpus) &&
9820                          (sgs->sum_nr_running <= busiest->sum_nr_running))
9821                         return false;
9822
9823                 break;
9824         }
9825
9826         /*
9827          * Candidate sg has no more than one task per CPU and has higher
9828          * per-CPU capacity. Migrating tasks to less capable CPUs may harm
9829          * throughput. Maximize throughput, power/energy consequences are not
9830          * considered.
9831          */
9832         if ((env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY) &&
9833             (sgs->group_type <= group_fully_busy) &&
9834             (capacity_greater(sg->sgc->min_capacity, capacity_of(env->dst_cpu))))
9835                 return false;
9836
9837         return true;
9838 }
9839
9840 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9841 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
9842 {
9843         if (sgs->sum_h_nr_running > sgs->nr_numa_running)
9844                 return regular;
9845         if (sgs->sum_h_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
9846                 return remote;
9847         return all;
9848 }
9849
9850 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
9851 {
9852         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
9853                 return regular;
9854         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
9855                 return remote;
9856         return all;
9857 }
9858 #else
9859 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
9860 {
9861         return all;
9862 }
9863
9864 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
9865 {
9866         return regular;
9867 }
9868 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
9869
9870
9871 struct sg_lb_stats;
9872
9873 /*
9874  * task_running_on_cpu - return 1 if @p is running on @cpu.
9875  */
9876
9877 static unsigned int task_running_on_cpu(int cpu, struct task_struct *p)
9878 {
9879         /* Task has no contribution or is new */
9880         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
9881                 return 0;
9882
9883         if (task_on_rq_queued(p))
9884                 return 1;
9885
9886         return 0;
9887 }
9888
9889 /**
9890  * idle_cpu_without - would a given CPU be idle without p ?
9891  * @cpu: the processor on which idleness is tested.
9892  * @p: task which should be ignored.
9893  *
9894  * Return: 1 if the CPU would be idle. 0 otherwise.
9895  */
9896 static int idle_cpu_without(int cpu, struct task_struct *p)
9897 {
9898         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9899
9900         if (rq->curr != rq->idle && rq->curr != p)
9901                 return 0;
9902
9903         /*
9904          * rq->nr_running can't be used but an updated version without the
9905          * impact of p on cpu must be used instead. The updated nr_running
9906          * be computed and tested before calling idle_cpu_without().
9907          */
9908
9909 #ifdef CONFIG_SMP
9910         if (rq->ttwu_pending)
9911                 return 0;
9912 #endif
9913
9914         return 1;
9915 }
9916
9917 /*
9918  * update_sg_wakeup_stats - Update sched_group's statistics for wakeup.
9919  * @sd: The sched_domain level to look for idlest group.
9920  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
9921  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
9922  * @p: The task for which we look for the idlest group/CPU.
9923  */
9924 static inline void update_sg_wakeup_stats(struct sched_domain *sd,
9925                                           struct sched_group *group,
9926                                           struct sg_lb_stats *sgs,
9927                                           struct task_struct *p)
9928 {
9929         int i, nr_running;
9930
9931         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
9932
9933         /* Assume that task can't fit any CPU of the group */
9934         if (sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY)
9935                 sgs->group_misfit_task_load = 1;
9936
9937         for_each_cpu(i, sched_group_span(group)) {
9938                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
9939                 unsigned int local;
9940
9941                 sgs->group_load += cpu_load_without(rq, p);
9942                 sgs->group_util += cpu_util_without(i, p);
9943                 sgs->group_runnable += cpu_runnable_without(rq, p);
9944                 local = task_running_on_cpu(i, p);
9945                 sgs->sum_h_nr_running += rq->cfs.h_nr_running - local;
9946
9947                 nr_running = rq->nr_running - local;
9948                 sgs->sum_nr_running += nr_running;
9949
9950                 /*
9951                  * No need to call idle_cpu_without() if nr_running is not 0
9952                  */
9953                 if (!nr_running && idle_cpu_without(i, p))
9954                         sgs->idle_cpus++;
9955
9956                 /* Check if task fits in the CPU */
9957                 if (sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
9958                     sgs->group_misfit_task_load &&
9959                     task_fits_cpu(p, i))
9960                         sgs->group_misfit_task_load = 0;
9961
9962         }
9963
9964         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
9965
9966         sgs->group_weight = group->group_weight;
9967
9968         sgs->group_type = group_classify(sd->imbalance_pct, group, sgs);
9969
9970         /*
9971          * Computing avg_load makes sense only when group is fully busy or
9972          * overloaded
9973          */
9974         if (sgs->group_type == group_fully_busy ||
9975                 sgs->group_type == group_overloaded)
9976                 sgs->avg_load = (sgs->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9977                                 sgs->group_capacity;
9978 }
9979
9980 static bool update_pick_idlest(struct sched_group *idlest,
9981                                struct sg_lb_stats *idlest_sgs,
9982                                struct sched_group *group,
9983                                struct sg_lb_stats *sgs)
9984 {
9985         if (sgs->group_type < idlest_sgs->group_type)
9986                 return true;
9987
9988         if (sgs->group_type > idlest_sgs->group_type)
9989                 return false;
9990
9991         /*
9992          * The candidate and the current idlest group are the same type of
9993          * group. Let check which one is the idlest according to the type.
9994          */
9995
9996         switch (sgs->group_type) {
9997         case group_overloaded:
9998         case group_fully_busy:
9999                 /* Select the group with lowest avg_load. */
10000                 if (idlest_sgs->avg_load <= sgs->avg_load)
10001                         return false;
10002                 break;
10003
10004         case group_imbalanced:
10005         case group_asym_packing:
10006         case group_smt_balance:
10007                 /* Those types are not used in the slow wakeup path */
10008                 return false;
10009
10010         case group_misfit_task:
10011                 /* Select group with the highest max capacity */
10012                 if (idlest->sgc->max_capacity >= group->sgc->max_capacity)
10013                         return false;
10014                 break;
10015
10016         case group_has_spare:
10017                 /* Select group with most idle CPUs */
10018                 if (idlest_sgs->idle_cpus > sgs->idle_cpus)
10019                         return false;
10020
10021                 /* Select group with lowest group_util */
10022                 if (idlest_sgs->idle_cpus == sgs->idle_cpus &&
10023                         idlest_sgs->group_util <= sgs->group_util)
10024                         return false;
10025
10026                 break;
10027         }
10028
10029         return true;
10030 }
10031
10032 /*
10033  * find_idlest_group() finds and returns the least busy CPU group within the
10034  * domain.
10035  *
10036  * Assumes p is allowed on at least one CPU in sd.
10037  */
10038 static struct sched_group *
10039 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int this_cpu)
10040 {
10041         struct sched_group *idlest = NULL, *local = NULL, *group = sd->groups;
10042         struct sg_lb_stats local_sgs, tmp_sgs;
10043         struct sg_lb_stats *sgs;
10044         unsigned long imbalance;
10045         struct sg_lb_stats idlest_sgs = {
10046                         .avg_load = UINT_MAX,
10047                         .group_type = group_overloaded,
10048         };
10049
10050         do {
10051                 int local_group;
10052
10053                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
10054                 if (!cpumask_intersects(sched_group_span(group),
10055                                         p->cpus_ptr))
10056                         continue;
10057
10058                 /* Skip over this group if no cookie matched */
10059                 if (!sched_group_cookie_match(cpu_rq(this_cpu), p, group))
10060                         continue;
10061
10062                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
10063                                                sched_group_span(group));
10064
10065                 if (local_group) {
10066                         sgs = &local_sgs;
10067                         local = group;
10068                 } else {
10069                         sgs = &tmp_sgs;
10070                 }
10071
10072                 update_sg_wakeup_stats(sd, group, sgs, p);
10073
10074                 if (!local_group && update_pick_idlest(idlest, &idlest_sgs, group, sgs)) {
10075                         idlest = group;
10076                         idlest_sgs = *sgs;
10077                 }
10078
10079         } while (group = group->next, group != sd->groups);
10080
10081
10082         /* There is no idlest group to push tasks to */
10083         if (!idlest)
10084                 return NULL;
10085
10086         /* The local group has been skipped because of CPU affinity */
10087         if (!local)
10088                 return idlest;
10089
10090         /*
10091          * If the local group is idler than the selected idlest group
10092          * don't try and push the task.
10093          */
10094         if (local_sgs.group_type < idlest_sgs.group_type)
10095                 return NULL;
10096
10097         /*
10098          * If the local group is busier than the selected idlest group
10099          * try and push the task.
10100          */
10101         if (local_sgs.group_type > idlest_sgs.group_type)
10102                 return idlest;
10103
10104         switch (local_sgs.group_type) {
10105         case group_overloaded:
10106         case group_fully_busy:
10107
10108                 /* Calculate allowed imbalance based on load */
10109                 imbalance = scale_load_down(NICE_0_LOAD) *
10110                                 (sd->imbalance_pct-100) / 100;
10111
10112                 /*
10113                  * When comparing groups across NUMA domains, it's possible for
10114                  * the local domain to be very lightly loaded relative to the
10115                  * remote domains but "imbalance" skews the comparison making
10116                  * remote CPUs look much more favourable. When considering
10117                  * cross-domain, add imbalance to the load on the remote node
10118                  * and consider staying local.
10119                  */
10120
10121                 if ((sd->flags & SD_NUMA) &&
10122                     ((idlest_sgs.avg_load + imbalance) >= local_sgs.avg_load))
10123                         return NULL;
10124
10125                 /*
10126                  * If the local group is less loaded than the selected
10127                  * idlest group don't try and push any tasks.
10128                  */
10129                 if (idlest_sgs.avg_load >= (local_sgs.avg_load + imbalance))
10130                         return NULL;
10131
10132                 if (100 * local_sgs.avg_load <= sd->imbalance_pct * idlest_sgs.avg_load)
10133                         return NULL;
10134                 break;
10135
10136         case group_imbalanced:
10137         case group_asym_packing:
10138         case group_smt_balance:
10139                 /* Those type are not used in the slow wakeup path */
10140                 return NULL;
10141
10142         case group_misfit_task:
10143                 /* Select group with the highest max capacity */
10144                 if (local->sgc->max_capacity >= idlest->sgc->max_capacity)
10145                         return NULL;
10146                 break;
10147
10148         case group_has_spare:
10149 #ifdef CONFIG_NUMA
10150                 if (sd->flags & SD_NUMA) {
10151                         int imb_numa_nr = sd->imb_numa_nr;
10152 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
10153                         int idlest_cpu;
10154                         /*
10155                          * If there is spare capacity at NUMA, try to select
10156                          * the preferred node
10157                          */
10158                         if (cpu_to_node(this_cpu) == p->numa_preferred_nid)
10159                                 return NULL;
10160
10161                         idlest_cpu = cpumask_first(sched_group_span(idlest));
10162                         if (cpu_to_node(idlest_cpu) == p->numa_preferred_nid)
10163                                 return idlest;
10164 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
10165                         /*
10166                          * Otherwise, keep the task close to the wakeup source
10167                          * and improve locality if the number of running tasks
10168                          * would remain below threshold where an imbalance is
10169                          * allowed while accounting for the possibility the
10170                          * task is pinned to a subset of CPUs. If there is a
10171                          * real need of migration, periodic load balance will
10172                          * take care of it.
