d7a3c63a2171a8569abc8fe7c3997dc1d22e001e
[linux-modified.git] / 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 "sched.h"
55 #include "stats.h"
56 #include "autogroup.h"
57
58 /*
59  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
60  *
61  * Options are:
62  *
63  *   SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
64  *   SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
65  *   SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
66  *
67  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
68  */
69 unsigned int sysctl_sched_tunable_scaling = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
70
71 /*
72  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
73  *
74  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
75  */
76 unsigned int sysctl_sched_base_slice                    = 750000ULL;
77 static unsigned int normalized_sysctl_sched_base_slice  = 750000ULL;
78
79 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost    = 500000UL;
80
81 int sched_thermal_decay_shift;
82 static int __init setup_sched_thermal_decay_shift(char *str)
83 {
84         int _shift = 0;
85
86         if (kstrtoint(str, 0, &_shift))
87                 pr_warn("Unable to set scheduler thermal pressure decay shift parameter\n");
88
89         sched_thermal_decay_shift = clamp(_shift, 0, 10);
90         return 1;
91 }
92 __setup("sched_thermal_decay_shift=", setup_sched_thermal_decay_shift);
93
94 #ifdef CONFIG_SMP
95 /*
96  * For asym packing, by default the lower numbered CPU has higher priority.
97  */
98 int __weak arch_asym_cpu_priority(int cpu)
99 {
100         return -cpu;
101 }
102
103 /*
104  * The margin used when comparing utilization with CPU capacity.
105  *
106  * (default: ~20%)
107  */
108 #define fits_capacity(cap, max) ((cap) * 1280 < (max) * 1024)
109
110 /*
111  * The margin used when comparing CPU capacities.
112  * is 'cap1' noticeably greater than 'cap2'
113  *
114  * (default: ~5%)
115  */
116 #define capacity_greater(cap1, cap2) ((cap1) * 1024 > (cap2) * 1078)
117 #endif
118
119 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
120 /*
121  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
122  * each time a cfs_rq requests quota.
123  *
124  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
125  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
126  * we will always only issue the remaining available time.
127  *
128  * (default: 5 msec, units: microseconds)
129  */
130 static unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice            = 5000UL;
131 #endif
132
133 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
134 /* Restrict the NUMA promotion throughput (MB/s) for each target node. */
135 static unsigned int sysctl_numa_balancing_promote_rate_limit = 65536;
136 #endif
137
138 #ifdef CONFIG_SYSCTL
139 static struct ctl_table sched_fair_sysctls[] = {
140 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
141         {
142                 .procname       = "sched_cfs_bandwidth_slice_us",
143                 .data           = &sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice,
144                 .maxlen         = sizeof(unsigned int),
145                 .mode           = 0644,
146                 .proc_handler   = proc_dointvec_minmax,
147                 .extra1         = SYSCTL_ONE,
148         },
149 #endif
150 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
151         {
152                 .procname       = "numa_balancing_promote_rate_limit_MBps",
153                 .data           = &sysctl_numa_balancing_promote_rate_limit,
154                 .maxlen         = sizeof(unsigned int),
155                 .mode           = 0644,
156                 .proc_handler   = proc_dointvec_minmax,
157                 .extra1         = SYSCTL_ZERO,
158         },
159 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
160         {}
161 };
162
163 static int __init sched_fair_sysctl_init(void)
164 {
165         register_sysctl_init("kernel", sched_fair_sysctls);
166         return 0;
167 }
168 late_initcall(sched_fair_sysctl_init);
169 #endif
170
171 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
172 {
173         lw->weight += inc;
174         lw->inv_weight = 0;
175 }
176
177 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
178 {
179         lw->weight -= dec;
180         lw->inv_weight = 0;
181 }
182
183 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
184 {
185         lw->weight = w;
186         lw->inv_weight = 0;
187 }
188
189 /*
190  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
191  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
192  * to users decreases. But the relationship is not linear,
193  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
194  * number of CPUs.
195  *
196  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
197  */
198 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
199 {
200         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
201         unsigned int factor;
202
203         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
204         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
205                 factor = 1;
206                 break;
207         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
208                 factor = cpus;
209                 break;
210         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
211         default:
212                 factor = 1 + ilog2(cpus);
213                 break;
214         }
215
216         return factor;
217 }
218
219 static void update_sysctl(void)
220 {
221         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
222
223 #define SET_SYSCTL(name) \
224         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
225         SET_SYSCTL(sched_base_slice);
226 #undef SET_SYSCTL
227 }
228
229 void __init sched_init_granularity(void)
230 {
231         update_sysctl();
232 }
233
234 #define WMULT_CONST     (~0U)
235 #define WMULT_SHIFT     32
236
237 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
238 {
239         unsigned long w;
240
241         if (likely(lw->inv_weight))
242                 return;
243
244         w = scale_load_down(lw->weight);
245
246         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
247                 lw->inv_weight = 1;
248         else if (unlikely(!w))
249                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
250         else
251                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
252 }
253
254 /*
255  * delta_exec * weight / lw.weight
256  *   OR
257  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
258  *
259  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e sched_prio_to_wmult[], in which case
260  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
261  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
262  *
263  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
264  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
265  */
266 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
267 {
268         u64 fact = scale_load_down(weight);
269         u32 fact_hi = (u32)(fact >> 32);
270         int shift = WMULT_SHIFT;
271         int fs;
272
273         __update_inv_weight(lw);
274
275         if (unlikely(fact_hi)) {
276                 fs = fls(fact_hi);
277                 shift -= fs;
278                 fact >>= fs;
279         }
280
281         fact = mul_u32_u32(fact, lw->inv_weight);
282
283         fact_hi = (u32)(fact >> 32);
284         if (fact_hi) {
285                 fs = fls(fact_hi);
286                 shift -= fs;
287                 fact >>= fs;
288         }
289
290         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
291 }
292
293 /*
294  * delta /= w
295  */
296 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
297 {
298         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
299                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
300
301         return delta;
302 }
303
304 const struct sched_class fair_sched_class;
305
306 /**************************************************************
307  * CFS operations on generic schedulable entities:
308  */
309
310 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
311
312 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
313 #define for_each_sched_entity(se) \
314                 for (; se; se = se->parent)
315
316 static inline bool list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
317 {
318         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
319         int cpu = cpu_of(rq);
320
321         if (cfs_rq->on_list)
322                 return rq->tmp_alone_branch == &rq->leaf_cfs_rq_list;
323
324         cfs_rq->on_list = 1;
325
326         /*
327          * Ensure we either appear before our parent (if already
328          * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
329          * enqueued. The fact that we always enqueue bottom-up
330          * reduces this to two cases and a special case for the root
331          * cfs_rq. Furthermore, it also means that we will always reset
332          * tmp_alone_branch either when the branch is connected
333          * to a tree or when we reach the top of the tree
334          */
335         if (cfs_rq->tg->parent &&
336             cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->on_list) {
337                 /*
338                  * If parent is already on the list, we add the child
339                  * just before. Thanks to circular linked property of
340                  * the list, this means to put the child at the tail
341                  * of the list that starts by parent.
342                  */
343                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
344                         &(cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->leaf_cfs_rq_list));
345                 /*
346                  * The branch is now connected to its tree so we can
347                  * reset tmp_alone_branch to the beginning of the
348                  * list.
349                  */
350                 rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
351                 return true;
352         }
353
354         if (!cfs_rq->tg->parent) {
355                 /*
356                  * cfs rq without parent should be put
357                  * at the tail of the list.
358                  */
359                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
360                         &rq->leaf_cfs_rq_list);
361                 /*
362                  * We have reach the top of a tree so we can reset
363                  * tmp_alone_branch to the beginning of the list.
364                  */
365                 rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
366                 return true;
367         }
368
369         /*
370          * The parent has not already been added so we want to
371          * make sure that it will be put after us.
372          * tmp_alone_branch points to the begin of the branch
373          * where we will add parent.
374          */
375         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list, rq->tmp_alone_branch);
376         /*
377          * update tmp_alone_branch to points to the new begin
378          * of the branch
379          */
380         rq->tmp_alone_branch = &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list;
381         return false;
382 }
383
384 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
385 {
386         if (cfs_rq->on_list) {
387                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
388
389                 /*
390                  * With cfs_rq being unthrottled/throttled during an enqueue,
391                  * it can happen the tmp_alone_branch points the a leaf that
392                  * we finally want to del. In this case, tmp_alone_branch moves
393                  * to the prev element but it will point to rq->leaf_cfs_rq_list
394                  * at the end of the enqueue.
395                  */
396                 if (rq->tmp_alone_branch == &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list)
397                         rq->tmp_alone_branch = cfs_rq->leaf_cfs_rq_list.prev;
398
399                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
400                 cfs_rq->on_list = 0;
401         }
402 }
403
404 static inline void assert_list_leaf_cfs_rq(struct rq *rq)
405 {
406         SCHED_WARN_ON(rq->tmp_alone_branch != &rq->leaf_cfs_rq_list);
407 }
408
409 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
410 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)                      \
411         list_for_each_entry_safe(cfs_rq, pos, &rq->leaf_cfs_rq_list,    \
412                                  leaf_cfs_rq_list)
413
414 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
415 static inline struct cfs_rq *
416 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
417 {
418         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
419                 return se->cfs_rq;
420
421         return NULL;
422 }
423
424 static inline struct sched_entity *parent_entity(const struct sched_entity *se)
425 {
426         return se->parent;
427 }
428
429 static void
430 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
431 {
432         int se_depth, pse_depth;
433
434         /*
435          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
436          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
437          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
438          * parent.
439          */
440
441         /* First walk up until both entities are at same depth */
442         se_depth = (*se)->depth;
443         pse_depth = (*pse)->depth;
444
445         while (se_depth > pse_depth) {
446                 se_depth--;
447                 *se = parent_entity(*se);
448         }
449
450         while (pse_depth > se_depth) {
451                 pse_depth--;
452                 *pse = parent_entity(*pse);
453         }
454
455         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
456                 *se = parent_entity(*se);
457                 *pse = parent_entity(*pse);
458         }
459 }
460
461 static int tg_is_idle(struct task_group *tg)
462 {
463         return tg->idle > 0;
464 }
465
466 static int cfs_rq_is_idle(struct cfs_rq *cfs_rq)
467 {
468         return cfs_rq->idle > 0;
469 }
470
471 static int se_is_idle(struct sched_entity *se)
472 {
473         if (entity_is_task(se))
474                 return task_has_idle_policy(task_of(se));
475         return cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se));
476 }
477
478 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
479
480 #define for_each_sched_entity(se) \
481                 for (; se; se = NULL)
482
483 static inline bool list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
484 {
485         return true;
486 }
487
488 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
489 {
490 }
491
492 static inline void assert_list_leaf_cfs_rq(struct rq *rq)
493 {
494 }
495
496 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)      \
497                 for (cfs_rq = &rq->cfs, pos = NULL; cfs_rq; cfs_rq = pos)
498
499 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
500 {
501         return NULL;
502 }
503
504 static inline void
505 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
506 {
507 }
508
509 static inline int tg_is_idle(struct task_group *tg)
510 {
511         return 0;
512 }
513
514 static int cfs_rq_is_idle(struct cfs_rq *cfs_rq)
515 {
516         return 0;
517 }
518
519 static int se_is_idle(struct sched_entity *se)
520 {
521         return 0;
522 }
523
524 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
525
526 static __always_inline
527 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
528
529 /**************************************************************
530  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
531  */
532
533 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
534 {
535         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
536         if (delta > 0)
537                 max_vruntime = vruntime;
538
539         return max_vruntime;
540 }
541
542 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
543 {
544         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
545         if (delta < 0)
546                 min_vruntime = vruntime;
547
548         return min_vruntime;
549 }
550
551 static inline bool entity_before(const struct sched_entity *a,
552                                  const struct sched_entity *b)
553 {
554         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
555 }
556
557 static inline s64 entity_key(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
558 {
559         return (s64)(se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime);
560 }
561
562 #define __node_2_se(node) \
563         rb_entry((node), struct sched_entity, run_node)
564
565 /*
566  * Compute virtual time from the per-task service numbers:
567  *
568  * Fair schedulers conserve lag:
569  *
570  *   \Sum lag_i = 0
571  *
572  * Where lag_i is given by:
573  *
574  *   lag_i = S - s_i = w_i * (V - v_i)
575  *
576  * Where S is the ideal service time and V is it's virtual time counterpart.