10173                          */
10174                         if (p->nr_cpus_allowed != NR_CPUS) {
10175                                 struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_rq_mask);
10176
10177                                 cpumask_and(cpus, sched_group_span(local), p->cpus_ptr);
10178                                 imb_numa_nr = min(cpumask_weight(cpus), sd->imb_numa_nr);
10179                         }
10180
10181                         imbalance = abs(local_sgs.idle_cpus - idlest_sgs.idle_cpus);
10182                         if (!adjust_numa_imbalance(imbalance,
10183                                                    local_sgs.sum_nr_running + 1,
10184                                                    imb_numa_nr)) {
10185                                 return NULL;
10186                         }
10187                 }
10188 #endif /* CONFIG_NUMA */
10189
10190                 /*
10191                  * Select group with highest number of idle CPUs. We could also
10192                  * compare the utilization which is more stable but it can end
10193                  * up that the group has less spare capacity but finally more
10194                  * idle CPUs which means more opportunity to run task.
10195                  */
10196                 if (local_sgs.idle_cpus >= idlest_sgs.idle_cpus)
10197                         return NULL;
10198                 break;
10199         }
10200
10201         return idlest;
10202 }
10203
10204 static void update_idle_cpu_scan(struct lb_env *env,
10205                                  unsigned long sum_util)
10206 {
10207         struct sched_domain_shared *sd_share;
10208         int llc_weight, pct;
10209         u64 x, y, tmp;
10210         /*
10211          * Update the number of CPUs to scan in LLC domain, which could
10212          * be used as a hint in select_idle_cpu(). The update of sd_share
10213          * could be expensive because it is within a shared cache line.
10214          * So the write of this hint only occurs during periodic load
10215          * balancing, rather than CPU_NEWLY_IDLE, because the latter
10216          * can fire way more frequently than the former.
10217          */
10218         if (!sched_feat(SIS_UTIL) || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
10219                 return;
10220
10221         llc_weight = per_cpu(sd_llc_size, env->dst_cpu);
10222         if (env->sd->span_weight != llc_weight)
10223                 return;
10224
10225         sd_share = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, env->dst_cpu));
10226         if (!sd_share)
10227                 return;
10228
10229         /*
10230          * The number of CPUs to search drops as sum_util increases, when
10231          * sum_util hits 85% or above, the scan stops.
10232          * The reason to choose 85% as the threshold is because this is the
10233          * imbalance_pct(117) when a LLC sched group is overloaded.
10234          *
10235          * let y = SCHED_CAPACITY_SCALE - p * x^2                       [1]
10236          * and y'= y / SCHED_CAPACITY_SCALE
10237          *
10238          * x is the ratio of sum_util compared to the CPU capacity:
10239          * x = sum_util / (llc_weight * SCHED_CAPACITY_SCALE)
10240          * y' is the ratio of CPUs to be scanned in the LLC domain,
10241          * and the number of CPUs to scan is calculated by:
10242          *
10243          * nr_scan = llc_weight * y'                                    [2]
10244          *
10245          * When x hits the threshold of overloaded, AKA, when
10246          * x = 100 / pct, y drops to 0. According to [1],
10247          * p should be SCHED_CAPACITY_SCALE * pct^2 / 10000
10248          *
10249          * Scale x by SCHED_CAPACITY_SCALE:
10250          * x' = sum_util / llc_weight;                                  [3]
10251          *
10252          * and finally [1] becomes:
10253          * y = SCHED_CAPACITY_SCALE -
10254          *     x'^2 * pct^2 / (10000 * SCHED_CAPACITY_SCALE)            [4]
10255          *
10256          */
10257         /* equation [3] */
10258         x = sum_util;
10259         do_div(x, llc_weight);
10260
10261         /* equation [4] */
10262         pct = env->sd->imbalance_pct;
10263         tmp = x * x * pct * pct;
10264         do_div(tmp, 10000 * SCHED_CAPACITY_SCALE);
10265         tmp = min_t(long, tmp, SCHED_CAPACITY_SCALE);
10266         y = SCHED_CAPACITY_SCALE - tmp;
10267
10268         /* equation [2] */
10269         y *= llc_weight;
10270         do_div(y, SCHED_CAPACITY_SCALE);
10271         if ((int)y != sd_share->nr_idle_scan)
10272                 WRITE_ONCE(sd_share->nr_idle_scan, (int)y);
10273 }
10274
10275 /**
10276  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
10277  * @env: The load balancing environment.
10278  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
10279  */
10280
10281 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
10282 {
10283         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
10284         struct sg_lb_stats *local = &sds->local_stat;
10285         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
10286         unsigned long sum_util = 0;
10287         int sg_status = 0;
10288
10289         do {
10290                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
10291                 int local_group;
10292
10293                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(sg));
10294                 if (local_group) {
10295                         sds->local = sg;
10296                         sgs = local;
10297
10298                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
10299                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
10300                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
10301                 }
10302
10303                 update_sg_lb_stats(env, sds, sg, sgs, &sg_status);
10304
10305                 if (local_group)
10306                         goto next_group;
10307
10308
10309                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
10310                         sds->busiest = sg;
10311                         sds->busiest_stat = *sgs;
10312                 }
10313
10314 next_group:
10315                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
10316                 sds->total_load += sgs->group_load;
10317                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
10318
10319                 sum_util += sgs->group_util;
10320                 sg = sg->next;
10321         } while (sg != env->sd->groups);
10322
10323         /*
10324          * Indicate that the child domain of the busiest group prefers tasks
10325          * go to a child's sibling domains first. NB the flags of a sched group
10326          * are those of the child domain.
10327          */
10328         if (sds->busiest)
10329                 sds->prefer_sibling = !!(sds->busiest->flags & SD_PREFER_SIBLING);
10330
10331
10332         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
10333                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
10334
10335         if (!env->sd->parent) {
10336                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
10337
10338                 /* update overload indicator if we are at root domain */
10339                 WRITE_ONCE(rd->overload, sg_status & SG_OVERLOAD);
10340
10341                 /* Update over-utilization (tipping point, U >= 0) indicator */
10342                 WRITE_ONCE(rd->overutilized, sg_status & SG_OVERUTILIZED);
10343                 trace_sched_overutilized_tp(rd, sg_status & SG_OVERUTILIZED);
10344         } else if (sg_status & SG_OVERUTILIZED) {
10345                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
10346
10347                 WRITE_ONCE(rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
10348                 trace_sched_overutilized_tp(rd, SG_OVERUTILIZED);
10349         }
10350
10351         update_idle_cpu_scan(env, sum_util);
10352 }
10353
10354 /**
10355  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
10356  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
10357  * @env: load balance environment
10358  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
10359  */
10360 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
10361 {
10362         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
10363
10364         local = &sds->local_stat;
10365         busiest = &sds->busiest_stat;
10366
10367         if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
10368                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY) {
10369                         /* Set imbalance to allow misfit tasks to be balanced. */
10370                         env->migration_type = migrate_misfit;
10371                         env->imbalance = 1;
10372                 } else {
10373                         /*
10374                          * Set load imbalance to allow moving task from cpu
10375                          * with reduced capacity.
10376                          */
10377                         env->migration_type = migrate_load;
10378                         env->imbalance = busiest->group_misfit_task_load;
10379                 }
10380                 return;
10381         }
10382
10383         if (busiest->group_type == group_asym_packing) {
10384                 /*
10385                  * In case of asym capacity, we will try to migrate all load to
10386                  * the preferred CPU.
10387                  */
10388                 env->migration_type = migrate_task;
10389                 env->imbalance = busiest->sum_h_nr_running;
10390                 return;
10391         }
10392
10393         if (busiest->group_type == group_smt_balance) {
10394                 /* Reduce number of tasks sharing CPU capacity */
10395                 env->migration_type = migrate_task;
10396                 env->imbalance = 1;
10397                 return;
10398         }
10399
10400         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
10401                 /*
10402                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
10403                  * to ensure CPU-load equilibrium, try to move any task to fix
10404                  * the imbalance. The next load balance will take care of
10405                  * balancing back the system.
10406                  */
10407                 env->migration_type = migrate_task;
10408                 env->imbalance = 1;
10409                 return;
10410         }
10411
10412         /*
10413          * Try to use spare capacity of local group without overloading it or
10414          * emptying busiest.
10415          */
10416         if (local->group_type == group_has_spare) {
10417                 if ((busiest->group_type > group_fully_busy) &&
10418                     !(env->sd->flags & SD_SHARE_PKG_RESOURCES)) {
10419                         /*
10420                          * If busiest is overloaded, try to fill spare
10421                          * capacity. This might end up creating spare capacity
10422                          * in busiest or busiest still being overloaded but
10423                          * there is no simple way to directly compute the
10424                          * amount of load to migrate in order to balance the
10425                          * system.
10426                          */
10427                         env->migration_type = migrate_util;
10428                         env->imbalance = max(local->group_capacity, local->group_util) -
10429                                          local->group_util;
10430
10431                         /*
10432                          * In some cases, the group's utilization is max or even
10433                          * higher than capacity because of migrations but the
10434                          * local CPU is (newly) idle. There is at least one
10435                          * waiting task in this overloaded busiest group. Let's
10436                          * try to pull it.
10437                          */
10438                         if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->imbalance == 0) {
10439                                 env->migration_type = migrate_task;
10440                                 env->imbalance = 1;
10441                         }
10442
10443                         return;
10444                 }
10445
10446                 if (busiest->group_weight == 1 || sds->prefer_sibling) {
10447                         /*
10448                          * When prefer sibling, evenly spread running tasks on
10449                          * groups.
10450                          */
10451                         env->migration_type = migrate_task;
10452                         env->imbalance = sibling_imbalance(env, sds, busiest, local);
10453                 } else {
10454
10455                         /*
10456                          * If there is no overload, we just want to even the number of
10457                          * idle cpus.
10458                          */
10459                         env->migration_type = migrate_task;
10460                         env->imbalance = max_t(long, 0,
10461                                                (local->idle_cpus - busiest->idle_cpus));
10462                 }
10463
10464 #ifdef CONFIG_NUMA
10465                 /* Consider allowing a small imbalance between NUMA groups */
10466                 if (env->sd->flags & SD_NUMA) {
10467                         env->imbalance = adjust_numa_imbalance(env->imbalance,
10468                                                                local->sum_nr_running + 1,
10469                                                                env->sd->imb_numa_nr);
10470                 }
10471 #endif
10472
10473                 /* Number of tasks to move to restore balance */
10474                 env->imbalance >>= 1;
10475
10476                 return;
10477         }
10478
10479         /*
10480          * Local is fully busy but has to take more load to relieve the
10481          * busiest group
10482          */
10483         if (local->group_type < group_overloaded) {
10484                 /*
10485                  * Local will become overloaded so the avg_load metrics are
10486                  * finally needed.
10487                  */
10488
10489                 local->avg_load = (local->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
10490                                   local->group_capacity;
10491
10492                 /*
10493                  * If the local group is more loaded than the selected
10494                  * busiest group don't try to pull any tasks.
10495                  */
10496                 if (local->avg_load >= busiest->avg_load) {
10497                         env->imbalance = 0;
10498                         return;
10499                 }
10500
10501                 sds->avg_load = (sds->total_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
10502                                 sds->total_capacity;
10503
10504                 /*
10505                  * If the local group is more loaded than the average system
10506                  * load, don't try to pull any tasks.