577  * Therefore:
578  *
579  *   \Sum lag_i = 0
580  *   \Sum w_i * (V - v_i) = 0
581  *   \Sum w_i * V - w_i * v_i = 0
582  *
583  * From which we can solve an expression for V in v_i (which we have in
584  * se->vruntime):
585  *
586  *       \Sum v_i * w_i   \Sum v_i * w_i
587  *   V = -------------- = --------------
588  *          \Sum w_i            W
589  *
590  * Specifically, this is the weighted average of all entity virtual runtimes.
591  *
592  * [[ NOTE: this is only equal to the ideal scheduler under the condition
593  *          that join/leave operations happen at lag_i = 0, otherwise the
594  *          virtual time has non-continguous motion equivalent to:
595  *
596  *            V +-= lag_i / W
597  *
598  *          Also see the comment in place_entity() that deals with this. ]]
599  *
600  * However, since v_i is u64, and the multiplcation could easily overflow
601  * transform it into a relative form that uses smaller quantities:
602  *
603  * Substitute: v_i == (v_i - v0) + v0
604  *
605  *     \Sum ((v_i - v0) + v0) * w_i   \Sum (v_i - v0) * w_i
606  * V = ---------------------------- = --------------------- + v0
607  *                  W                            W
608  *
609  * Which we track using:
610  *
611  *                    v0 := cfs_rq->min_vruntime
612  * \Sum (v_i - v0) * w_i := cfs_rq->avg_vruntime
613  *              \Sum w_i := cfs_rq->avg_load
614  *
615  * Since min_vruntime is a monotonic increasing variable that closely tracks
616  * the per-task service, these deltas: (v_i - v), will be in the order of the
617  * maximal (virtual) lag induced in the system due to quantisation.
618  *
619  * Also, we use scale_load_down() to reduce the size.
620  *
621  * As measured, the max (key * weight) value was ~44 bits for a kernel build.
622  */
623 static void
624 avg_vruntime_add(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
625 {
626         unsigned long weight = scale_load_down(se->load.weight);
627         s64 key = entity_key(cfs_rq, se);
628
629         cfs_rq->avg_vruntime += key * weight;
630         cfs_rq->avg_load += weight;
631 }
632
633 static void
634 avg_vruntime_sub(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
635 {
636         unsigned long weight = scale_load_down(se->load.weight);
637         s64 key = entity_key(cfs_rq, se);
638
639         cfs_rq->avg_vruntime -= key * weight;
640         cfs_rq->avg_load -= weight;
641 }
642
643 static inline
644 void avg_vruntime_update(struct cfs_rq *cfs_rq, s64 delta)
645 {
646         /*
647          * v' = v + d ==> avg_vruntime' = avg_runtime - d*avg_load
648          */
649         cfs_rq->avg_vruntime -= cfs_rq->avg_load * delta;
650 }
651
652 /*
653  * Specifically: avg_runtime() + 0 must result in entity_eligible() := true
654  * For this to be so, the result of this function must have a left bias.
655  */
656 u64 avg_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
657 {
658         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
659         s64 avg = cfs_rq->avg_vruntime;
660         long load = cfs_rq->avg_load;
661
662         if (curr && curr->on_rq) {
663                 unsigned long weight = scale_load_down(curr->load.weight);
664
665                 avg += entity_key(cfs_rq, curr) * weight;
666                 load += weight;
667         }
668
669         if (load) {
670                 /* sign flips effective floor / ceil */
671                 if (avg < 0)
672                         avg -= (load - 1);
673                 avg = div_s64(avg, load);
674         }
675
676         return cfs_rq->min_vruntime + avg;
677 }
678
679 /*
680  * lag_i = S - s_i = w_i * (V - v_i)
681  *
682  * However, since V is approximated by the weighted average of all entities it
683  * is possible -- by addition/removal/reweight to the tree -- to move V around
684  * and end up with a larger lag than we started with.
685  *
686  * Limit this to either double the slice length with a minimum of TICK_NSEC
687  * since that is the timing granularity.
688  *
689  * EEVDF gives the following limit for a steady state system:
690  *
691  *   -r_max < lag < max(r_max, q)
692  *
693  * XXX could add max_slice to the augmented data to track this.
694  */
695 static void update_entity_lag(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
696 {
697         s64 lag, limit;
698
699         SCHED_WARN_ON(!se->on_rq);
700         lag = avg_vruntime(cfs_rq) - se->vruntime;
701
702         limit = calc_delta_fair(max_t(u64, 2*se->slice, TICK_NSEC), se);
703         se->vlag = clamp(lag, -limit, limit);
704 }
705
706 /*
707  * Entity is eligible once it received less service than it ought to have,
708  * eg. lag >= 0.
709  *
710  * lag_i = S - s_i = w_i*(V - v_i)
711  *
712  * lag_i >= 0 -> V >= v_i
713  *
714  *     \Sum (v_i - v)*w_i
715  * V = ------------------ + v
716  *          \Sum w_i
717  *
718  * lag_i >= 0 -> \Sum (v_i - v)*w_i >= (v_i - v)*(\Sum w_i)
719  *
720  * Note: using 'avg_vruntime() > se->vruntime' is inacurate due
721  *       to the loss in precision caused by the division.
722  */
723 int entity_eligible(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
724 {
725         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
726         s64 avg = cfs_rq->avg_vruntime;
727         long load = cfs_rq->avg_load;
728
729         if (curr && curr->on_rq) {
730                 unsigned long weight = scale_load_down(curr->load.weight);
731
732                 avg += entity_key(cfs_rq, curr) * weight;
733                 load += weight;
734         }
735
736         return avg >= entity_key(cfs_rq, se) * load;
737 }
738
739 static u64 __update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 vruntime)
740 {
741         u64 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
742         /*
743          * open coded max_vruntime() to allow updating avg_vruntime
744          */
745         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
746         if (delta > 0) {
747                 avg_vruntime_update(cfs_rq, delta);
748                 min_vruntime = vruntime;
749         }
750         return min_vruntime;
751 }
752
753 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
754 {
755         struct sched_entity *se = __pick_first_entity(cfs_rq);
756         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
757
758         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
759
760         if (curr) {
761                 if (curr->on_rq)
762                         vruntime = curr->vruntime;
763                 else
764                         curr = NULL;
765         }
766
767         if (se) {
768                 if (!curr)
769                         vruntime = se->vruntime;
770                 else
771                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
772         }
773
774         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
775         u64_u32_store(cfs_rq->min_vruntime,
776                       __update_min_vruntime(cfs_rq, vruntime));
777 }
778
779 static inline bool __entity_less(struct rb_node *a, const struct rb_node *b)
780 {
781         return entity_before(__node_2_se(a), __node_2_se(b));
782 }
783
784 #define deadline_gt(field, lse, rse) ({ (s64)((lse)->field - (rse)->field) > 0; })
785
786 static inline void __update_min_deadline(struct sched_entity *se, struct rb_node *node)
787 {
788         if (node) {
789                 struct sched_entity *rse = __node_2_se(node);
790                 if (deadline_gt(min_deadline, se, rse))
791                         se->min_deadline = rse->min_deadline;
792         }
793 }
794
795 /*
796  * se->min_deadline = min(se->deadline, left->min_deadline, right->min_deadline)
797  */
798 static inline bool min_deadline_update(struct sched_entity *se, bool exit)
799 {
800         u64 old_min_deadline = se->min_deadline;
801         struct rb_node *node = &se->run_node;
802
803         se->min_deadline = se->deadline;
804         __update_min_deadline(se, node->rb_right);
805         __update_min_deadline(se, node->rb_left);
806
807         return se->min_deadline == old_min_deadline;
808 }
809
810 RB_DECLARE_CALLBACKS(static, min_deadline_cb, struct sched_entity,
811                      run_node, min_deadline, min_deadline_update);
812
813 /*
814  * Enqueue an entity into the rb-tree:
815  */
816 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
817 {
818         avg_vruntime_add(cfs_rq, se);
819         se->min_deadline = se->deadline;
820         rb_add_augmented_cached(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline,
821                                 __entity_less, &min_deadline_cb);
822 }
823
824 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
825 {
826         rb_erase_augmented_cached(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline,
827                                   &min_deadline_cb);
828         avg_vruntime_sub(cfs_rq, se);
829 }
830
831 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
832 {
833         struct rb_node *left = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
834
835         if (!left)
836                 return NULL;
837
838         return __node_2_se(left);
839 }
840
841 /*
842  * Earliest Eligible Virtual Deadline First
843  *
844  * In order to provide latency guarantees for different request sizes
845  * EEVDF selects the best runnable task from two criteria:
846  *
847  *  1) the task must be eligible (must be owed service)
848  *
849  *  2) from those tasks that meet 1), we select the one
850  *     with the earliest virtual deadline.
851  *
852  * We can do this in O(log n) time due to an augmented RB-tree. The
853  * tree keeps the entries sorted on service, but also functions as a
854  * heap based on the deadline by keeping:
855  *
856  *  se->min_deadline = min(se->deadline, se->{left,right}->min_deadline)
857  *
858  * Which allows an EDF like search on (sub)trees.
859  */
860 static struct sched_entity *__pick_eevdf(struct cfs_rq *cfs_rq)
861 {
862         struct rb_node *node = cfs_rq->tasks_timeline.rb_root.rb_node;
863         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
864         struct sched_entity *best = NULL;
865         struct sched_entity *best_left = NULL;
866
867         if (curr && (!curr->on_rq || !entity_eligible(cfs_rq, curr)))
868                 curr = NULL;
869         best = curr;
870
871         /*
872          * Once selected, run a task until it either becomes non-eligible or
873          * until it gets a new slice. See the HACK in set_next_entity().