10507                  */
10508                 if (local->avg_load >= sds->avg_load) {
10509                         env->imbalance = 0;
10510                         return;
10511                 }
10512
10513         }
10514
10515         /*
10516          * Both group are or will become overloaded and we're trying to get all
10517          * the CPUs to the average_load, so we don't want to push ourselves
10518          * above the average load, nor do we wish to reduce the max loaded CPU
10519          * below the average load. At the same time, we also don't want to
10520          * reduce the group load below the group capacity. Thus we look for
10521          * the minimum possible imbalance.
10522          */
10523         env->migration_type = migrate_load;
10524         env->imbalance = min(
10525                 (busiest->avg_load - sds->avg_load) * busiest->group_capacity,
10526                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
10527         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
10528 }
10529
10530 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
10531
10532 /*
10533  * Decision matrix according to the local and busiest group type:
10534  *
10535  * busiest \ local has_spare fully_busy misfit asym imbalanced overloaded
10536  * has_spare        nr_idle   balanced   N/A    N/A  balanced   balanced
10537  * fully_busy       nr_idle   nr_idle    N/A    N/A  balanced   balanced
10538  * misfit_task      force     N/A        N/A    N/A  N/A        N/A
10539  * asym_packing     force     force      N/A    N/A  force      force
10540  * imbalanced       force     force      N/A    N/A  force      force
10541  * overloaded       force     force      N/A    N/A  force      avg_load
10542  *
10543  * N/A :      Not Applicable because already filtered while updating
10544  *            statistics.
10545  * balanced : The system is balanced for these 2 groups.
10546  * force :    Calculate the imbalance as load migration is probably needed.
10547  * avg_load : Only if imbalance is significant enough.
10548  * nr_idle :  dst_cpu is not busy and the number of idle CPUs is quite
10549  *            different in groups.
10550  */
10551
10552 /**
10553  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
10554  * if there is an imbalance.
10555  * @env: The load balancing environment.
10556  *
10557  * Also calculates the amount of runnable load which should be moved
10558  * to restore balance.
10559  *
10560  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
10561  */
10562 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
10563 {
10564         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
10565         struct sd_lb_stats sds;
10566
10567         init_sd_lb_stats(&sds);
10568
10569         /*
10570          * Compute the various statistics relevant for load balancing at
10571          * this level.
10572          */
10573         update_sd_lb_stats(env, &sds);
10574
10575         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
10576         if (!sds.busiest)
10577                 goto out_balanced;
10578
10579         busiest = &sds.busiest_stat;
10580
10581         /* Misfit tasks should be dealt with regardless of the avg load */
10582         if (busiest->group_type == group_misfit_task)
10583                 goto force_balance;
10584
10585         if (sched_energy_enabled()) {
10586                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
10587
10588                 if (rcu_dereference(rd->pd) && !READ_ONCE(rd->overutilized))
10589                         goto out_balanced;
10590         }
10591
10592         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
10593         if (busiest->group_type == group_asym_packing)
10594                 goto force_balance;
10595
10596         /*
10597          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
10598          * work because they assume all things are equal, which typically
10599          * isn't true due to cpus_ptr constraints and the like.
10600          */
10601         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
10602                 goto force_balance;
10603
10604         local = &sds.local_stat;
10605         /*
10606          * If the local group is busier than the selected busiest group
10607          * don't try and pull any tasks.
10608          */
10609         if (local->group_type > busiest->group_type)
10610                 goto out_balanced;
10611
10612         /*
10613          * When groups are overloaded, use the avg_load to ensure fairness
10614          * between tasks.
10615          */
10616         if (local->group_type == group_overloaded) {
10617                 /*
10618                  * If the local group is more loaded than the selected
10619                  * busiest group don't try to pull any tasks.
10620                  */
10621                 if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
10622                         goto out_balanced;
10623
10624                 /* XXX broken for overlapping NUMA groups */
10625                 sds.avg_load = (sds.total_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
10626                                 sds.total_capacity;
10627
10628                 /*
10629                  * Don't pull any tasks if this group is already above the
10630                  * domain average load.
10631                  */
10632                 if (local->avg_load >= sds.avg_load)
10633                         goto out_balanced;
10634
10635                 /*
10636                  * If the busiest group is more loaded, use imbalance_pct to be
10637                  * conservative.
10638                  */
10639                 if (100 * busiest->avg_load <=
10640                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
10641                         goto out_balanced;
10642         }
10643
10644         /*
10645          * Try to move all excess tasks to a sibling domain of the busiest
10646          * group's child domain.
10647          */
10648         if (sds.prefer_sibling && local->group_type == group_has_spare &&
10649             sibling_imbalance(env, &sds, busiest, local) > 1)
10650                 goto force_balance;
10651
10652         if (busiest->group_type != group_overloaded) {
10653                 if (env->idle == CPU_NOT_IDLE) {
10654                         /*
10655                          * If the busiest group is not overloaded (and as a
10656                          * result the local one too) but this CPU is already
10657                          * busy, let another idle CPU try to pull task.
10658                          */
10659                         goto out_balanced;
10660                 }
10661
10662                 if (busiest->group_type == group_smt_balance &&
10663                     smt_vs_nonsmt_groups(sds.local, sds.busiest)) {
10664                         /* Let non SMT CPU pull from SMT CPU sharing with sibling */
10665                         goto force_balance;
10666                 }
10667
10668                 if (busiest->group_weight > 1 &&
10669                     local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)) {
10670                         /*
10671                          * If the busiest group is not overloaded
10672                          * and there is no imbalance between this and busiest
10673                          * group wrt idle CPUs, it is balanced. The imbalance
10674                          * becomes significant if the diff is greater than 1
10675                          * otherwise we might end up to just move the imbalance
10676                          * on another group. Of course this applies only if
10677                          * there is more than 1 CPU per group.
10678                          */
10679                         goto out_balanced;
10680                 }
10681
10682                 if (busiest->sum_h_nr_running == 1) {
10683                         /*
10684                          * busiest doesn't have any tasks waiting to run
10685                          */
10686                         goto out_balanced;
10687                 }
10688         }
10689
10690 force_balance:
10691         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
10692         calculate_imbalance(env, &sds);
10693         return env->imbalance ? sds.busiest : NULL;
10694
10695 out_balanced:
10696         env->imbalance = 0;
10697         return NULL;
10698 }
10699
10700 /*
10701  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the CPUs in the group.
10702  */
10703 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
10704                                      struct sched_group *group)
10705 {
10706         struct rq *busiest = NULL, *rq;
10707         unsigned long busiest_util = 0, busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
10708         unsigned int busiest_nr = 0;
10709         int i;
10710
10711         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
10712                 unsigned long capacity, load, util;
10713                 unsigned int nr_running;
10714                 enum fbq_type rt;
10715
10716                 rq = cpu_rq(i);
10717                 rt = fbq_classify_rq(rq);
10718
10719                 /*
10720                  * We classify groups/runqueues into three groups:
10721                  *  - regular: there are !numa tasks
10722                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
10723                  *  - all:     there is no distinction
10724                  *
10725                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
10726                  * ignore those when there's better options.
10727                  *
10728                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
10729                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
10730                  * queue by moving tasks around inside the node.
10731                  *
10732                  * If we cannot move enough load due to this classification
10733                  * the next pass will adjust the group classification and
10734                  * allow migration of more tasks.
10735                  *
10736                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
10737                  */
10738                 if (rt > env->fbq_type)
10739                         continue;
10740
10741                 nr_running = rq->cfs.h_nr_running;
10742                 if (!nr_running)
10743                         continue;
10744
10745                 capacity = capacity_of(i);
10746
10747                 /*
10748                  * For ASYM_CPUCAPACITY domains, don't pick a CPU that could
10749                  * eventually lead to active_balancing high->low capacity.
10750                  * Higher per-CPU capacity is considered better than balancing
10751                  * average load.
10752                  */
10753                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
10754                     !capacity_greater(capacity_of(env->dst_cpu), capacity) &&
10755                     nr_running == 1)
10756                         continue;
10757
10758                 /*
10759                  * Make sure we only pull tasks from a CPU of lower priority
10760                  * when balancing between SMT siblings.
10761                  *
10762                  * If balancing between cores, let lower priority CPUs help
10763                  * SMT cores with more than one busy sibling.
10764                  */
10765                 if ((env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING) &&
10766                     sched_use_asym_prio(env->sd, i) &&
10767                     sched_asym_prefer(i, env->dst_cpu) &&
10768                     nr_running == 1)
10769                         continue;
10770
10771                 switch (env->migration_type) {
10772                 case migrate_load:
10773                         /*
10774                          * When comparing with load imbalance, use cpu_load()
10775                          * which is not scaled with the CPU capacity.
10776                          */
10777                         load = cpu_load(rq);
10778
10779                         if (nr_running == 1 && load > env->imbalance &&
10780                             !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
10781                                 break;
10782
10783                         /*
10784                          * For the load comparisons with the other CPUs,
10785                          * consider the cpu_load() scaled with the CPU
10786                          * capacity, so that the load can be moved away
10787                          * from the CPU that is potentially running at a
10788                          * lower capacity.
10789                          *
10790                          * Thus we're looking for max(load_i / capacity_i),
10791                          * crosswise multiplication to rid ourselves of the
10792                          * division works out to:
10793                          * load_i * capacity_j > load_j * capacity_i;
10794                          * where j is our previous maximum.
10795                          */
10796                         if (load * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
10797                                 busiest_load = load;
10798                                 busiest_capacity = capacity;
10799                                 busiest = rq;
10800                         }
10801                         break;
10802
10803                 case migrate_util:
10804                         util = cpu_util_cfs_boost(i);
10805
10806                         /*
10807                          * Don't try to pull utilization from a CPU with one
10808                          * running task. Whatever its utilization, we will fail
10809                          * detach the task.
10810                          */
10811                         if (nr_running <= 1)
10812                                 continue;
10813
10814                         if (busiest_util < util) {
10815                                 busiest_util = util;
10816                                 busiest = rq;
10817                         }
10818                         break;
10819
10820                 case migrate_task:
10821                         if (busiest_nr < nr_running) {
10822                                 busiest_nr = nr_running;
10823                                 busiest = rq;
10824                         }
10825                         break;
10826
10827                 case migrate_misfit:
10828                         /*
10829                          * For ASYM_CPUCAPACITY domains with misfit tasks we
10830                          * simply seek the "biggest" misfit task.
10831                          */
10832                         if (rq->misfit_task_load > busiest_load) {
10833                                 busiest_load = rq->misfit_task_load;
10834                                 busiest = rq;
10835                         }
10836
10837                         break;
10838
10839                 }
10840         }
10841
10842         return busiest;
10843 }
10844
10845 /*
10846  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
10847  * so long as it is large enough.
10848  */
10849 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
10850
10851 static inline bool
10852 asym_active_balance(struct lb_env *env)
10853 {
10854         /*
10855          * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but lower
10856          * priority CPUs in order to pack all tasks in the highest priority
10857          * CPUs. When done between cores, do it only if the whole core if the
10858          * whole core is idle.
10859          *
10860          * If @env::src_cpu is an SMT core with busy siblings, let
10861          * the lower priority @env::dst_cpu help it. Do not follow
10862          * CPU priority.