874          */
875         if (sched_feat(RUN_TO_PARITY) && curr && curr->vlag == curr->deadline)
876                 return curr;
877
878         while (node) {
879                 struct sched_entity *se = __node_2_se(node);
880
881                 /*
882                  * If this entity is not eligible, try the left subtree.
883                  */
884                 if (!entity_eligible(cfs_rq, se)) {
885                         node = node->rb_left;
886                         continue;
887                 }
888
889                 /*
890                  * Now we heap search eligible trees for the best (min_)deadline
891                  */
892                 if (!best || deadline_gt(deadline, best, se))
893                         best = se;
894
895                 /*
896                  * Every se in a left branch is eligible, keep track of the
897                  * branch with the best min_deadline
898                  */
899                 if (node->rb_left) {
900                         struct sched_entity *left = __node_2_se(node->rb_left);
901
902                         if (!best_left || deadline_gt(min_deadline, best_left, left))
903                                 best_left = left;
904
905                         /*
906                          * min_deadline is in the left branch. rb_left and all
907                          * descendants are eligible, so immediately switch to the second
908                          * loop.
909                          */
910                         if (left->min_deadline == se->min_deadline)
911                                 break;
912                 }
913
914                 /* min_deadline is at this node, no need to look right */
915                 if (se->deadline == se->min_deadline)
916                         break;
917
918                 /* else min_deadline is in the right branch. */
919                 node = node->rb_right;
920         }
921
922         /*
923          * We ran into an eligible node which is itself the best.
924          * (Or nr_running == 0 and both are NULL)
925          */
926         if (!best_left || (s64)(best_left->min_deadline - best->deadline) > 0)
927                 return best;
928
929         /*
930          * Now best_left and all of its children are eligible, and we are just
931          * looking for deadline == min_deadline
932          */
933         node = &best_left->run_node;
934         while (node) {
935                 struct sched_entity *se = __node_2_se(node);
936
937                 /* min_deadline is the current node */
938                 if (se->deadline == se->min_deadline)
939                         return se;
940
941                 /* min_deadline is in the left branch */
942                 if (node->rb_left &&
943                     __node_2_se(node->rb_left)->min_deadline == se->min_deadline) {
944                         node = node->rb_left;
945                         continue;
946                 }
947
948                 /* else min_deadline is in the right branch */
949                 node = node->rb_right;
950         }
951         return NULL;
952 }
953
954 static struct sched_entity *pick_eevdf(struct cfs_rq *cfs_rq)
955 {
956         struct sched_entity *se = __pick_eevdf(cfs_rq);
957
958         if (!se) {
959                 struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
960                 if (left) {
961                         pr_err("EEVDF scheduling fail, picking leftmost\n");
962                         return left;
963                 }
964         }
965
966         return se;
967 }
968
969 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
970 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
971 {
972         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline.rb_root);
973
974         if (!last)
975                 return NULL;
976
977         return __node_2_se(last);
978 }
979
980 /**************************************************************
981  * Scheduling class statistics methods:
982  */
983 #ifdef CONFIG_SMP
984 int sched_update_scaling(void)
985 {
986         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
987
988 #define WRT_SYSCTL(name) \
989         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
990         WRT_SYSCTL(sched_base_slice);
991 #undef WRT_SYSCTL
992
993         return 0;
994 }
995 #endif
996 #endif
997
998 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se);
999
1000 /*
1001  * XXX: strictly: vd_i += N*r_i/w_i such that: vd_i > ve_i
1002  * this is probably good enough.
1003  */
1004 static void update_deadline(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1005 {
1006         if ((s64)(se->vruntime - se->deadline) < 0)
1007                 return;
1008
1009         /*
1010          * For EEVDF the virtual time slope is determined by w_i (iow.
1011          * nice) while the request time r_i is determined by
1012          * sysctl_sched_base_slice.
1013          */
1014         se->slice = sysctl_sched_base_slice;
1015
1016         /*
1017          * EEVDF: vd_i = ve_i + r_i / w_i
1018          */
1019         se->deadline = se->vruntime + calc_delta_fair(se->slice, se);
1020
1021         /*
1022          * The task has consumed its request, reschedule.
1023          */
1024         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
1025                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
1026                 clear_buddies(cfs_rq, se);
1027         }
1028 }
1029
1030 #include "pelt.h"
1031 #ifdef CONFIG_SMP
1032
1033 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev_cpu, int cpu);
1034 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
1035 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1036
1037 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
1038 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
1039 {
1040         struct sched_avg *sa = &se->avg;
1041
1042         memset(sa, 0, sizeof(*sa));
1043
1044         /*
1045          * Tasks are initialized with full load to be seen as heavy tasks until
1046          * they get a chance to stabilize to their real load level.
1047          * Group entities are initialized with zero load to reflect the fact that
1048          * nothing has been attached to the task group yet.
1049          */
1050         if (entity_is_task(se))
1051                 sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
1052
1053         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
1054 }
1055
1056 /*
1057  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
1058  * based on the cfs_rq's current util_avg:
1059  *
1060  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
1061  *
1062  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
1063  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
1064  * as when the series is a harmonic series.
1065  *
1066  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
1067  * only 1/2 of the left utilization budget:
1068  *
1069  *   util_avg_cap = (cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
1070  *
1071  * where n denotes the nth task and cpu_scale the CPU capacity.
1072  *
1073  * For example, for a CPU with 1024 of capacity, a simplest series from
1074  * the beginning would be like:
1075  *
1076  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
1077  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
1078  *
1079  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
1080  * if util_avg > util_avg_cap.
1081  */
1082 void post_init_entity_util_avg(struct task_struct *p)
1083 {
1084         struct sched_entity *se = &p->se;
1085         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
1086         struct sched_avg *sa = &se->avg;
1087         long cpu_scale = arch_scale_cpu_capacity(cpu_of(rq_of(cfs_rq)));
1088         long cap = (long)(cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
1089
1090         if (p->sched_class != &fair_sched_class) {
1091                 /*
1092                  * For !fair tasks do:
1093                  *
1094                 update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
1095                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
1096                 switched_from_fair(rq, p);
1097                  *
1098                  * such that the next switched_to_fair() has the
1099                  * expected state.
1100                  */
1101                 se->avg.last_update_time = cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
1102                 return;
1103         }
1104
1105         if (cap > 0) {
1106                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
1107                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
1108                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
1109
1110                         if (sa->util_avg > cap)
1111                                 sa->util_avg = cap;
1112                 } else {
1113                         sa->util_avg = cap;
1114                 }
1115         }
1116
1117         sa->runnable_avg = sa->util_avg;
1118 }
1119
1120 #else /* !CONFIG_SMP */
1121 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
1122 {
1123 }
1124 void post_init_entity_util_avg(struct task_struct *p)
1125 {
1126 }
1127 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
1128 {
1129 }
1130 #endif /* CONFIG_SMP */
1131
1132 /*
1133  * Update the current task's runtime statistics.
1134  */
1135 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
1136 {
1137         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
1138         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
1139         u64 delta_exec;
1140
1141         if (unlikely(!curr))
1142                 return;
1143
1144         delta_exec = now - curr->exec_start;
1145         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
1146                 return;
1147
1148         curr->exec_start = now;
1149
1150         if (schedstat_enabled()) {
1151                 struct sched_statistics *stats;
1152
1153                 stats = __schedstats_from_se(curr);
1154                 __schedstat_set(stats->exec_max,
1155                                 max(delta_exec, stats->exec_max));
1156         }
1157
1158         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
1159         schedstat_add(cfs_rq->exec_clock, delta_exec);
1160
1161         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
1162         update_deadline(cfs_rq, curr);
1163         update_min_vruntime(cfs_rq);
1164
1165         if (entity_is_task(curr)) {
1166                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
1167
1168                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
1169                 cgroup_account_cputime(curtask, delta_exec);
1170                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
1171         }
1172
1173         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
1174 }
1175
1176 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
1177 {
1178         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
1179 }
1180
1181 static inline void
1182 update_stats_wait_start_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1183 {
1184         struct sched_statistics *stats;
1185         struct task_struct *p = NULL;
1186
1187         if (!schedstat_enabled())
1188                 return;
1189
1190         stats = __schedstats_from_se(se);
1191
1192         if (entity_is_task(se))
1193                 p = task_of(se);
1194
1195         __update_stats_wait_start(rq_of(cfs_rq), p, stats);
1196 }
1197
1198 static inline void
1199 update_stats_wait_end_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1200 {
1201         struct sched_statistics *stats;
1202         struct task_struct *p = NULL;
1203
1204         if (!schedstat_enabled())
1205                 return;
1206
1207         stats = __schedstats_from_se(se);
1208
1209         /*
1210          * When the sched_schedstat changes from 0 to 1, some sched se
1211          * maybe already in the runqueue, the se->statistics.wait_start
1212          * will be 0.So it will let the delta wrong. We need to avoid this
1213          * scenario.
1214          */
1215         if (unlikely(!schedstat_val(stats->wait_start)))
1216                 return;
1217
1218         if (entity_is_task(se))
1219                 p = task_of(se);
1220
1221         __update_stats_wait_end(rq_of(cfs_rq), p, stats);
1222 }
1223
1224 static inline void
1225 update_stats_enqueue_sleeper_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1226 {
1227         struct sched_statistics *stats;
1228         struct task_struct *tsk = NULL;
1229
1230         if (!schedstat_enabled())
1231                 return;
1232
1233         stats = __schedstats_from_se(se);
1234
1235         if (entity_is_task(se))
1236                 tsk = task_of(se);
1237
1238         __update_stats_enqueue_sleeper(rq_of(cfs_rq), tsk, stats);
1239 }
1240
1241 /*
1242  * Task is being enqueued - update stats:
1243  */
1244 static inline void
1245 update_stats_enqueue_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
1246 {
1247         if (!schedstat_enabled())
1248                 return;
1249
1250         /*
1251          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
1252          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
1253          */
1254         if (se != cfs_rq->curr)
1255                 update_stats_wait_start_fair(cfs_rq, se);
1256
1257         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
1258                 update_stats_enqueue_sleeper_fair(cfs_rq, se);
1259 }
1260
1261 static inline void
1262 update_stats_dequeue_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
1263 {
1264
1265         if (!schedstat_enabled())
1266                 return;
1267
1268         /*
1269          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
1270          * waiting task:
1271          */
1272         if (se != cfs_rq->curr)
1273                 update_stats_wait_end_fair(cfs_rq, se);
1274
1275         if ((flags & DEQUEUE_SLEEP) && entity_is_task(se)) {
1276                 struct task_struct *tsk = task_of(se);
1277                 unsigned int state;
1278
1279                 /* XXX racy against TTWU */
1280                 state = READ_ONCE(tsk->__state);
1281                 if (state & TASK_INTERRUPTIBLE)
1282                         __schedstat_set(tsk->stats.sleep_start,
1283                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1284                 if (state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
1285                         __schedstat_set(tsk->stats.block_start,
1286                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1287         }
1288 }
1289
1290 /*
1291  * We are picking a new current task - update its stats:
1292  */
1293 static inline void
1294 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1295 {
1296         /*
1297          * We are starting a new run period:
1298          */
1299         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
1300 }
1301
1302 /**************************************************
1303  * Scheduling class queueing methods:
1304  */
1305
1306 static inline bool is_core_idle(int cpu)
1307 {
1308 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
1309         int sibling;
1310
1311         for_each_cpu(sibling, cpu_smt_mask(cpu)) {
1312                 if (cpu == sibling)
1313                         continue;
1314
1315                 if (!idle_cpu(sibling))
1316                         return false;
1317         }
1318 #endif
1319
1320         return true;
1321 }
1322
1323 #ifdef CONFIG_NUMA
1324 #define NUMA_IMBALANCE_MIN 2
1325
1326 static inline long
1327 adjust_numa_imbalance(int imbalance, int dst_running, int imb_numa_nr)
1328 {
1329         /*
1330          * Allow a NUMA imbalance if busy CPUs is less than the maximum
1331          * threshold. Above this threshold, individual tasks may be contending
1332          * for both memory bandwidth and any shared HT resources.  This is an
1333          * approximation as the number of running tasks may not be related to
1334          * the number of busy CPUs due to sched_setaffinity.