10863          */
10864         return env->idle != CPU_NOT_IDLE && (env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING) &&
10865                sched_use_asym_prio(env->sd, env->dst_cpu) &&
10866                (sched_asym_prefer(env->dst_cpu, env->src_cpu) ||
10867                 !sched_use_asym_prio(env->sd, env->src_cpu));
10868 }
10869
10870 static inline bool
10871 imbalanced_active_balance(struct lb_env *env)
10872 {
10873         struct sched_domain *sd = env->sd;
10874
10875         /*
10876          * The imbalanced case includes the case of pinned tasks preventing a fair
10877          * distribution of the load on the system but also the even distribution of the
10878          * threads on a system with spare capacity
10879          */
10880         if ((env->migration_type == migrate_task) &&
10881             (sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2))
10882                 return 1;
10883
10884         return 0;
10885 }
10886
10887 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
10888 {
10889         struct sched_domain *sd = env->sd;
10890
10891         if (asym_active_balance(env))
10892                 return 1;
10893
10894         if (imbalanced_active_balance(env))
10895                 return 1;
10896
10897         /*
10898          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
10899          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
10900          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
10901          * available on dst_cpu.
10902          */
10903         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
10904             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
10905                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
10906                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
10907                         return 1;
10908         }
10909
10910         if (env->migration_type == migrate_misfit)
10911                 return 1;
10912
10913         return 0;
10914 }
10915
10916 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
10917
10918 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
10919 {
10920         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
10921         int cpu, idle_smt = -1;
10922
10923         /*
10924          * Ensure the balancing environment is consistent; can happen
10925          * when the softirq triggers 'during' hotplug.
10926          */
10927         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, env->cpus))
10928                 return 0;
10929
10930         /*
10931          * In the newly idle case, we will allow all the CPUs
10932          * to do the newly idle load balance.
10933          *
10934          * However, we bail out if we already have tasks or a wakeup pending,
10935          * to optimize wakeup latency.
10936          */
10937         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
10938                 if (env->dst_rq->nr_running > 0 || env->dst_rq->ttwu_pending)
10939                         return 0;
10940                 return 1;
10941         }
10942
10943         /* Try to find first idle CPU */
10944         for_each_cpu_and(cpu, group_balance_mask(sg), env->cpus) {
10945                 if (!idle_cpu(cpu))
10946                         continue;
10947
10948                 /*
10949                  * Don't balance to idle SMT in busy core right away when
10950                  * balancing cores, but remember the first idle SMT CPU for
10951                  * later consideration.  Find CPU on an idle core first.
10952                  */
10953                 if (!(env->sd->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY) && !is_core_idle(cpu)) {
10954                         if (idle_smt == -1)
10955                                 idle_smt = cpu;
10956                         continue;
10957                 }
10958
10959                 /* Are we the first idle CPU? */
10960                 return cpu == env->dst_cpu;
10961         }
10962
10963         if (idle_smt == env->dst_cpu)
10964                 return true;
10965
10966         /* Are we the first CPU of this group ? */
10967         return group_balance_cpu(sg) == env->dst_cpu;
10968 }
10969
10970 /*
10971  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
10972  * tasks if there is an imbalance.
10973  */
10974 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
10975                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
10976                         int *continue_balancing)
10977 {
10978         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
10979         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
10980         struct sched_group *group;
10981         struct rq *busiest;
10982         struct rq_flags rf;
10983         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
10984         struct lb_env env = {
10985                 .sd             = sd,
10986                 .dst_cpu        = this_cpu,
10987                 .dst_rq         = this_rq,
10988                 .dst_grpmask    = group_balance_mask(sd->groups),
10989                 .idle           = idle,
10990                 .loop_break     = SCHED_NR_MIGRATE_BREAK,
10991                 .cpus           = cpus,
10992                 .fbq_type       = all,
10993                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
10994         };
10995
10996         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), cpu_active_mask);
10997
10998         schedstat_inc(sd->lb_count[idle]);
10999
11000 redo:
11001         if (!should_we_balance(&env)) {
11002                 *continue_balancing = 0;
11003                 goto out_balanced;
11004         }
11005
11006         group = find_busiest_group(&env);
11007         if (!group) {
11008                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyg[idle]);
11009                 goto out_balanced;
11010         }
11011
11012         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
11013         if (!busiest) {
11014                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyq[idle]);
11015                 goto out_balanced;
11016         }
11017
11018         WARN_ON_ONCE(busiest == env.dst_rq);
11019
11020         schedstat_add(sd->lb_imbalance[idle], env.imbalance);
11021
11022         env.src_cpu = busiest->cpu;
11023         env.src_rq = busiest;
11024
11025         ld_moved = 0;
11026         /* Clear this flag as soon as we find a pullable task */
11027         env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
11028         if (busiest->nr_running > 1) {
11029                 /*
11030                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
11031                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
11032                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
11033                  * correctly treated as an imbalance.
11034                  */
11035                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
11036
11037 more_balance:
11038                 rq_lock_irqsave(busiest, &rf);
11039                 update_rq_clock(busiest);
11040
11041                 /*
11042                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
11043                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
11044                  */
11045                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
11046
11047                 /*
11048                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
11049                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
11050                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
11051                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
11052                  * See task_rq_lock() family for the details.
11053                  */
11054
11055                 rq_unlock(busiest, &rf);
11056
11057                 if (cur_ld_moved) {
11058                         attach_tasks(&env);
11059                         ld_moved += cur_ld_moved;
11060                 }
11061
11062                 local_irq_restore(rf.flags);
11063
11064                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
11065                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
11066                         /* Stop if we tried all running tasks */
11067                         if (env.loop < busiest->nr_running)
11068                                 goto more_balance;
11069                 }
11070
11071                 /*
11072                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
11073                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
11074                  * where they can run. The upper limit on how many times we
11075                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of CPUs in our
11076                  * sched_group.
11077                  *
11078                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
11079                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
11080                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
11081                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
11082                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
11083                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
11084                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
11085                  * given_cpu) causing excess load to be moved to given_cpu.
11086                  * This however should not happen so much in practice and
11087                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
11088                  * excess load moved.
11089                  */
11090                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
11091
11092                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs */
11093                         __cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
11094
11095                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
11096                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
11097                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
11098                         env.loop         = 0;
11099                         env.loop_break   = SCHED_NR_MIGRATE_BREAK;
11100
11101                         /*
11102                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
11103                          * need to continue with same src_cpu.
11104                          */
11105                         goto more_balance;
11106                 }
11107
11108                 /*
11109                  * We failed to reach balance because of affinity.
11110                  */
11111                 if (sd_parent) {
11112                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
11113
11114                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
11115                                 *group_imbalance = 1;
11116                 }
11117
11118                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
11119                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
11120                         __cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
11121                         /*
11122                          * Attempting to continue load balancing at the current
11123                          * sched_domain level only makes sense if there are
11124                          * active CPUs remaining as possible busiest CPUs to
11125                          * pull load from which are not contained within the
11126                          * destination group that is receiving any migrated
11127                          * load.
11128                          */
11129                         if (!cpumask_subset(cpus, env.dst_grpmask)) {
11130                                 env.loop = 0;
11131                                 env.loop_break = SCHED_NR_MIGRATE_BREAK;
11132                                 goto redo;
11133                         }
11134                         goto out_all_pinned;
11135                 }
11136         }
11137
11138         if (!ld_moved) {
11139                 schedstat_inc(sd->lb_failed[idle]);
11140                 /*
11141                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
11142                  * We do not want newidle balance, which can be very
11143                  * frequent, pollute the failure counter causing
11144                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
11145                  */
11146                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
11147                         sd->nr_balance_failed++;
11148
11149                 if (need_active_balance(&env)) {
11150                         unsigned long flags;
11151
11152                         raw_spin_rq_lock_irqsave(busiest, flags);
11153
11154                         /*
11155                          * Don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
11156                          * if the curr task on busiest CPU can't be
11157                          * moved to this_cpu:
11158                          */
11159                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu, busiest->curr->cpus_ptr)) {
11160                                 raw_spin_rq_unlock_irqrestore(busiest, flags);
11161                                 goto out_one_pinned;
11162                         }
11163
11164                         /* Record that we found at least one task that could run on this_cpu */
11165                         env.flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
11166
11167                         /*
11168                          * ->active_balance synchronizes accesses to
11169                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
11170                          * only after active load balance is finished.
11171                          */
11172                         if (!busiest->active_balance) {
11173                                 busiest->active_balance = 1;
11174                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
11175                                 active_balance = 1;
11176                         }
11177                         raw_spin_rq_unlock_irqrestore(busiest, flags);
11178
11179                         if (active_balance) {
11180                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
11181                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
11182                                         &busiest->active_balance_work);
11183                         }
11184                 }
11185         } else {
11186                 sd->nr_balance_failed = 0;
11187         }
11188
11189         if (likely(!active_balance) || need_active_balance(&env)) {
11190                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
11191                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
11192         }
11193
11194         goto out;
11195
11196 out_balanced:
11197         /*
11198          * We reach balance although we may have faced some affinity
11199          * constraints. Clear the imbalance flag only if other tasks got
11200          * a chance to move and fix the imbalance.
11201          */
11202         if (sd_parent && !(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
11203                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
11204
11205                 if (*group_imbalance)
11206                         *group_imbalance = 0;
11207         }
11208
11209 out_all_pinned:
11210         /*
11211          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
11212          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
11213          * can try to migrate them.
11214          */
11215         schedstat_inc(sd->lb_balanced[idle]);
11216
11217         sd->nr_balance_failed = 0;
11218
11219 out_one_pinned:
11220         ld_moved = 0;
11221
11222         /*
11223          * newidle_balance() disregards balance intervals, so we could
11224          * repeatedly reach this code, which would lead to balance_interval
11225          * skyrocketing in a short amount of time. Skip the balance_interval
11226          * increase logic to avoid that.
11227          */
11228         if (env.idle == CPU_NEWLY_IDLE)
11229                 goto out;
11230
11231         /* tune up the balancing interval */
11232         if ((env.flags & LBF_ALL_PINNED &&
11233              sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
11234             sd->balance_interval < sd->max_interval)
11235                 sd->balance_interval *= 2;
11236 out:
11237         return ld_moved;
11238 }
11239
11240 static inline unsigned long
11241 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
11242 {
11243         unsigned long interval = sd->balance_interval;
11244
11245         if (cpu_busy)
11246                 interval *= sd->busy_factor;
11247
11248         /* scale ms to jiffies */
11249         interval = msecs_to_jiffies(interval);
11250
11251         /*
11252          * Reduce likelihood of busy balancing at higher domains racing with
11253          * balancing at lower domains by preventing their balancing periods
11254          * from being multiples of each other.
11255          */
11256         if (cpu_busy)
11257                 interval -= 1;
11258
11259         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
11260
11261         return interval;
11262 }
11263
11264 static inline void
11265 update_next_balance(struct sched_domain *sd, unsigned long *next_balance)
11266 {
11267         unsigned long interval, next;
11268
11269         /* used by idle balance, so cpu_busy = 0 */
11270         interval = get_sd_balance_interval(sd, 0);
11271         next = sd->last_balance + interval;
11272
11273         if (time_after(*next_balance, next))
11274                 *next_balance = next;
11275 }
11276
11277 /*
11278  * active_load_balance_cpu_stop is run by the CPU stopper. It pushes
11279  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
11280  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
11281  * avoids physical / logical imbalances.
11282  */
11283 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
11284 {
11285         struct rq *busiest_rq = data;
11286         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
11287         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
11288         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
11289         struct sched_domain *sd;
11290         struct task_struct *p = NULL;
11291         struct rq_flags rf;
11292
11293         rq_lock_irq(busiest_rq, &rf);
11294         /*
11295          * Between queueing the stop-work and running it is a hole in which
11296          * CPUs can become inactive. We should not move tasks from or to
11297          * inactive CPUs.
11298          */
11299         if (!cpu_active(busiest_cpu) || !cpu_active(target_cpu))
11300                 goto out_unlock;
11301
11302         /* Make sure the requested CPU hasn't gone down in the meantime: */
11303         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
11304                      !busiest_rq->active_balance))
11305                 goto out_unlock;
11306
11307         /* Is there any task to move? */
11308         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
11309                 goto out_unlock;
11310
11311         /*
11312          * This condition is "impossible", if it occurs
11313          * we need to fix it. Originally reported by
11314          * Bjorn Helgaas on a 128-CPU setup.
11315          */
11316         WARN_ON_ONCE(busiest_rq == target_rq);
11317
11318         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
11319         rcu_read_lock();
11320         for_each_domain(target_cpu, sd) {
11321                 if (cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
11322                         break;
11323         }
11324
11325         if (likely(sd)) {
11326                 struct lb_env env = {
11327                         .sd             = sd,
11328                         .dst_cpu        = target_cpu,
11329                         .dst_rq         = target_rq,
11330                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
11331                         .src_rq         = busiest_rq,
11332                         .idle           = CPU_IDLE,
11333                         .flags          = LBF_ACTIVE_LB,
11334                 };
11335
11336                 schedstat_inc(sd->alb_count);
11337                 update_rq_clock(busiest_rq);
11338
11339                 p = detach_one_task(&env);
11340                 if (p) {
11341                         schedstat_inc(sd->alb_pushed);
11342                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
11343                         sd->nr_balance_failed = 0;
11344                 } else {
11345                         schedstat_inc(sd->alb_failed);
11346                 }
11347         }
11348         rcu_read_unlock();
11349 out_unlock:
11350         busiest_rq->active_balance = 0;
11351         rq_unlock(busiest_rq, &rf);
11352
11353         if (p)
11354                 attach_one_task(target_rq, p);
11355
11356         local_irq_enable();
11357
11358         return 0;
11359 }
11360
11361 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
11362
11363 /*
11364  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
11365  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
11366  */
11367 void update_max_interval(void)
11368 {
11369         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
11370 }
11371
11372 static inline bool update_newidle_cost(struct sched_domain *sd, u64 cost)
11373 {
11374         if (cost > sd->max_newidle_lb_cost) {
11375                 /*
11376                  * Track max cost of a domain to make sure to not delay the
11377                  * next wakeup on the CPU.
11378                  */
11379                 sd->max_newidle_lb_cost = cost;
11380                 sd->last_decay_max_lb_cost = jiffies;
11381         } else if (time_after(jiffies, sd->last_decay_max_lb_cost + HZ)) {
11382                 /*
11383                  * Decay the newidle max times by ~1% per second to ensure that
11384                  * it is not outdated and the current max cost is actually
11385                  * shorter.
11386                  */
11387                 sd->max_newidle_lb_cost = (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
11388                 sd->last_decay_max_lb_cost = jiffies;
11389
11390                 return true;
11391         }
11392
11393         return false;
11394 }
11395
11396 /*
11397  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
11398  * and initiates a balancing operation if so.
11399  *
11400  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
11401  */
11402 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
11403 {
11404         int continue_balancing = 1;
11405         int cpu = rq->cpu;
11406         int busy = idle != CPU_IDLE && !sched_idle_cpu(cpu);
11407         unsigned long interval;
11408         struct sched_domain *sd;
11409         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
11410         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
11411         int update_next_balance = 0;
11412         int need_serialize, need_decay = 0;
11413         u64 max_cost = 0;
11414
11415         rcu_read_lock();
11416         for_each_domain(cpu, sd) {
11417                 /*
11418                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
11419                  * visit to all the domains.
11420                  */
11421                 need_decay = update_newidle_cost(sd, 0);
11422                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
11423
11424                 /*
11425                  * Stop the load balance at this level. There is another
11426                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
11427                  * actively.
11428                  */
11429                 if (!continue_balancing) {
11430                         if (need_decay)
11431                                 continue;
11432                         break;
11433                 }
11434
11435                 interval = get_sd_balance_interval(sd, busy);
11436
11437                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
11438                 if (need_serialize) {
11439                         if (!spin_trylock(&balancing))
11440                                 goto out;
11441                 }
11442
11443                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
11444                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
11445                                 /*
11446                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
11447                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
11448                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
11449                                  */
11450                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
11451                                 busy = idle != CPU_IDLE && !sched_idle_cpu(cpu);
11452                         }
11453                         sd->last_balance = jiffies;
11454                         interval = get_sd_balance_interval(sd, busy);
11455                 }
11456                 if (need_serialize)
11457                         spin_unlock(&balancing);
11458 out:
11459                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
11460                         next_balance = sd->last_balance + interval;
11461                         update_next_balance = 1;
11462                 }
11463         }
11464         if (need_decay) {
11465                 /*
11466                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
11467                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
11468                  */
11469                 rq->max_idle_balance_cost =
11470                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
11471         }
11472         rcu_read_unlock();
11473
11474         /*
11475          * next_balance will be updated only when there is a need.
11476          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
11477          * updated.
11478          */
11479         if (likely(update_next_balance))
11480                 rq->next_balance = next_balance;
11481
11482 }
11483
11484 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
11485 {
11486         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
11487 }
11488
11489 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
11490 /*
11491  * idle load balancing details
11492  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
11493  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
11494  *   load balancing for all the idle CPUs.
11495  * - HK_TYPE_MISC CPUs are used for this task, because HK_TYPE_SCHED not set
11496  *   anywhere yet.
11497  */
11498
11499 static inline int find_new_ilb(void)
11500 {
11501         int ilb;
11502         const struct cpumask *hk_mask;
11503
11504         hk_mask = housekeeping_cpumask(HK_TYPE_MISC);
11505
11506         for_each_cpu_and(ilb, nohz.idle_cpus_mask, hk_mask) {
11507
11508                 if (ilb == smp_processor_id())
11509                         continue;
11510
11511                 if (idle_cpu(ilb))
11512                         return ilb;
11513         }
11514
11515         return nr_cpu_ids;
11516 }
11517
11518 /*
11519  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick any
11520  * idle CPU in the HK_TYPE_MISC housekeeping set (if there is one).
11521  */
11522 static void kick_ilb(unsigned int flags)
11523 {
11524         int ilb_cpu;
11525
11526         /*
11527          * Increase nohz.next_balance only when if full ilb is triggered but
11528          * not if we only update stats.
11529          */
11530         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
11531                 nohz.next_balance = jiffies+1;
11532
11533         ilb_cpu = find_new_ilb();
11534
11535         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
11536                 return;
11537
11538         /*
11539          * Access to rq::nohz_csd is serialized by NOHZ_KICK_MASK; he who sets
11540          * the first flag owns it; cleared by nohz_csd_func().
11541          */
11542         flags = atomic_fetch_or(flags, nohz_flags(ilb_cpu));
11543         if (flags & NOHZ_KICK_MASK)
11544                 return;
11545
11546         /*
11547          * This way we generate an IPI on the target CPU which
11548          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
11549          * will be run before returning from the IPI.
11550          */
11551         smp_call_function_single_async(ilb_cpu, &cpu_rq(ilb_cpu)->nohz_csd);
11552 }
11553
11554 /*
11555  * Current decision point for kicking the idle load balancer in the presence
11556  * of idle CPUs in the system.
11557  */
11558 static void nohz_balancer_kick(struct rq *rq)
11559 {
11560         unsigned long now = jiffies;
11561         struct sched_domain_shared *sds;
11562         struct sched_domain *sd;
11563         int nr_busy, i, cpu = rq->cpu;
11564         unsigned int flags = 0;
11565
11566         if (unlikely(rq->idle_balance))
11567                 return;
11568
11569         /*
11570          * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
11571          * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
11572          */
11573         nohz_balance_exit_idle(rq);
11574
11575         /*
11576          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
11577          * balancing.
11578          */
11579         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
11580                 return;
11581
11582         if (READ_ONCE(nohz.has_blocked) &&
11583             time_after(now, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
11584                 flags = NOHZ_STATS_KICK;
11585
11586         if (time_before(now, nohz.next_balance))
11587                 goto out;
11588
11589         if (rq->nr_running >= 2) {
11590                 flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
11591                 goto out;
11592         }
11593
11594         rcu_read_lock();
11595
11596         sd = rcu_dereference(rq->sd);
11597         if (sd) {
11598                 /*
11599                  * If there's a CFS task and the current CPU has reduced
11600                  * capacity; kick the ILB to see if there's a better CPU to run
11601                  * on.
11602                  */
11603                 if (rq->cfs.h_nr_running >= 1 && check_cpu_capacity(rq, sd)) {
11604                         flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
11605                         goto unlock;
11606                 }
11607         }
11608
11609         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_packing, cpu));
11610         if (sd) {
11611                 /*
11612                  * When ASYM_PACKING; see if there's a more preferred CPU
11613                  * currently idle; in which case, kick the ILB to move tasks
11614                  * around.
11615                  *
11616                  * When balancing betwen cores, all the SMT siblings of the
11617                  * preferred CPU must be idle.
11618                  */
11619                 for_each_cpu_and(i, sched_domain_span(sd), nohz.idle_cpus_mask) {
11620                         if (sched_use_asym_prio(sd, i) &&
11621                             sched_asym_prefer(i, cpu)) {
11622                                 flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
11623                                 goto unlock;
11624                         }
11625                 }
11626         }
11627
11628         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_cpucapacity, cpu));
11629         if (sd) {
11630                 /*
11631                  * When ASYM_CPUCAPACITY; see if there's a higher capacity CPU
11632                  * to run the misfit task on.
11633                  */
11634                 if (check_misfit_status(rq, sd)) {
11635                         flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
11636                         goto unlock;
11637                 }
11638
11639                 /*
11640                  * For asymmetric systems, we do not want to nicely balance
11641                  * cache use, instead we want to embrace asymmetry and only
11642                  * ensure tasks have enough CPU capacity.
11643                  *
11644                  * Skip the LLC logic because it's not relevant in that case.
11645                  */
11646                 goto unlock;
11647         }
11648
11649         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
11650         if (sds) {
11651                 /*
11652                  * If there is an imbalance between LLC domains (IOW we could
11653                  * increase the overall cache use), we need some less-loaded LLC
11654                  * domain to pull some load. Likewise, we may need to spread
11655                  * load within the current LLC domain (e.g. packed SMT cores but
11656                  * other CPUs are idle). We can't really know from here how busy
11657                  * the others are - so just get a nohz balance going if it looks
11658                  * like this LLC domain has tasks we could move.