1335          */
1336         if (dst_running > imb_numa_nr)
1337                 return imbalance;
1338
1339         /*
1340          * Allow a small imbalance based on a simple pair of communicating
1341          * tasks that remain local when the destination is lightly loaded.
1342          */
1343         if (imbalance <= NUMA_IMBALANCE_MIN)
1344                 return 0;
1345
1346         return imbalance;
1347 }
1348 #endif /* CONFIG_NUMA */
1349
1350 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1351 /*
1352  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
1353  * calculated based on the tasks virtual memory size and
1354  * numa_balancing_scan_size.
1355  */
1356 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
1357 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
1358
1359 /* Portion of address space to scan in MB */
1360 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
1361
1362 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
1363 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
1364
1365 /* The page with hint page fault latency < threshold in ms is considered hot */
1366 unsigned int sysctl_numa_balancing_hot_threshold = MSEC_PER_SEC;
1367
1368 struct numa_group {
1369         refcount_t refcount;
1370
1371         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
1372         int nr_tasks;
1373         pid_t gid;
1374         int active_nodes;
1375
1376         struct rcu_head rcu;
1377         unsigned long total_faults;
1378         unsigned long max_faults_cpu;
1379         /*
1380          * faults[] array is split into two regions: faults_mem and faults_cpu.
1381          *
1382          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
1383          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
1384          * more by CPU use than by memory faults.
1385          */
1386         unsigned long faults[];
1387 };
1388
1389 /*
1390  * For functions that can be called in multiple contexts that permit reading
1391  * ->numa_group (see struct task_struct for locking rules).
1392  */
1393 static struct numa_group *deref_task_numa_group(struct task_struct *p)
1394 {
1395         return rcu_dereference_check(p->numa_group, p == current ||
1396                 (lockdep_is_held(__rq_lockp(task_rq(p))) && !READ_ONCE(p->on_cpu)));
1397 }
1398
1399 static struct numa_group *deref_curr_numa_group(struct task_struct *p)
1400 {
1401         return rcu_dereference_protected(p->numa_group, p == current);
1402 }
1403
1404 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng);
1405 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng);
1406
1407 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
1408 {
1409         unsigned long rss = 0;
1410         unsigned long nr_scan_pages;
1411
1412         /*
1413          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
1414          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
1415          * on resident pages
1416          */
1417         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
1418         rss = get_mm_rss(p->mm);
1419         if (!rss)
1420                 rss = nr_scan_pages;
1421
1422         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
1423         return rss / nr_scan_pages;
1424 }
1425
1426 /* For sanity's sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
1427 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
1428
1429 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
1430 {
1431         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
1432         unsigned int scan, floor;
1433         unsigned int windows = 1;
1434
1435         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
1436                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
1437         floor = 1000 / windows;
1438
1439         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
1440         return max_t(unsigned int, floor, scan);
1441 }
1442
1443 static unsigned int task_scan_start(struct task_struct *p)
1444 {
1445         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1446         unsigned long period = smin;
1447         struct numa_group *ng;
1448
1449         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1450         rcu_read_lock();
1451         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
1452         if (ng) {
1453                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1454                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1455
1456                 period *= refcount_read(&ng->refcount);
1457                 period *= shared + 1;
1458                 period /= private + shared + 1;
1459         }
1460         rcu_read_unlock();
1461
1462         return max(smin, period);
1463 }
1464
1465 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
1466 {
1467         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1468         unsigned long smax;
1469         struct numa_group *ng;
1470
1471         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
1472         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
1473
1474         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1475         ng = deref_curr_numa_group(p);
1476         if (ng) {
1477                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1478                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1479                 unsigned long period = smax;
1480
1481                 period *= refcount_read(&ng->refcount);
1482                 period *= shared + 1;
1483                 period /= private + shared + 1;
1484
1485                 smax = max(smax, period);
1486         }
1487
1488         return max(smin, smax);
1489 }
1490
1491 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1492 {
1493         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE);
1494         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1495 }
1496
1497 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1498 {
1499         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE);
1500         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1501 }
1502
1503 /* Shared or private faults. */
1504 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1505
1506 /* Memory and CPU locality */
1507 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1508
1509 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1510 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1511
1512 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1513 {
1514         struct numa_group *ng;
1515         pid_t gid = 0;
1516
1517         rcu_read_lock();
1518         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
1519         if (ng)
1520                 gid = ng->gid;
1521         rcu_read_unlock();
1522
1523         return gid;
1524 }
1525
1526 /*
1527  * The averaged statistics, shared & private, memory & CPU,
1528  * occupy the first half of the array. The second half of the
1529  * array is for current counters, which are averaged into the
1530  * first set by task_numa_placement.
1531  */
1532 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1533 {
1534         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1535 }
1536
1537 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1538 {
1539         if (!p->numa_faults)
1540                 return 0;
1541
1542         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1543                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1544 }
1545
1546 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1547 {
1548         struct numa_group *ng = deref_task_numa_group(p);
1549
1550         if (!ng)
1551                 return 0;
1552
1553         return ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1554                 ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1555 }
1556
1557 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1558 {
1559         return group->faults[task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, 0)] +
1560                 group->faults[task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, 1)];
1561 }
1562
1563 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng)
1564 {
1565         unsigned long faults = 0;
1566         int node;
1567
1568         for_each_online_node(node) {
1569                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
1570         }
1571
1572         return faults;
1573 }
1574
1575 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng)
1576 {
1577         unsigned long faults = 0;
1578         int node;
1579
1580         for_each_online_node(node) {
1581                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
1582         }
1583
1584         return faults;
1585 }
1586
1587 /*
1588  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1589  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1590  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1591  */
1592 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1593
1594 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1595 {
1596         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1597 }
1598
1599 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1600 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1601                                         int lim_dist, bool task)
1602 {
1603         unsigned long score = 0;
1604         int node, max_dist;
1605
1606         /*
1607          * All nodes are directly connected, and the same distance
1608          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1609          */
1610         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1611                 return 0;
1612
1613         /* sched_max_numa_distance may be changed in parallel. */
1614         max_dist = READ_ONCE(sched_max_numa_distance);
1615         /*
1616          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1617          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1618          */
1619         for_each_online_node(node) {
1620                 unsigned long faults;
1621                 int dist = node_distance(nid, node);
1622
1623                 /*
1624                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1625                  * for placement; nid was already counted.
1626                  */
1627                 if (dist >= max_dist || node == nid)
1628                         continue;
1629
1630                 /*
1631                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1632                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1633                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1634                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1635                  * of each group. Skip other nodes.
1636                  */
1637                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE && dist >= lim_dist)
1638                         continue;
1639
1640                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1641                 if (task)
1642                         faults = task_faults(p, node);
1643                 else
1644                         faults = group_faults(p, node);
1645
1646                 /*
1647                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1648                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1649                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1650                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1651                  * The further away a node is, the less the faults count.
1652                  * This seems to result in good task placement.
1653                  */
1654                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1655                         faults *= (max_dist - dist);
1656                         faults /= (max_dist - LOCAL_DISTANCE);
1657                 }
1658
1659                 score += faults;
1660         }
1661
1662         return score;
1663 }
1664
1665 /*
1666  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1667  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1668  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1669  * evenly spread out between numa nodes.
1670  */
1671 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1672                                         int dist)
1673 {
1674         unsigned long faults, total_faults;
1675
1676         if (!p->numa_faults)
1677                 return 0;
1678
1679         total_faults = p->total_numa_faults;
1680
1681         if (!total_faults)
1682                 return 0;
1683
1684         faults = task_faults(p, nid);
1685         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1686
1687         return 1000 * faults / total_faults;
1688 }
1689
1690 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1691                                          int dist)
1692 {
1693         struct numa_group *ng = deref_task_numa_group(p);
1694         unsigned long faults, total_faults;
1695
1696         if (!ng)
1697                 return 0;
1698
1699         total_faults = ng->total_faults;
1700
1701         if (!total_faults)
1702                 return 0;
1703
1704         faults = group_faults(p, nid);
1705         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1706
1707         return 1000 * faults / total_faults;
1708 }
1709
1710 /*
1711  * If memory tiering mode is enabled, cpupid of slow memory page is
1712  * used to record scan time instead of CPU and PID.  When tiering mode
1713  * is disabled at run time, the scan time (in cpupid) will be
1714  * interpreted as CPU and PID.  So CPU needs to be checked to avoid to
1715  * access out of array bound.
1716  */
1717 static inline bool cpupid_valid(int cpupid)
1718 {
1719         return cpupid_to_cpu(cpupid) < nr_cpu_ids;
1720 }
1721
1722 /*
1723  * For memory tiering mode, if there are enough free pages (more than
1724  * enough watermark defined here) in fast memory node, to take full
1725  * advantage of fast memory capacity, all recently accessed slow
1726  * memory pages will be migrated to fast memory node without
1727  * considering hot threshold.
1728  */
1729 static bool pgdat_free_space_enough(struct pglist_data *pgdat)
1730 {
1731         int z;
1732         unsigned long enough_wmark;
1733
1734         enough_wmark = max(1UL * 1024 * 1024 * 1024 >> PAGE_SHIFT,
1735                            pgdat->node_present_pages >> 4);
1736         for (z = pgdat->nr_zones - 1; z >= 0; z--) {
1737                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + z;
1738
1739                 if (!populated_zone(zone))
1740                         continue;
1741
1742                 if (zone_watermark_ok(zone, 0,
1743                                       wmark_pages(zone, WMARK_PROMO) + enough_wmark,
1744                                       ZONE_MOVABLE, 0))
1745                         return true;
1746         }
1747         return false;
1748 }
1749
1750 /*
1751  * For memory tiering mode, when page tables are scanned, the scan
1752  * time will be recorded in struct page in addition to make page
1753  * PROT_NONE for slow memory page.  So when the page is accessed, in
1754  * hint page fault handler, the hint page fault latency is calculated
1755  * via,
1756  *
1757  *      hint page fault latency = hint page fault time - scan time
1758  *
1759  * The smaller the hint page fault latency, the higher the possibility
1760  * for the page to be hot.