11659                  */
11660                 nr_busy = atomic_read(&sds->nr_busy_cpus);
11661                 if (nr_busy > 1) {
11662                         flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
11663                         goto unlock;
11664                 }
11665         }
11666 unlock:
11667         rcu_read_unlock();
11668 out:
11669         if (READ_ONCE(nohz.needs_update))
11670                 flags |= NOHZ_NEXT_KICK;
11671
11672         if (flags)
11673                 kick_ilb(flags);
11674 }
11675
11676 static void set_cpu_sd_state_busy(int cpu)
11677 {
11678         struct sched_domain *sd;
11679
11680         rcu_read_lock();
11681         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
11682
11683         if (!sd || !sd->nohz_idle)
11684                 goto unlock;
11685         sd->nohz_idle = 0;
11686
11687         atomic_inc(&sd->shared->nr_busy_cpus);
11688 unlock:
11689         rcu_read_unlock();
11690 }
11691
11692 void nohz_balance_exit_idle(struct rq *rq)
11693 {
11694         SCHED_WARN_ON(rq != this_rq());
11695
11696         if (likely(!rq->nohz_tick_stopped))
11697                 return;
11698
11699         rq->nohz_tick_stopped = 0;
11700         cpumask_clear_cpu(rq->cpu, nohz.idle_cpus_mask);
11701         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
11702
11703         set_cpu_sd_state_busy(rq->cpu);
11704 }
11705
11706 static void set_cpu_sd_state_idle(int cpu)
11707 {
11708         struct sched_domain *sd;
11709
11710         rcu_read_lock();
11711         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
11712
11713         if (!sd || sd->nohz_idle)
11714                 goto unlock;
11715         sd->nohz_idle = 1;
11716
11717         atomic_dec(&sd->shared->nr_busy_cpus);
11718 unlock:
11719         rcu_read_unlock();
11720 }
11721
11722 /*
11723  * This routine will record that the CPU is going idle with tick stopped.
11724  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
11725  */
11726 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
11727 {
11728         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
11729
11730         SCHED_WARN_ON(cpu != smp_processor_id());
11731
11732         /* If this CPU is going down, then nothing needs to be done: */
11733         if (!cpu_active(cpu))
11734                 return;
11735
11736         /* Spare idle load balancing on CPUs that don't want to be disturbed: */
11737         if (!housekeeping_cpu(cpu, HK_TYPE_SCHED))
11738                 return;
11739
11740         /*
11741          * Can be set safely without rq->lock held
11742          * If a clear happens, it will have evaluated last additions because
11743          * rq->lock is held during the check and the clear
11744          */
11745         rq->has_blocked_load = 1;
11746
11747         /*
11748          * The tick is still stopped but load could have been added in the
11749          * meantime. We set the nohz.has_blocked flag to trig a check of the
11750          * *_avg. The CPU is already part of nohz.idle_cpus_mask so the clear
11751          * of nohz.has_blocked can only happen after checking the new load
11752          */
11753         if (rq->nohz_tick_stopped)
11754                 goto out;
11755
11756         /* If we're a completely isolated CPU, we don't play: */
11757         if (on_null_domain(rq))
11758                 return;
11759
11760         rq->nohz_tick_stopped = 1;
11761
11762         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
11763         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
11764
11765         /*
11766          * Ensures that if nohz_idle_balance() fails to observe our
11767          * @idle_cpus_mask store, it must observe the @has_blocked
11768          * and @needs_update stores.
11769          */
11770         smp_mb__after_atomic();
11771
11772         set_cpu_sd_state_idle(cpu);
11773
11774         WRITE_ONCE(nohz.needs_update, 1);
11775 out:
11776         /*
11777          * Each time a cpu enter idle, we assume that it has blocked load and
11778          * enable the periodic update of the load of idle cpus
11779          */
11780         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
11781 }
11782
11783 static bool update_nohz_stats(struct rq *rq)
11784 {
11785         unsigned int cpu = rq->cpu;
11786
11787         if (!rq->has_blocked_load)
11788                 return false;
11789
11790         if (!cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))
11791                 return false;
11792
11793         if (!time_after(jiffies, READ_ONCE(rq->last_blocked_load_update_tick)))
11794                 return true;
11795
11796         update_blocked_averages(cpu);
11797
11798         return rq->has_blocked_load;
11799 }
11800
11801 /*
11802  * Internal function that runs load balance for all idle cpus. The load balance
11803  * can be a simple update of blocked load or a complete load balance with
11804  * tasks movement depending of flags.
11805  */
11806 static void _nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, unsigned int flags)
11807 {
11808         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
11809         unsigned long now = jiffies;
11810         unsigned long next_balance = now + 60*HZ;
11811         bool has_blocked_load = false;
11812         int update_next_balance = 0;
11813         int this_cpu = this_rq->cpu;
11814         int balance_cpu;
11815         struct rq *rq;
11816
11817         SCHED_WARN_ON((flags & NOHZ_KICK_MASK) == NOHZ_BALANCE_KICK);
11818
11819         /*
11820          * We assume there will be no idle load after this update and clear
11821          * the has_blocked flag. If a cpu enters idle in the mean time, it will
11822          * set the has_blocked flag and trigger another update of idle load.
11823          * Because a cpu that becomes idle, is added to idle_cpus_mask before
11824          * setting the flag, we are sure to not clear the state and not
11825          * check the load of an idle cpu.
11826          *
11827          * Same applies to idle_cpus_mask vs needs_update.
11828          */
11829         if (flags & NOHZ_STATS_KICK)
11830                 WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 0);
11831         if (flags & NOHZ_NEXT_KICK)
11832                 WRITE_ONCE(nohz.needs_update, 0);
11833
11834         /*
11835          * Ensures that if we miss the CPU, we must see the has_blocked
11836          * store from nohz_balance_enter_idle().
11837          */
11838         smp_mb();
11839
11840         /*
11841          * Start with the next CPU after this_cpu so we will end with this_cpu and let a
11842          * chance for other idle cpu to pull load.
11843          */
11844         for_each_cpu_wrap(balance_cpu,  nohz.idle_cpus_mask, this_cpu+1) {
11845                 if (!idle_cpu(balance_cpu))
11846                         continue;
11847
11848                 /*
11849                  * If this CPU gets work to do, stop the load balancing
11850                  * work being done for other CPUs. Next load
11851                  * balancing owner will pick it up.
11852                  */
11853                 if (need_resched()) {
11854                         if (flags & NOHZ_STATS_KICK)
11855                                 has_blocked_load = true;
11856                         if (flags & NOHZ_NEXT_KICK)
11857                                 WRITE_ONCE(nohz.needs_update, 1);
11858                         goto abort;
11859                 }
11860
11861                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
11862
11863                 if (flags & NOHZ_STATS_KICK)
11864                         has_blocked_load |= update_nohz_stats(rq);
11865
11866                 /*
11867                  * If time for next balance is due,
11868                  * do the balance.
11869                  */
11870                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
11871                         struct rq_flags rf;
11872
11873                         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
11874                         update_rq_clock(rq);
11875                         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
11876
11877                         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
11878                                 rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
11879                 }
11880
11881                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
11882                         next_balance = rq->next_balance;
11883                         update_next_balance = 1;
11884                 }
11885         }
11886
11887         /*
11888          * next_balance will be updated only when there is a need.
11889          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
11890          * updated.
11891          */
11892         if (likely(update_next_balance))
11893                 nohz.next_balance = next_balance;
11894
11895         if (flags & NOHZ_STATS_KICK)
11896                 WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
11897                            now + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
11898
11899 abort:
11900         /* There is still blocked load, enable periodic update */
11901         if (has_blocked_load)
11902                 WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
11903 }
11904
11905 /*
11906  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
11907  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
11908  */
11909 static bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
11910 {
11911         unsigned int flags = this_rq->nohz_idle_balance;
11912
11913         if (!flags)
11914                 return false;
11915
11916         this_rq->nohz_idle_balance = 0;
11917
11918         if (idle != CPU_IDLE)
11919                 return false;
11920
11921         _nohz_idle_balance(this_rq, flags);
11922
11923         return true;
11924 }
11925
11926 /*
11927  * Check if we need to run the ILB for updating blocked load before entering
11928  * idle state.
11929  */
11930 void nohz_run_idle_balance(int cpu)
11931 {
11932         unsigned int flags;
11933
11934         flags = atomic_fetch_andnot(NOHZ_NEWILB_KICK, nohz_flags(cpu));
11935
11936         /*
11937          * Update the blocked load only if no SCHED_SOFTIRQ is about to happen
11938          * (ie NOHZ_STATS_KICK set) and will do the same.
11939          */
11940         if ((flags == NOHZ_NEWILB_KICK) && !need_resched())
11941                 _nohz_idle_balance(cpu_rq(cpu), NOHZ_STATS_KICK);
11942 }
11943
11944 static void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq)
11945 {
11946         int this_cpu = this_rq->cpu;
11947
11948         /*
11949          * This CPU doesn't want to be disturbed by scheduler
11950          * housekeeping
11951          */
11952         if (!housekeeping_cpu(this_cpu, HK_TYPE_SCHED))
11953                 return;
11954
11955         /* Will wake up very soon. No time for doing anything else*/
11956         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost)
11957                 return;
11958
11959         /* Don't need to update blocked load of idle CPUs*/
11960         if (!READ_ONCE(nohz.has_blocked) ||
11961             time_before(jiffies, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
11962                 return;
11963
11964         /*
11965          * Set the need to trigger ILB in order to update blocked load
11966          * before entering idle state.
11967          */
11968         atomic_or(NOHZ_NEWILB_KICK, nohz_flags(this_cpu));
11969 }
11970
11971 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
11972 static inline void nohz_balancer_kick(struct rq *rq) { }
11973
11974 static inline bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
11975 {
11976         return false;
11977 }
11978
11979 static inline void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq) { }
11980 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
11981
11982 /*
11983  * newidle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
11984  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
11985  *
11986  * Returns:
11987  *   < 0 - we released the lock and there are !fair tasks present
11988  *     0 - failed, no new tasks
11989  *   > 0 - success, new (fair) tasks present
11990  */
11991 static int newidle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf)
11992 {
11993         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
11994         int this_cpu = this_rq->cpu;
11995         u64 t0, t1, curr_cost = 0;
11996         struct sched_domain *sd;
11997         int pulled_task = 0;
11998
11999         update_misfit_status(NULL, this_rq);
12000
12001         /*
12002          * There is a task waiting to run. No need to search for one.
12003          * Return 0; the task will be enqueued when switching to idle.
12004          */
12005         if (this_rq->ttwu_pending)
12006                 return 0;
12007
12008         /*
12009          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
12010          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
12011          */
12012         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
12013
12014         /*
12015          * Do not pull tasks towards !active CPUs...
12016          */
12017         if (!cpu_active(this_cpu))
12018                 return 0;
12019
12020         /*
12021          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
12022          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
12023          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
12024          * re-start the picking loop.
12025          */
12026         rq_unpin_lock(this_rq, rf);
12027
12028         rcu_read_lock();
12029         sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
12030
12031         if (!READ_ONCE(this_rq->rd->overload) ||
12032             (sd && this_rq->avg_idle < sd->max_newidle_lb_cost)) {
12033
12034                 if (sd)
12035                         update_next_balance(sd, &next_balance);
12036                 rcu_read_unlock();
12037
12038                 goto out;
12039         }
12040         rcu_read_unlock();
12041
12042         raw_spin_rq_unlock(this_rq);
12043
12044         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
12045         update_blocked_averages(this_cpu);
12046
12047         rcu_read_lock();
12048         for_each_domain(this_cpu, sd) {
12049                 int continue_balancing = 1;
12050                 u64 domain_cost;
12051
12052                 update_next_balance(sd, &next_balance);
12053
12054                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost)
12055                         break;
12056
12057                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
12058
12059                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
12060                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
12061                                                    &continue_balancing);
12062
12063                         t1 = sched_clock_cpu(this_cpu);
12064                         domain_cost = t1 - t0;
12065                         update_newidle_cost(sd, domain_cost);
12066
12067                         curr_cost += domain_cost;
12068                         t0 = t1;
12069                 }
12070
12071                 /*
12072                  * Stop searching for tasks to pull if there are
12073                  * now runnable tasks on this rq.
12074                  */
12075                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0 ||
12076                     this_rq->ttwu_pending)
12077                         break;
12078         }
12079         rcu_read_unlock();
12080
12081         raw_spin_rq_lock(this_rq);
12082
12083         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
12084                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
12085
12086         /*
12087          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
12088          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
12089          * pretend we pulled a task.
12090          */
12091         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
12092                 pulled_task = 1;
12093
12094         /* Is there a task of a high priority class? */
12095         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
12096                 pulled_task = -1;
12097
12098 out:
12099         /* Move the next balance forward */
12100         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
12101                 this_rq->next_balance = next_balance;
12102
12103         if (pulled_task)
12104                 this_rq->idle_stamp = 0;
12105         else
12106                 nohz_newidle_balance(this_rq);
12107
12108         rq_repin_lock(this_rq, rf);
12109
12110         return pulled_task;
12111 }
12112
12113 /*
12114  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
12115  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
12116  */
12117 static __latent_entropy void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
12118 {
12119         struct rq *this_rq = this_rq();
12120         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
12121                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
12122
12123         /*
12124          * If this CPU has a pending nohz_balance_kick, then do the
12125          * balancing on behalf of the other idle CPUs whose ticks are
12126          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
12127          * give the idle CPUs a chance to load balance. Else we may
12128          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
12129          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
12130          */
12131         if (nohz_idle_balance(this_rq, idle))
12132                 return;
12133
12134         /* normal load balance */
12135         update_blocked_averages(this_rq->cpu);
12136         rebalance_domains(this_rq, idle);
12137 }
12138
12139 /*
12140  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
12141  */
12142 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
12143 {
12144         /*
12145          * Don't need to rebalance while attached to NULL domain or
12146          * runqueue CPU is not active
12147          */
12148         if (unlikely(on_null_domain(rq) || !cpu_active(cpu_of(rq))))
12149                 return;
12150
12151         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
12152                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
12153
12154         nohz_balancer_kick(rq);
12155 }
12156
12157 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
12158 {
12159         update_sysctl();
12160
12161         update_runtime_enabled(rq);
12162 }
12163
12164 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
12165 {
12166         update_sysctl();
12167
12168         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
12169         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
12170 }
12171
12172 #endif /* CONFIG_SMP */
12173
12174 #ifdef CONFIG_SCHED_CORE
12175 static inline bool
12176 __entity_slice_used(struct sched_entity *se, int min_nr_tasks)
12177 {
12178         u64 rtime = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
12179         u64 slice = se->slice;
12180
12181         return (rtime * min_nr_tasks > slice);
12182 }
12183
12184 #define MIN_NR_TASKS_DURING_FORCEIDLE   2
12185 static inline void task_tick_core(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
12186 {
12187         if (!sched_core_enabled(rq))
12188                 return;
12189
12190         /*
12191          * If runqueue has only one task which used up its slice and
12192          * if the sibling is forced idle, then trigger schedule to
12193          * give forced idle task a chance.
12194          *
12195          * sched_slice() considers only this active rq and it gets the
12196          * whole slice. But during force idle, we have siblings acting
12197          * like a single runqueue and hence we need to consider runnable
12198          * tasks on this CPU and the forced idle CPU. Ideally, we should
12199          * go through the forced idle rq, but that would be a perf hit.
12200          * We can assume that the forced idle CPU has at least
12201          * MIN_NR_TASKS_DURING_FORCEIDLE - 1 tasks and use that to check
12202          * if we need to give up the CPU.
12203          */
12204         if (rq->core->core_forceidle_count && rq->cfs.nr_running == 1 &&
12205             __entity_slice_used(&curr->se, MIN_NR_TASKS_DURING_FORCEIDLE))
12206                 resched_curr(rq);
12207 }
12208
12209 /*
12210  * se_fi_update - Update the cfs_rq->min_vruntime_fi in a CFS hierarchy if needed.
12211  */
12212 static void se_fi_update(const struct sched_entity *se, unsigned int fi_seq,
12213                          bool forceidle)
12214 {
12215         for_each_sched_entity(se) {
12216                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
12217
12218                 if (forceidle) {
12219                         if (cfs_rq->forceidle_seq == fi_seq)
12220                                 break;
12221                         cfs_rq->forceidle_seq = fi_seq;
12222                 }
12223
12224                 cfs_rq->min_vruntime_fi = cfs_rq->min_vruntime;
12225         }
12226 }
12227
12228 void task_vruntime_update(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool in_fi)
12229 {
12230         struct sched_entity *se = &p->se;
12231
12232         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
12233                 return;
12234
12235         se_fi_update(se, rq->core->core_forceidle_seq, in_fi);
12236 }
12237
12238 bool cfs_prio_less(const struct task_struct *a, const struct task_struct *b,
12239                         bool in_fi)
12240 {
12241         struct rq *rq = task_rq(a);
12242         const struct sched_entity *sea = &a->se;
12243         const struct sched_entity *seb = &b->se;
12244         struct cfs_rq *cfs_rqa;
12245         struct cfs_rq *cfs_rqb;
12246         s64 delta;
12247
12248         SCHED_WARN_ON(task_rq(b)->core != rq->core);
12249
12250 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
12251         /*
12252          * Find an se in the hierarchy for tasks a and b, such that the se's
12253          * are immediate siblings.
12254          */
12255         while (sea->cfs_rq->tg != seb->cfs_rq->tg) {
12256                 int sea_depth = sea->depth;
12257                 int seb_depth = seb->depth;
12258
12259                 if (sea_depth >= seb_depth)
12260                         sea = parent_entity(sea);
12261                 if (sea_depth <= seb_depth)
12262                         seb = parent_entity(seb);
12263         }
12264
12265         se_fi_update(sea, rq->core->core_forceidle_seq, in_fi);
12266         se_fi_update(seb, rq->core->core_forceidle_seq, in_fi);
12267
12268         cfs_rqa = sea->cfs_rq;
12269         cfs_rqb = seb->cfs_rq;
12270 #else
12271         cfs_rqa = &task_rq(a)->cfs;
12272         cfs_rqb = &task_rq(b)->cfs;
12273 #endif
12274
12275         /*
12276          * Find delta after normalizing se's vruntime with its cfs_rq's
12277          * min_vruntime_fi, which would have been updated in prior calls
12278          * to se_fi_update().
12279          */
12280         delta = (s64)(sea->vruntime - seb->vruntime) +
12281                 (s64)(cfs_rqb->min_vruntime_fi - cfs_rqa->min_vruntime_fi);
12282
12283         return delta > 0;
12284 }
12285
12286 static int task_is_throttled_fair(struct task_struct *p, int cpu)
12287 {
12288         struct cfs_rq *cfs_rq;
12289
12290 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
12291         cfs_rq = task_group(p)->cfs_rq[cpu];
12292 #else
12293         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
12294 #endif
12295         return throttled_hierarchy(cfs_rq);
12296 }
12297 #else
12298 static inline void task_tick_core(struct rq *rq, struct task_struct *curr) {}
12299 #endif
12300
12301 /*
12302  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class.
12303  *
12304  * NOTE: This function can be called remotely by the tick offload that
12305  * goes along full dynticks. Therefore no local assumption can be made
12306  * and everything must be accessed through the @rq and @curr passed in
12307  * parameters.
12308  */
12309 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
12310 {
12311         struct cfs_rq *cfs_rq;
12312         struct sched_entity *se = &curr->se;
12313
12314         for_each_sched_entity(se) {
12315                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
12316                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
12317         }
12318
12319         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
12320                 task_tick_numa(rq, curr);
12321
12322         update_misfit_status(curr, rq);
12323         update_overutilized_status(task_rq(curr));
12324
12325         task_tick_core(rq, curr);
12326 }
12327
12328 /*
12329  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
12330  *  - child not yet on the tasklist
12331  *  - preemption disabled
12332  */
12333 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
12334 {
12335         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
12336         struct cfs_rq *cfs_rq;
12337         struct rq *rq = this_rq();
12338         struct rq_flags rf;
12339
12340         rq_lock(rq, &rf);
12341         update_rq_clock(rq);
12342
12343         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
12344         curr = cfs_rq->curr;
12345         if (curr)
12346                 update_curr(cfs_rq);
12347         place_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_INITIAL);
12348         rq_unlock(rq, &rf);
12349 }
12350
12351 /*
12352  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
12353  * the current task.
12354  */
12355 static void
12356 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
12357 {
12358         if (!task_on_rq_queued(p))
12359                 return;
12360
12361         if (rq->cfs.nr_running == 1)
12362                 return;
12363
12364         /*
12365          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
12366          * our priority decreased, or if we are not currently running on
12367          * this runqueue and our priority is higher than the current's
12368          */
12369         if (task_current(rq, p)) {
12370                 if (p->prio > oldprio)
12371                         resched_curr(rq);
12372         } else
12373                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
12374 }
12375
12376 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
12377 /*
12378  * Propagate the changes of the sched_entity across the tg tree to make it
12379  * visible to the root
12380  */
12381 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
12382 {
12383         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
12384
12385         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
12386                 return;
12387
12388         if (!throttled_hierarchy(cfs_rq))
12389                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
12390
12391         /* Start to propagate at parent */
12392         se = se->parent;
12393
12394         for_each_sched_entity(se) {
12395                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
12396
12397                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
12398
12399                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
12400                         break;
12401
12402                 if (!throttled_hierarchy(cfs_rq))
12403                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
12404         }
12405 }
12406 #else
12407 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se) { }
12408 #endif
12409
12410 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
12411 {
12412         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
12413
12414 #ifdef CONFIG_SMP
12415         /*
12416          * In case the task sched_avg hasn't been attached:
12417          * - A forked task which hasn't been woken up by wake_up_new_task().
12418          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() but is
12419          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
12420          */
12421         if (!se->avg.last_update_time)
12422                 return;
12423 #endif
12424
12425         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
12426         update_load_avg(cfs_rq, se, 0);
12427         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
12428         update_tg_load_avg(cfs_rq);
12429         propagate_entity_cfs_rq(se);
12430 }
12431
12432 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
12433 {
12434         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
12435
12436         /* Synchronize entity with its cfs_rq */
12437         update_load_avg(cfs_rq, se, sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD) ? 0 : SKIP_AGE_LOAD);
12438         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
12439         update_tg_load_avg(cfs_rq);
12440         propagate_entity_cfs_rq(se);
12441 }
12442
12443 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
12444 {
12445         struct sched_entity *se = &p->se;
12446
12447         detach_entity_cfs_rq(se);
12448 }
12449
12450 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
12451 {
12452         struct sched_entity *se = &p->se;
12453
12454         attach_entity_cfs_rq(se);
12455 }
12456
12457 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
12458 {
12459         detach_task_cfs_rq(p);
12460 }
12461
12462 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
12463 {
12464         attach_task_cfs_rq(p);
12465
12466         if (task_on_rq_queued(p)) {
12467                 /*
12468                  * We were most likely switched from sched_rt, so
12469                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
12470                  * if we can still preempt the current task.
12471                  */
12472                 if (task_current(rq, p))
12473                         resched_curr(rq);
12474                 else
12475                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
12476         }
12477 }
12478
12479 /* Account for a task changing its policy or group.
12480  *
12481  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
12482  * migrates between groups/classes.