1761  */
1762 static int numa_hint_fault_latency(struct folio *folio)
1763 {
1764         int last_time, time;
1765
1766         time = jiffies_to_msecs(jiffies);
1767         last_time = folio_xchg_access_time(folio, time);
1768
1769         return (time - last_time) & PAGE_ACCESS_TIME_MASK;
1770 }
1771
1772 /*
1773  * For memory tiering mode, too high promotion/demotion throughput may
1774  * hurt application latency.  So we provide a mechanism to rate limit
1775  * the number of pages that are tried to be promoted.
1776  */
1777 static bool numa_promotion_rate_limit(struct pglist_data *pgdat,
1778                                       unsigned long rate_limit, int nr)
1779 {
1780         unsigned long nr_cand;
1781         unsigned int now, start;
1782
1783         now = jiffies_to_msecs(jiffies);
1784         mod_node_page_state(pgdat, PGPROMOTE_CANDIDATE, nr);
1785         nr_cand = node_page_state(pgdat, PGPROMOTE_CANDIDATE);
1786         start = pgdat->nbp_rl_start;
1787         if (now - start > MSEC_PER_SEC &&
1788             cmpxchg(&pgdat->nbp_rl_start, start, now) == start)
1789                 pgdat->nbp_rl_nr_cand = nr_cand;
1790         if (nr_cand - pgdat->nbp_rl_nr_cand >= rate_limit)
1791                 return true;
1792         return false;
1793 }
1794
1795 #define NUMA_MIGRATION_ADJUST_STEPS     16
1796
1797 static void numa_promotion_adjust_threshold(struct pglist_data *pgdat,
1798                                             unsigned long rate_limit,
1799                                             unsigned int ref_th)
1800 {
1801         unsigned int now, start, th_period, unit_th, th;
1802         unsigned long nr_cand, ref_cand, diff_cand;
1803
1804         now = jiffies_to_msecs(jiffies);
1805         th_period = sysctl_numa_balancing_scan_period_max;
1806         start = pgdat->nbp_th_start;
1807         if (now - start > th_period &&
1808             cmpxchg(&pgdat->nbp_th_start, start, now) == start) {
1809                 ref_cand = rate_limit *
1810                         sysctl_numa_balancing_scan_period_max / MSEC_PER_SEC;
1811                 nr_cand = node_page_state(pgdat, PGPROMOTE_CANDIDATE);
1812                 diff_cand = nr_cand - pgdat->nbp_th_nr_cand;
1813                 unit_th = ref_th * 2 / NUMA_MIGRATION_ADJUST_STEPS;
1814                 th = pgdat->nbp_threshold ? : ref_th;
1815                 if (diff_cand > ref_cand * 11 / 10)
1816                         th = max(th - unit_th, unit_th);
1817                 else if (diff_cand < ref_cand * 9 / 10)
1818                         th = min(th + unit_th, ref_th * 2);
1819                 pgdat->nbp_th_nr_cand = nr_cand;
1820                 pgdat->nbp_threshold = th;
1821         }
1822 }
1823
1824 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct folio *folio,
1825                                 int src_nid, int dst_cpu)
1826 {
1827         struct numa_group *ng = deref_curr_numa_group(p);
1828         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1829         int last_cpupid, this_cpupid;
1830
1831         /*
1832          * The pages in slow memory node should be migrated according
1833          * to hot/cold instead of private/shared.
1834          */
1835         if (sysctl_numa_balancing_mode & NUMA_BALANCING_MEMORY_TIERING &&
1836             !node_is_toptier(src_nid)) {
1837                 struct pglist_data *pgdat;
1838                 unsigned long rate_limit;
1839                 unsigned int latency, th, def_th;
1840
1841                 pgdat = NODE_DATA(dst_nid);
1842                 if (pgdat_free_space_enough(pgdat)) {
1843                         /* workload changed, reset hot threshold */
1844                         pgdat->nbp_threshold = 0;
1845                         return true;
1846                 }
1847
1848                 def_th = sysctl_numa_balancing_hot_threshold;
1849                 rate_limit = sysctl_numa_balancing_promote_rate_limit << \
1850                         (20 - PAGE_SHIFT);
1851                 numa_promotion_adjust_threshold(pgdat, rate_limit, def_th);
1852
1853                 th = pgdat->nbp_threshold ? : def_th;
1854                 latency = numa_hint_fault_latency(folio);
1855                 if (latency >= th)
1856                         return false;
1857
1858                 return !numa_promotion_rate_limit(pgdat, rate_limit,
1859                                                   folio_nr_pages(folio));
1860         }
1861
1862         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1863         last_cpupid = folio_xchg_last_cpupid(folio, this_cpupid);
1864
1865         if (!(sysctl_numa_balancing_mode & NUMA_BALANCING_MEMORY_TIERING) &&
1866             !node_is_toptier(src_nid) && !cpupid_valid(last_cpupid))
1867                 return false;
1868
1869         /*
1870          * Allow first faults or private faults to migrate immediately early in
1871          * the lifetime of a task. The magic number 4 is based on waiting for
1872          * two full passes of the "multi-stage node selection" test that is
1873          * executed below.
1874          */
1875         if ((p->numa_preferred_nid == NUMA_NO_NODE || p->numa_scan_seq <= 4) &&
1876             (cpupid_pid_unset(last_cpupid) || cpupid_match_pid(p, last_cpupid)))
1877                 return true;
1878
1879         /*
1880          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1881          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1882          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1883          *
1884          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1885          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1886          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1887          *
1888          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1889          * same result twice in a row, given these samples are fully
1890          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1891          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1892          *
1893          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1894          * act on an unlikely task<->page relation.
1895          */
1896         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1897                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1898                 return false;
1899
1900         /* Always allow migrate on private faults */
1901         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1902                 return true;
1903
1904         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1905         if (!ng)
1906                 return true;
1907
1908         /*
1909          * Destination node is much more heavily used than the source
1910          * node? Allow migration.
1911          */
1912         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1913                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1914                 return true;
1915
1916         /*
1917          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1918          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1919          *
1920          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1921          * --------------- * - > ---------------
1922          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1923          */
1924         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1925                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1926 }
1927
1928 /*
1929  * 'numa_type' describes the node at the moment of load balancing.
1930  */
1931 enum numa_type {
1932         /* The node has spare capacity that can be used to run more tasks.  */
1933         node_has_spare = 0,
1934         /*
1935          * The node is fully used and the tasks don't compete for more CPU
1936          * cycles. Nevertheless, some tasks might wait before running.
1937          */
1938         node_fully_busy,
1939         /*
1940          * The node is overloaded and can't provide expected CPU cycles to all
1941          * tasks.
1942          */
1943         node_overloaded
1944 };
1945
1946 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1947 struct numa_stats {
1948         unsigned long load;
1949         unsigned long runnable;
1950         unsigned long util;
1951         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1952         unsigned long compute_capacity;
1953         unsigned int nr_running;
1954         unsigned int weight;
1955         enum numa_type node_type;
1956         int idle_cpu;
1957 };
1958
1959 struct task_numa_env {
1960         struct task_struct *p;
1961
1962         int src_cpu, src_nid;
1963         int dst_cpu, dst_nid;
1964         int imb_numa_nr;
1965
1966         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1967
1968         int imbalance_pct;
1969         int dist;
1970
1971         struct task_struct *best_task;
1972         long best_imp;
1973         int best_cpu;
1974 };
1975
1976 static unsigned long cpu_load(struct rq *rq);
1977 static unsigned long cpu_runnable(struct rq *rq);
1978
1979 static inline enum
1980 numa_type numa_classify(unsigned int imbalance_pct,
1981                          struct numa_stats *ns)
1982 {
1983         if ((ns->nr_running > ns->weight) &&
1984             (((ns->compute_capacity * 100) < (ns->util * imbalance_pct)) ||
1985              ((ns->compute_capacity * imbalance_pct) < (ns->runnable * 100))))
1986                 return node_overloaded;
1987
1988         if ((ns->nr_running < ns->weight) ||
1989             (((ns->compute_capacity * 100) > (ns->util * imbalance_pct)) &&
1990              ((ns->compute_capacity * imbalance_pct) > (ns->runnable * 100))))
1991                 return node_has_spare;
1992
1993         return node_fully_busy;
1994 }
1995
1996 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
1997 /* Forward declarations of select_idle_sibling helpers */
1998 static inline bool test_idle_cores(int cpu);
1999 static inline int numa_idle_core(int idle_core, int cpu)
2000 {
2001         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present) ||
2002             idle_core >= 0 || !test_idle_cores(cpu))
2003                 return idle_core;
2004
2005         /*
2006          * Prefer cores instead of packing HT siblings
2007          * and triggering future load balancing.
2008          */
2009         if (is_core_idle(cpu))
2010                 idle_core = cpu;
2011
2012         return idle_core;
2013 }
2014 #else
2015 static inline int numa_idle_core(int idle_core, int cpu)
2016 {
2017         return idle_core;
2018 }
2019 #endif
2020
2021 /*
2022  * Gather all necessary information to make NUMA balancing placement
2023  * decisions that are compatible with standard load balancer. This
2024  * borrows code and logic from update_sg_lb_stats but sharing a
2025  * common implementation is impractical.
2026  */
2027 static void update_numa_stats(struct task_numa_env *env,
2028                               struct numa_stats *ns, int nid,
2029                               bool find_idle)
2030 {
2031         int cpu, idle_core = -1;
2032
2033         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
2034         ns->idle_cpu = -1;
2035
2036         rcu_read_lock();
2037         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
2038                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
2039
2040                 ns->load += cpu_load(rq);
2041                 ns->runnable += cpu_runnable(rq);
2042                 ns->util += cpu_util_cfs(cpu);
2043                 ns->nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
2044                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
2045
2046                 if (find_idle && idle_core < 0 && !rq->nr_running && idle_cpu(cpu)) {
2047                         if (READ_ONCE(rq->numa_migrate_on) ||
2048                             !cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr))
2049                                 continue;
2050
2051                         if (ns->idle_cpu == -1)
2052                                 ns->idle_cpu = cpu;
2053
2054                         idle_core = numa_idle_core(idle_core, cpu);
2055                 }
2056         }
2057         rcu_read_unlock();
2058
2059         ns->weight = cpumask_weight(cpumask_of_node(nid));
2060
2061         ns->node_type = numa_classify(env->imbalance_pct, ns);
2062
2063         if (idle_core >= 0)
2064                 ns->idle_cpu = idle_core;
2065 }
2066
2067 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
2068                              struct task_struct *p, long imp)
2069 {
2070         struct rq *rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
2071
2072         /* Check if run-queue part of active NUMA balance. */
2073         if (env->best_cpu != env->dst_cpu && xchg(&rq->numa_migrate_on, 1)) {
2074                 int cpu;
2075                 int start = env->dst_cpu;
2076
2077                 /* Find alternative idle CPU. */
2078                 for_each_cpu_wrap(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid), start + 1) {
2079                         if (cpu == env->best_cpu || !idle_cpu(cpu) ||
2080                             !cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr)) {
2081                                 continue;
2082                         }
2083
2084                         env->dst_cpu = cpu;
2085                         rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
2086                         if (!xchg(&rq->numa_migrate_on, 1))
2087                                 goto assign;
2088                 }
2089
2090                 /* Failed to find an alternative idle CPU */
2091                 return;
2092         }
2093
2094 assign:
2095         /*
2096          * Clear previous best_cpu/rq numa-migrate flag, since task now
2097          * found a better CPU to move/swap.