12483  */
12484 static void set_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool first)
12485 {
12486         struct sched_entity *se = &p->se;
12487
12488 #ifdef CONFIG_SMP
12489         if (task_on_rq_queued(p)) {
12490                 /*
12491                  * Move the next running task to the front of the list, so our
12492                  * cfs_tasks list becomes MRU one.
12493                  */
12494                 list_move(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
12495         }
12496 #endif
12497
12498         for_each_sched_entity(se) {
12499                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
12500
12501                 set_next_entity(cfs_rq, se);
12502                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
12503                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
12504         }
12505 }
12506
12507 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
12508 {
12509         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT_CACHED;
12510         u64_u32_store(cfs_rq->min_vruntime, (u64)(-(1LL << 20)));
12511 #ifdef CONFIG_SMP
12512         raw_spin_lock_init(&cfs_rq->removed.lock);
12513 #endif
12514 }
12515
12516 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
12517 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p)
12518 {
12519         /*
12520          * We couldn't detach or attach a forked task which
12521          * hasn't been woken up by wake_up_new_task().
12522          */
12523         if (READ_ONCE(p->__state) == TASK_NEW)
12524                 return;
12525
12526         detach_task_cfs_rq(p);
12527
12528 #ifdef CONFIG_SMP
12529         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
12530         p->se.avg.last_update_time = 0;
12531 #endif
12532         set_task_rq(p, task_cpu(p));
12533         attach_task_cfs_rq(p);
12534 }
12535
12536 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
12537 {
12538         int i;
12539
12540         for_each_possible_cpu(i) {
12541                 if (tg->cfs_rq)
12542                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
12543                 if (tg->se)
12544                         kfree(tg->se[i]);
12545         }
12546
12547         kfree(tg->cfs_rq);
12548         kfree(tg->se);
12549 }
12550
12551 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
12552 {
12553         struct sched_entity *se;
12554         struct cfs_rq *cfs_rq;
12555         int i;
12556
12557         tg->cfs_rq = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(cfs_rq), GFP_KERNEL);
12558         if (!tg->cfs_rq)
12559                 goto err;
12560         tg->se = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(se), GFP_KERNEL);
12561         if (!tg->se)
12562                 goto err;
12563
12564         tg->shares = NICE_0_LOAD;
12565
12566         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg), tg_cfs_bandwidth(parent));
12567
12568         for_each_possible_cpu(i) {
12569                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
12570                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
12571                 if (!cfs_rq)
12572                         goto err;
12573
12574                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity_stats),
12575                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
12576                 if (!se)
12577                         goto err_free_rq;
12578
12579                 init_cfs_rq(cfs_rq);
12580                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
12581                 init_entity_runnable_average(se);
12582         }
12583
12584         return 1;
12585
12586 err_free_rq:
12587         kfree(cfs_rq);
12588 err:
12589         return 0;
12590 }
12591
12592 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg)
12593 {
12594         struct sched_entity *se;
12595         struct rq_flags rf;
12596         struct rq *rq;
12597         int i;
12598
12599         for_each_possible_cpu(i) {
12600                 rq = cpu_rq(i);
12601                 se = tg->se[i];
12602                 rq_lock_irq(rq, &rf);
12603                 update_rq_clock(rq);
12604                 attach_entity_cfs_rq(se);
12605                 sync_throttle(tg, i);
12606                 rq_unlock_irq(rq, &rf);
12607         }
12608 }
12609
12610 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
12611 {
12612         unsigned long flags;
12613         struct rq *rq;
12614         int cpu;
12615
12616         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
12617
12618         for_each_possible_cpu(cpu) {
12619                 if (tg->se[cpu])
12620                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
12621
12622                 /*
12623                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
12624                  * check on_list without danger of it being re-added.
12625                  */
12626                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
12627                         continue;
12628
12629                 rq = cpu_rq(cpu);
12630
12631                 raw_spin_rq_lock_irqsave(rq, flags);
12632                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
12633                 raw_spin_rq_unlock_irqrestore(rq, flags);
12634         }
12635 }
12636
12637 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
12638                         struct sched_entity *se, int cpu,
12639                         struct sched_entity *parent)
12640 {
12641         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
12642
12643         cfs_rq->tg = tg;
12644         cfs_rq->rq = rq;
12645         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
12646
12647         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
12648         tg->se[cpu] = se;
12649
12650         /* se could be NULL for root_task_group */
12651         if (!se)
12652                 return;
12653
12654         if (!parent) {
12655                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
12656                 se->depth = 0;
12657         } else {
12658                 se->cfs_rq = parent->my_q;
12659                 se->depth = parent->depth + 1;
12660         }
12661
12662         se->my_q = cfs_rq;
12663         /* guarantee group entities always have weight */
12664         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
12665         se->parent = parent;
12666 }
12667
12668 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
12669
12670 static int __sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
12671 {
12672         int i;
12673
12674         lockdep_assert_held(&shares_mutex);
12675
12676         /*
12677          * We can't change the weight of the root cgroup.
12678          */
12679         if (!tg->se[0])
12680                 return -EINVAL;
12681
12682         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
12683
12684         if (tg->shares == shares)
12685                 return 0;
12686
12687         tg->shares = shares;
12688         for_each_possible_cpu(i) {
12689                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
12690                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
12691                 struct rq_flags rf;
12692
12693                 /* Propagate contribution to hierarchy */
12694                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
12695                 update_rq_clock(rq);
12696                 for_each_sched_entity(se) {
12697                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
12698                         update_cfs_group(se);
12699                 }
12700                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
12701         }
12702
12703         return 0;
12704 }
12705
12706 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
12707 {
12708         int ret;
12709
12710         mutex_lock(&shares_mutex);
12711         if (tg_is_idle(tg))
12712                 ret = -EINVAL;
12713         else
12714                 ret = __sched_group_set_shares(tg, shares);
12715         mutex_unlock(&shares_mutex);
12716
12717         return ret;
12718 }
12719
12720 int sched_group_set_idle(struct task_group *tg, long idle)
12721 {
12722         int i;
12723
12724         if (tg == &root_task_group)
12725                 return -EINVAL;
12726
12727         if (idle < 0 || idle > 1)
12728                 return -EINVAL;
12729
12730         mutex_lock(&shares_mutex);
12731
12732         if (tg->idle == idle) {
12733                 mutex_unlock(&shares_mutex);
12734                 return 0;
12735         }
12736
12737         tg->idle = idle;
12738
12739         for_each_possible_cpu(i) {
12740                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
12741                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
12742                 struct cfs_rq *parent_cfs_rq, *grp_cfs_rq = tg->cfs_rq[i];
12743                 bool was_idle = cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq);
12744                 long idle_task_delta;
12745                 struct rq_flags rf;
12746
12747                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
12748
12749                 grp_cfs_rq->idle = idle;
12750                 if (WARN_ON_ONCE(was_idle == cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq)))
12751                         goto next_cpu;
12752
12753                 if (se->on_rq) {
12754                         parent_cfs_rq = cfs_rq_of(se);
12755                         if (cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq))
12756                                 parent_cfs_rq->idle_nr_running++;
12757                         else
12758                                 parent_cfs_rq->idle_nr_running--;
12759                 }
12760
12761                 idle_task_delta = grp_cfs_rq->h_nr_running -
12762                                   grp_cfs_rq->idle_h_nr_running;
12763                 if (!cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq))
12764                         idle_task_delta *= -1;
12765
12766                 for_each_sched_entity(se) {
12767                         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
12768
12769                         if (!se->on_rq)
12770                                 break;
12771
12772                         cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
12773
12774                         /* Already accounted at parent level and above. */
12775                         if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
12776                                 break;
12777                 }
12778
12779 next_cpu:
12780                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
12781         }
12782
12783         /* Idle groups have minimum weight. */
12784         if (tg_is_idle(tg))
12785                 __sched_group_set_shares(tg, scale_load(WEIGHT_IDLEPRIO));
12786         else
12787                 __sched_group_set_shares(tg, NICE_0_LOAD);
12788
12789         mutex_unlock(&shares_mutex);
12790         return 0;
12791 }
12792
12793 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
12794
12795 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
12796
12797 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
12798 {
12799         return 1;
12800 }
12801
12802 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
12803
12804 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
12805
12806 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
12807
12808
12809 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
12810 {
12811         struct sched_entity *se = &task->se;
12812         unsigned int rr_interval = 0;
12813
12814         /*
12815          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
12816          * idle runqueue:
12817          */
12818         if (rq->cfs.load.weight)
12819                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(se->slice);
12820
12821         return rr_interval;
12822 }
12823
12824 /*
12825  * All the scheduling class methods:
12826  */
12827 DEFINE_SCHED_CLASS(fair) = {
12828
12829         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
12830         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
12831         .yield_task             = yield_task_fair,
12832         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
12833
12834         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
12835
12836         .pick_next_task         = __pick_next_task_fair,
12837         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
12838         .set_next_task          = set_next_task_fair,
12839
12840 #ifdef CONFIG_SMP
12841         .balance                = balance_fair,
12842         .pick_task              = pick_task_fair,
12843         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
12844         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
12845
12846         .rq_online              = rq_online_fair,
12847         .rq_offline             = rq_offline_fair,
12848
12849         .task_dead              = task_dead_fair,
12850         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
12851 #endif
12852
12853         .task_tick              = task_tick_fair,
12854         .task_fork              = task_fork_fair,
12855
12856         .prio_changed           = prio_changed_fair,
12857         .switched_from          = switched_from_fair,
12858         .switched_to            = switched_to_fair,
12859
12860         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
12861
12862         .update_curr            = update_curr_fair,
12863
12864 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
12865         .task_change_group      = task_change_group_fair,
12866 #endif
12867
12868 #ifdef CONFIG_SCHED_CORE
12869         .task_is_throttled      = task_is_throttled_fair,
12870 #endif
12871
12872 #ifdef CONFIG_UCLAMP_TASK
12873         .uclamp_enabled         = 1,
12874 #endif
12875 };
12876
12877 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
12878 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
12879 {
12880         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
12881
12882         rcu_read_lock();
12883         for_each_leaf_cfs_rq_safe(cpu_rq(cpu), cfs_rq, pos)
12884                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
12885         rcu_read_unlock();
12886 }
12887
12888 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
12889 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
12890 {
12891         int node;
12892         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
12893         struct numa_group *ng;
12894
12895         rcu_read_lock();
12896         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
12897         for_each_online_node(node) {
12898                 if (p->numa_faults) {
12899                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
12900                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
12901                 }
12902                 if (ng) {
12903                         gsf = ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
12904                         gpf = ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
12905                 }
12906                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
12907         }
12908         rcu_read_unlock();
12909 }
12910 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
12911 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
12912
12913 __init void init_sched_fair_class(void)
12914 {
12915 #ifdef CONFIG_SMP
12916         int i;
12917
12918         for_each_possible_cpu(i) {
12919                 zalloc_cpumask_var_node(&per_cpu(load_balance_mask, i), GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
12920                 zalloc_cpumask_var_node(&per_cpu(select_rq_mask,    i), GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
12921
12922 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
12923                 INIT_CSD(&cpu_rq(i)->cfsb_csd, __cfsb_csd_unthrottle, cpu_rq(i));
12924                 INIT_LIST_HEAD(&cpu_rq(i)->cfsb_csd_list);
12925 #endif
12926         }
12927
12928         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
12929
12930 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
12931         nohz.next_balance = jiffies;
12932         nohz.next_blocked = jiffies;
12933         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
12934 #endif
12935 #endif /* SMP */
12936
12937 }