2098          */
2099         if (env->best_cpu != -1 && env->best_cpu != env->dst_cpu) {
2100                 rq = cpu_rq(env->best_cpu);
2101                 WRITE_ONCE(rq->numa_migrate_on, 0);
2102         }
2103
2104         if (env->best_task)
2105                 put_task_struct(env->best_task);
2106         if (p)
2107                 get_task_struct(p);
2108
2109         env->best_task = p;
2110         env->best_imp = imp;
2111         env->best_cpu = env->dst_cpu;
2112 }
2113
2114 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
2115                                 struct task_numa_env *env)
2116 {
2117         long imb, old_imb;
2118         long orig_src_load, orig_dst_load;
2119         long src_capacity, dst_capacity;
2120
2121         /*
2122          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
2123          *
2124          * src_load        dst_load
2125          * ------------ vs ---------
2126          * src_capacity    dst_capacity
2127          */
2128         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
2129         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
2130
2131         imb = abs(dst_load * src_capacity - src_load * dst_capacity);
2132
2133         orig_src_load = env->src_stats.load;
2134         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
2135
2136         old_imb = abs(orig_dst_load * src_capacity - orig_src_load * dst_capacity);
2137
2138         /* Would this change make things worse? */
2139         return (imb > old_imb);
2140 }
2141
2142 /*
2143  * Maximum NUMA importance can be 1998 (2*999);
2144  * SMALLIMP @ 30 would be close to 1998/64.
2145  * Used to deter task migration.
2146  */
2147 #define SMALLIMP        30
2148
2149 /*
2150  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
2151  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
2152  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
2153  * be exchanged with the source task
2154  */
2155 static bool task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
2156                               long taskimp, long groupimp, bool maymove)
2157 {
2158         struct numa_group *cur_ng, *p_ng = deref_curr_numa_group(env->p);
2159         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
2160         long imp = p_ng ? groupimp : taskimp;
2161         struct task_struct *cur;
2162         long src_load, dst_load;
2163         int dist = env->dist;
2164         long moveimp = imp;
2165         long load;
2166         bool stopsearch = false;
2167
2168         if (READ_ONCE(dst_rq->numa_migrate_on))
2169                 return false;
2170
2171         rcu_read_lock();
2172         cur = rcu_dereference(dst_rq->curr);
2173         if (cur && ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur)))
2174                 cur = NULL;
2175
2176         /*
2177          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
2178          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
2179          */
2180         if (cur == env->p) {
2181                 stopsearch = true;
2182                 goto unlock;
2183         }
2184
2185         if (!cur) {
2186                 if (maymove && moveimp >= env->best_imp)
2187                         goto assign;
2188                 else
2189                         goto unlock;
2190         }
2191
2192         /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu. */
2193         if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, cur->cpus_ptr))
2194                 goto unlock;
2195
2196         /*
2197          * Skip this swap candidate if it is not moving to its preferred
2198          * node and the best task is.
2199          */
2200         if (env->best_task &&
2201             env->best_task->numa_preferred_nid == env->src_nid &&
2202             cur->numa_preferred_nid != env->src_nid) {
2203                 goto unlock;
2204         }
2205
2206         /*
2207          * "imp" is the fault differential for the source task between the
2208          * source and destination node. Calculate the total differential for
2209          * the source task and potential destination task. The more negative
2210          * the value is, the more remote accesses that would be expected to
2211          * be incurred if the tasks were swapped.
2212          *
2213          * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
2214          * in any group then look only at task weights.
2215          */
2216         cur_ng = rcu_dereference(cur->numa_group);
2217         if (cur_ng == p_ng) {
2218                 /*
2219                  * Do not swap within a group or between tasks that have
2220                  * no group if there is spare capacity. Swapping does
2221                  * not address the load imbalance and helps one task at
2222                  * the cost of punishing another.
2223                  */
2224                 if (env->dst_stats.node_type == node_has_spare)
2225                         goto unlock;
2226
2227                 imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
2228                       task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
2229                 /*
2230                  * Add some hysteresis to prevent swapping the
2231                  * tasks within a group over tiny differences.
2232                  */
2233                 if (cur_ng)
2234                         imp -= imp / 16;
2235         } else {
2236                 /*
2237                  * Compare the group weights. If a task is all by itself
2238                  * (not part of a group), use the task weight instead.
2239                  */
2240                 if (cur_ng && p_ng)
2241                         imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
2242                                group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
2243                 else
2244                         imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
2245                                task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
2246         }
2247
2248         /* Discourage picking a task already on its preferred node */
2249         if (cur->numa_preferred_nid == env->dst_nid)
2250                 imp -= imp / 16;
2251
2252         /*
2253          * Encourage picking a task that moves to its preferred node.
2254          * This potentially makes imp larger than it's maximum of
2255          * 1998 (see SMALLIMP and task_weight for why) but in this
2256          * case, it does not matter.
2257          */
2258         if (cur->numa_preferred_nid == env->src_nid)
2259                 imp += imp / 8;
2260
2261         if (maymove && moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
2262                 imp = moveimp;
2263                 cur = NULL;
2264                 goto assign;
2265         }
2266
2267         /*
2268          * Prefer swapping with a task moving to its preferred node over a
2269          * task that is not.
2270          */
2271         if (env->best_task && cur->numa_preferred_nid == env->src_nid &&
2272             env->best_task->numa_preferred_nid != env->src_nid) {
2273                 goto assign;
2274         }
2275
2276         /*
2277          * If the NUMA importance is less than SMALLIMP,
2278          * task migration might only result in ping pong
2279          * of tasks and also hurt performance due to cache
2280          * misses.
2281          */
2282         if (imp < SMALLIMP || imp <= env->best_imp + SMALLIMP / 2)
2283                 goto unlock;
2284
2285         /*
2286          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
2287          */
2288         load = task_h_load(env->p) - task_h_load(cur);
2289         if (!load)
2290                 goto assign;
2291
2292         dst_load = env->dst_stats.load + load;
2293         src_load = env->src_stats.load - load;
2294
2295         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
2296                 goto unlock;
2297
2298 assign:
2299         /* Evaluate an idle CPU for a task numa move. */
2300         if (!cur) {
2301                 int cpu = env->dst_stats.idle_cpu;
2302
2303                 /* Nothing cached so current CPU went idle since the search. */
2304                 if (cpu < 0)
2305                         cpu = env->dst_cpu;
2306
2307                 /*
2308                  * If the CPU is no longer truly idle and the previous best CPU
2309                  * is, keep using it.
2310                  */
2311                 if (!idle_cpu(cpu) && env->best_cpu >= 0 &&
2312                     idle_cpu(env->best_cpu)) {
2313                         cpu = env->best_cpu;
2314                 }
2315
2316                 env->dst_cpu = cpu;
2317         }
2318
2319         task_numa_assign(env, cur, imp);
2320
2321         /*
2322          * If a move to idle is allowed because there is capacity or load
2323          * balance improves then stop the search. While a better swap
2324          * candidate may exist, a search is not free.
2325          */
2326         if (maymove && !cur && env->best_cpu >= 0 && idle_cpu(env->best_cpu))
2327                 stopsearch = true;
2328
2329         /*
2330          * If a swap candidate must be identified and the current best task
2331          * moves its preferred node then stop the search.
2332          */
2333         if (!maymove && env->best_task &&
2334             env->best_task->numa_preferred_nid == env->src_nid) {
2335                 stopsearch = true;
2336         }
2337 unlock:
2338         rcu_read_unlock();
2339
2340         return stopsearch;
2341 }
2342
2343 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
2344                                 long taskimp, long groupimp)
2345 {
2346         bool maymove = false;
2347         int cpu;
2348
2349         /*
2350          * If dst node has spare capacity, then check if there is an
2351          * imbalance that would be overruled by the load balancer.
2352          */
2353         if (env->dst_stats.node_type == node_has_spare) {
2354                 unsigned int imbalance;
2355                 int src_running, dst_running;
2356
2357                 /*
2358                  * Would movement cause an imbalance? Note that if src has
2359                  * more running tasks that the imbalance is ignored as the
2360                  * move improves the imbalance from the perspective of the
2361                  * CPU load balancer.
2362                  * */
2363                 src_running = env->src_stats.nr_running - 1;
2364                 dst_running = env->dst_stats.nr_running + 1;
2365                 imbalance = max(0, dst_running - src_running);
2366                 imbalance = adjust_numa_imbalance(imbalance, dst_running,
2367                                                   env->imb_numa_nr);
2368
2369                 /* Use idle CPU if there is no imbalance */
2370                 if (!imbalance) {
2371                         maymove = true;
2372                         if (env->dst_stats.idle_cpu >= 0) {
2373                                 env->dst_cpu = env->dst_stats.idle_cpu;
2374                                 task_numa_assign(env, NULL, 0);
2375                                 return;
2376                         }
2377                 }
2378         } else {
2379                 long src_load, dst_load, load;
2380                 /*
2381                  * If the improvement from just moving env->p direction is better
2382                  * than swapping tasks around, check if a move is possible.
2383                  */
2384                 load = task_h_load(env->p);
2385                 dst_load = env->dst_stats.load + load;
2386                 src_load = env->src_stats.load - load;
2387                 maymove = !load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env);
2388         }
2389
2390         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
2391                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
2392                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr))
2393                         continue;
2394
2395                 env->dst_cpu = cpu;
2396                 if (task_numa_compare(env, taskimp, groupimp, maymove))
2397                         break;
2398         }
2399 }
2400
2401 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
2402 {
2403         struct task_numa_env env = {
2404                 .p = p,
2405
2406                 .src_cpu = task_cpu(p),
2407                 .src_nid = task_node(p),
2408
2409                 .imbalance_pct = 112,
2410
2411                 .best_task = NULL,
2412                 .best_imp = 0,
2413                 .best_cpu = -1,
2414         };
2415         unsigned long taskweight, groupweight;
2416         struct sched_domain *sd;
2417         long taskimp, groupimp;
2418         struct numa_group *ng;
2419         struct rq *best_rq;
2420         int nid, ret, dist;
2421
2422         /*
2423          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
2424          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
2425          *
2426          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
2427          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
2428          * to satisfy here.
2429          */
2430         rcu_read_lock();
2431         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
2432         if (sd) {
2433                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
2434                 env.imb_numa_nr = sd->imb_numa_nr;
2435         }
2436         rcu_read_unlock();
2437
2438         /*
2439          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
2440          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
2441          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
2442          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
2443          */
2444         if (unlikely(!sd)) {
2445                 sched_setnuma(p, task_node(p));
2446                 return -EINVAL;
2447         }
2448
2449         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
2450         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
2451         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
2452         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
2453         update_numa_stats(&env, &env.src_stats, env.src_nid, false);
2454         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
2455         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
2456         update_numa_stats(&env, &env.dst_stats, env.dst_nid, true);
2457
2458         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
2459         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
2460
2461         /*
2462          * Look at other nodes in these cases:
2463          * - there is no space available on the preferred_nid
2464          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
2465          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
2466          *   we need to check other locations.
2467          */
2468         ng = deref_curr_numa_group(p);
2469         if (env.best_cpu == -1 || (ng && ng->active_nodes > 1)) {
2470                 for_each_node_state(nid, N_CPU) {
2471                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
2472                                 continue;
2473
2474                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
2475                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
2476                                                 dist != env.dist) {
2477                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
2478                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
2479                         }
2480
2481                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
2482                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
2483                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
2484                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
2485                                 continue;
2486
2487                         env.dist = dist;
2488                         env.dst_nid = nid;
2489                         update_numa_stats(&env, &env.dst_stats, env.dst_nid, true);
2490                         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
2491                 }
2492         }
2493
2494         /*
2495          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
2496          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
2497          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
2498          * settle down.
2499          * A task that migrated to a second choice node will be better off
2500          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
2501          */
2502         if (ng) {
2503                 if (env.best_cpu == -1)
2504                         nid = env.src_nid;
2505                 else
2506                         nid = cpu_to_node(env.best_cpu);
2507
2508                 if (nid != p->numa_preferred_nid)
2509                         sched_setnuma(p, nid);
2510         }
2511
2512         /* No better CPU than the current one was found. */
2513         if (env.best_cpu == -1) {
2514                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, NULL, -1);
2515                 return -EAGAIN;
2516         }
2517
2518         best_rq = cpu_rq(env.best_cpu);
2519         if (env.best_task == NULL) {
2520                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
2521                 WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
2522                 if (ret != 0)
2523                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, NULL, env.best_cpu);
2524                 return ret;
2525         }
2526
2527         ret = migrate_swap(p, env.best_task, env.best_cpu, env.src_cpu);
2528         WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
2529
2530         if (ret != 0)
2531                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_task, env.best_cpu);
2532         put_task_struct(env.best_task);
2533         return ret;
2534 }
2535
2536 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
2537 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
2538 {
2539         unsigned long interval = HZ;
2540
2541         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
2542         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == NUMA_NO_NODE || !p->numa_faults))
2543                 return;
2544
2545         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
2546         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
2547         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
2548
2549         /* Success if task is already running on preferred CPU */
2550         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
2551                 return;
2552
2553         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
2554         task_numa_migrate(p);
2555 }
2556
2557 /*
2558  * Find out how many nodes the workload is actively running on. Do this by
2559  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
2560  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
2561  * located.
2562  */
2563 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
2564 {
2565         unsigned long faults, max_faults = 0;
2566         int nid, active_nodes = 0;
2567
2568         for_each_node_state(nid, N_CPU) {
2569                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
2570                 if (faults > max_faults)
2571                         max_faults = faults;
2572         }
2573
2574         for_each_node_state(nid, N_CPU) {
2575                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
2576                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
2577                         active_nodes++;
2578         }
2579
2580         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
2581         numa_group->active_nodes = active_nodes;
2582 }
2583
2584 /*
2585  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
2586  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
2587  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
2588  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
2589  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
2590  */
2591 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
2592 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
2593
2594 /*
2595  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
2596  * our memory is already on our local node, or if the majority of
2597  * the page accesses are shared with other processes.
2598  * Otherwise, decrease the scan period.
2599  */
2600 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
2601                         unsigned long shared, unsigned long private)
2602 {
2603         unsigned int period_slot;
2604         int lr_ratio, ps_ratio;
2605         int diff;
2606
2607         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
2608         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
2609
2610         /*
2611          * If there were no record hinting faults then either the task is
2612          * completely idle or all activity is in areas that are not of interest
2613          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
2614          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
2615          * node is overloaded. In either case, scan slower
2616          */
2617         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
2618                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
2619                         p->numa_scan_period << 1);
2620
2621                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
2622                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2623
2624                 return;
2625         }
2626
2627         /*
2628          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
2629          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
2630          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
2631          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
2632          */
2633         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
2634         lr_ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
2635         ps_ratio = (private * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (private + shared);
2636
2637         if (ps_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
2638                 /*
2639                  * Most memory accesses are local. There is no need to
2640                  * do fast NUMA scanning, since memory is already local.
2641                  */
2642                 int slot = ps_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
2643                 if (!slot)
2644                         slot = 1;
2645                 diff = slot * period_slot;
2646         } else if (lr_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
2647                 /*
2648                  * Most memory accesses are shared with other tasks.
2649                  * There is no point in continuing fast NUMA scanning,
2650                  * since other tasks may just move the memory elsewhere.
2651                  */
2652                 int slot = lr_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
2653                 if (!slot)
2654                         slot = 1;
2655                 diff = slot * period_slot;
2656         } else {
2657                 /*
2658                  * Private memory faults exceed (SLOTS-THRESHOLD)/SLOTS,
2659                  * yet they are not on the local NUMA node. Speed up
2660                  * NUMA scanning to get the memory moved over.
2661                  */
2662                 int ratio = max(lr_ratio, ps_ratio);
2663                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
2664         }
2665
2666         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
2667                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
2668         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2669 }
2670
2671 /*
2672  * Get the fraction of time the task has been running since the last
2673  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
2674  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
2675  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
2676  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
2677  */
2678 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
2679 {
2680         u64 runtime, delta, now;
2681         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
2682         now = p->se.exec_start;
2683         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2684
2685         if (p->last_task_numa_placement) {
2686                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
2687                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
2688
2689                 /* Avoid time going backwards, prevent potential divide error: */
2690                 if (unlikely((s64)*period < 0))
2691                         *period = 0;
2692         } else {
2693                 delta = p->se.avg.load_sum;
2694                 *period = LOAD_AVG_MAX;
2695         }
2696
2697         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
2698         p->last_task_numa_placement = now;
2699
2700         return delta;
2701 }
2702
2703 /*
2704  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
2705  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
2706  * otherwise workloads might not converge.
2707  */
2708 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
2709 {
2710         nodemask_t nodes;
2711         int dist;
2712
2713         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
2714         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
2715                 return nid;
2716
2717         /*
2718          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
2719          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
2720          * both the node itself, and on nearby nodes.
2721          */
2722         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
2723                 unsigned long score, max_score = 0;
2724                 int node, max_node = nid;
2725
2726                 dist = sched_max_numa_distance;
2727
2728                 for_each_node_state(node, N_CPU) {
2729                         score = group_weight(p, node, dist);
2730                         if (score > max_score) {
2731                                 max_score = score;
2732                                 max_node = node;
2733                         }
2734                 }
2735                 return max_node;
2736         }
2737
2738         /*
2739          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
2740          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
2741          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
2742          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
2743          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
2744          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
2745          * keep the complexity of the search down.
2746          */
2747         nodes = node_states[N_CPU];
2748         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
2749                 unsigned long max_faults = 0;
2750                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
2751                 int a, b;
2752
2753                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
2754                 if (!find_numa_distance(dist))
2755                         continue;
2756
2757                 for_each_node_mask(a, nodes) {
2758                         unsigned long faults = 0;
2759                         nodemask_t this_group;
2760                         nodes_clear(this_group);
2761
2762                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
2763                         for_each_node_mask(b, nodes) {
2764                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
2765                                         faults += group_faults(p, b);
2766                                         node_set(b, this_group);
2767                                         node_clear(b, nodes);
2768                                 }
2769                         }
2770
2771                         /* Remember the top group. */
2772                         if (faults > max_faults) {
2773                                 max_faults = faults;
2774                                 max_group = this_group;
2775                                 /*
2776                                  * subtle: at the smallest distance there is
2777                                  * just one node left in each "group", the
2778                                  * winner is the preferred nid.
2779                                  */
2780                                 nid = a;
2781                         }
2782                 }
2783                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
2784                 if (!max_faults)
2785                         break;
2786                 nodes = max_group;
2787         }
2788         return nid;
2789 }
2790
2791 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
2792 {
2793         int seq, nid, max_nid = NUMA_NO_NODE;
2794         unsigned long max_faults = 0;
2795         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
2796         unsigned long total_faults;
2797         u64 runtime, period;
2798         spinlock_t *group_lock = NULL;
2799         struct numa_group *ng;
2800
2801         /*
2802          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
2803          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
2804          * that the field is read in a single access:
2805          */
2806         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
2807         if (p->numa_scan_seq == seq)
2808                 return;
2809         p->numa_scan_seq = seq;
2810         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2811
2812         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
2813                        p->numa_faults_locality[1];
2814         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
2815
2816         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
2817         ng = deref_curr_numa_group(p);
2818         if (ng) {
2819                 group_lock = &ng->lock;
2820                 spin_lock_irq(group_lock);
2821         }
2822
2823         /* Find the node with the highest number of faults */
2824         for_each_online_node(nid) {
2825                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
2826                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
2827                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
2828                 int priv;
2829
2830                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
2831                         long diff, f_diff, f_weight;
2832
2833                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
2834                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
2835                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
2836                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
2837
2838                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
2839                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
2840                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
2841                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
2842
2843                         /*
2844                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
2845                          * count according to CPU use, instead of by the raw
2846                          * number of faults. Tasks with little runtime have
2847                          * little over-all impact on throughput, and thus their
2848                          * faults are less important.
2849                          */
2850                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
2851                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
2852                                    (total_faults + 1);
2853                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
2854                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
2855
2856                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
2857                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
2858                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
2859                         p->total_numa_faults += diff;
2860                         if (ng) {
2861                                 /*
2862                                  * safe because we can only change our own group
2863                                  *
2864                                  * mem_idx represents the offset for a given
2865                                  * nid and priv in a specific region because it
2866                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2867                                  */
2868                                 ng->faults[mem_idx] += diff;
2869                                 ng->faults[cpu_idx] += f_diff;
2870                                 ng->total_faults += diff;
2871                                 group_faults += ng->faults[mem_idx];
2872                         }
2873                 }
2874
2875                 if (!ng) {
2876                         if (faults > max_faults) {
2877                                 max_faults = faults;
2878                                 max_nid = nid;
2879                         }
2880                 } else if (group_faults > max_faults) {
2881                         max_faults = group_faults;
2882                         max_nid = nid;
2883                 }
2884         }
2885
2886         /* Cannot migrate task to CPU-less node */
2887         max_nid = numa_nearest_node(max_nid, N_CPU);
2888
2889         if (ng) {
2890                 numa_group_count_active_nodes(ng);
2891                 spin_unlock_irq(group_lock);
2892                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_nid);
2893         }
2894
2895         if (max_faults) {
2896                 /* Set the new preferred node */
2897                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2898                         sched_setnuma(p, max_nid);
2899         }
2900
2901         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2902 }
2903
2904 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2905 {
2906         return refcount_inc_not_zero(&grp->refcount);
2907 }
2908
2909 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2910 {
2911         if (refcount_dec_and_test(&grp->refcount))
2912                 kfree_rcu(grp, rcu);
2913 }
2914
2915 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2916                         int *priv)
2917 {
2918         struct numa_group *grp, *my_grp;
2919         struct task_struct *tsk;
2920         bool join = false;
2921         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2922         int i;
2923
2924         if (unlikely(!deref_curr_numa_group(p))) {
2925                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2926                                     NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS *
2927                                     nr_node_ids * sizeof(unsigned long);
2928
2929                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2930                 if (!grp)
2931                         return;
2932
2933                 refcount_set(&grp->refcount, 1);
2934                 grp->active_nodes = 1;
2935                 grp->max_faults_cpu = 0;
2936                 spin_lock_init(&grp->lock);
2937                 grp->gid = p->pid;
2938
2939                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2940                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2941
2942                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2943
2944                 grp->nr_tasks++;
2945                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2946         }
2947
2948         rcu_read_lock();
2949         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2950
2951         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2952                 goto no_join;
2953
2954         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2955         if (!grp)
2956                 goto no_join;
2957
2958         my_grp = deref_curr_numa_group(p);
2959         if (grp == my_grp)
2960                 goto no_join;
2961
2962         /*
2963          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2964          * the other task will join us.
2965          */
2966         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2967                 goto no_join;
2968
2969         /*
2970          * Tie-break on the grp address.
2971          */
2972         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2973                 goto no_join;
2974
2975         /* Always join threads in the same process. */
2976         if (tsk->mm == current->mm)
2977                 join = true;
2978
2979         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2980         if (flags & TNF_SHARED)
2981                 join = true;
2982
2983         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2984         *priv = !join;
2985
2986         if (join && !get_numa_group(grp))
2987                 goto no_join;
2988
2989         rcu_read_unlock();
2990
2991         if (!join)
2992                 return;
2993
2994         WARN_ON_ONCE(irqs_disabled());
2995         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2996
2997         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2998                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2999                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
3000         }
3001         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
3002         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
3003
3004         my_grp->nr_tasks--;
3005         grp->nr_tasks++;
3006
3007         spin_unlock(&my_grp->lock);
3008         spin_unlock_irq(&grp->lock);
3009
3010         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
3011
3012         put_numa_group(my_grp);
3013         return;
3014
3015 no_join:
3016         rcu_read_unlock();
3017         return;
3018 }
3019
3020 /*
3021  * Get rid of NUMA statistics associated with a task (either current or dead).
3022  * If @final is set, the task is dead and has reached refcount zero, so we can
3023  * safely free all relevant data structures. Otherwise, there might be
3024  * concurrent reads from places like load balancing and procfs, and we should
3025  * reset the data back to default state without freeing ->numa_faults.
3026  */
3027 void task_numa_free(struct task_struct *p, bool final)
3028 {
3029         /* safe: p either is current or is being freed by current */
3030         struct numa_group *grp = rcu_dereference_raw(p->numa_group);
3031         unsigned long *numa_faults = p->numa_faults;
3032         unsigned long flags;
3033         int i;
3034
3035         if (!numa_faults)
3036                 return;
3037
3038         if (grp) {
3039                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
3040                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
3041                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
3042                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
3043
3044                 grp->nr_tasks--;
3045                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
3046                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
3047                 put_numa_group(grp);
3048         }
3049
3050         if (final) {
3051                 p->numa_faults = NULL;
3052                 kfree(numa_faults);
3053         } else {
3054                 p->total_numa_faults = 0;
3055                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
3056                         numa_faults[i] = 0;
3057         }
3058 }
3059
3060 /*
3061  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
3062  */
3063 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
3064 {
3065         struct task_struct *p = current;
3066         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
3067         int cpu_node = task_node(current);
3068         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
3069         struct numa_group *ng;
3070         int priv;
3071
3072         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
3073                 return;
3074
3075         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
3076         if (!p->mm)
3077                 return;
3078
3079         /*
3080          * NUMA faults statistics are unnecessary for the slow memory
3081          * node for memory tiering mode.
3082          */
3083         if (!node_is_toptier(mem_node) &&
3084             (sysctl_numa_balancing_mode & NUMA_BALANCING_MEMORY_TIERING ||
3085              !cpupid_valid(last_cpupid)))
3086                 return;
3087
3088         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
3089         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
3090                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
3091                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
3092
3093                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
3094                 if (!p->numa_faults)
3095                         return;
3096
3097                 p->total_numa_faults = 0;
3098                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
3099         }
3100
3101         /*
3102          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
3103          * to be private if the accessing pid has not changed
3104          */
3105         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
3106                 priv = 1;
3107         } else {
3108                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
3109                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
3110                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
3111         }
3112
3113         /*
3114          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
3115          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
3116          * actively using should be counted as local. This allows the
3117          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
3118          */
3119         ng = deref_curr_numa_group(p);
3120         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
3121                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
3122                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
3123                 local = 1;
3124
3125         /*
3126          * Retry to migrate task to preferred node periodically, in case it
3127          * previously failed, or the scheduler moved us.
3128          */
3129         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry)) {
3130                 task_numa_placement(p);
3131                 numa_migrate_preferred(p);
3132         }
3133
3134         if (migrated)
3135                 p->numa_pages_migrated += pages;
3136         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
3137                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
3138
3139         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
3140         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
3141         p->numa_faults_locality[local] += pages;
3142 }
3143
3144 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
3145 {
3146         /*
3147          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
3148          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
3149          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
3150          * much of an issue though, since this is just used for
3151          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
3152          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
3153          */
3154         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
3155         p->mm->numa_scan_offset = 0;
3156 }
3157
3158 static bool vma_is_accessed(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma)
3159 {
3160         unsigned long pids;
3161         /*
3162          * Allow unconditional access first two times, so that all the (pages)
3163          * of VMAs get prot_none fault introduced irrespective of accesses.
3164          * This is also done to avoid any side effect of task scanning
3165          * amplifying the unfairness of disjoint set of VMAs' access.
3166          */
3167         if (READ_ONCE(current->mm->numa_scan_seq) < 2)
3168                 return true;
3169
3170         pids = vma->numab_state->pids_active[0] | vma->numab_state->pids_active[1];
3171         if (test_bit(hash_32(current->pid, ilog2(BITS_PER_LONG)), &pids))
3172                 return true;
3173
3174         /*
3175          * Complete a scan that has already started regardless of PID access, or
3176          * some VMAs may never be scanned in multi-threaded applications:
3177          */
3178         if (mm->numa_scan_offset > vma->vm_start) {
3179                 trace_sched_skip_vma_numa(mm, vma, NUMAB_SKIP_IGNORE_PID);
3180                 return true;
3181         }
3182
3183         return false;
3184 }
3185
3186 #define VMA_PID_RESET_PERIOD (4 * sysctl_numa_balancing_scan_delay)
3187
3188 /*
3189  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
3190  * Triggered from task_tick_numa().
3191  */
3192 static void task_numa_work(struct callback_head *work)
3193 {
3194         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
3195         struct task_struct *p = current;
3196         struct mm_struct *mm = p->mm;
3197         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
3198         struct vm_area_struct *vma;
3199         unsigned long start, end;
3200         unsigned long nr_pte_updates = 0;
3201         long pages, virtpages;
3202         struct vma_iterator vmi;
3203         bool vma_pids_skipped;
3204         bool vma_pids_forced = false;
3205
3206         SCHED_WARN_ON(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
3207
3208         work->next = work;
3209         /*
3210          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
3211          *
3212          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
3213          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
3214          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
3215          * work.
3216          */
3217         if (p->flags & PF_EXITING)
3218                 return;
3219
3220         if (!mm->numa_next_scan) {
3221                 mm->numa_next_scan = now +
3222                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
3223         }
3224
3225         /*
3226          * Enforce maximal scan/migration frequency..
3227          */
3228         migrate = mm->numa_next_scan;
3229         if (time_before(now, migrate))
3230                 return;
3231
3232         if (p->numa_scan_period == 0) {
3233                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
3234                 p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
3235         }
3236
3237         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
3238         if (!try_cmpxchg(&mm->numa_next_scan, &migrate, next_scan))
3239                 return;
3240
3241         /*
3242          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
3243          * the next time around.
3244          */
3245         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
3246
3247         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
3248         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
3249         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
3250         if (!pages)
3251                 return;
3252
3253
3254         if (!mmap_read_trylock(mm))
3255                 return;
3256
3257         /*
3258          * VMAs are skipped if the current PID has not trapped a fault within
3259          * the VMA recently. Allow scanning to be forced if there is no
3260          * suitable VMA remaining.
3261          */
3262         vma_pids_skipped = false;
3263
3264 retry_pids:
3265         start = mm->numa_scan_offset;
3266         vma_iter_init(&vmi, mm, start);
3267         vma = vma_next(&vmi);
3268         if (!vma) {
3269                 reset_ptenuma_scan(p);
3270                 start = 0;
3271                 vma_iter_set(&vmi, start);
3272                 vma = vma_next(&vmi);
3273         }
3274
3275         do {
3276                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
3277                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
3278                         trace_sched_skip_vma_numa(mm, vma, NUMAB_SKIP_UNSUITABLE);
3279                         continue;
3280                 }
3281
3282                 /*
3283                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
3284                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
3285                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
3286                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
3287                  */
3288                 if (!vma->vm_mm ||
3289                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ))) {
3290                         trace_sched_skip_vma_numa(mm, vma, NUMAB_SKIP_SHARED_RO);
3291                         continue;
3292                 }
3293
3294                 /*
3295                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
3296                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
3297                  */
3298                 if (!vma_is_accessible(vma)) {
3299                         trace_sched_skip_vma_numa(mm, vma, NUMAB_SKIP_INACCESSIBLE);
3300                         continue;
3301                 }
3302
3303                 /* Initialise new per-VMA NUMAB state. */
3304                 if (!vma->numab_state) {
3305                         vma->numab_state = kzalloc(sizeof(struct vma_numab_state),
3306                                 GFP_KERNEL);
3307                         if (!vma->numab_state)
3308                                 continue;
3309
3310                         vma->numab_state->next_scan = now +
3311                                 msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
3312
3313                         /* Reset happens after 4 times scan delay of scan start */
3314                         vma->numab_state->pids_active_reset =  vma->numab_state->next_scan +
3315                                 msecs_to_jiffies(VMA_PID_RESET_PERIOD);
3316
3317                         /*
3318                          * Ensure prev_scan_seq does not match numa_scan_seq,
3319                          * to prevent VMAs being skipped prematurely on the
3320                          * first scan:
3321                          */
3322                          vma->numab_state->prev_scan_seq = mm->numa_scan_seq - 1;
3323                 }
3324
3325                 /*
3326                  * Scanning the VMA's of short lived tasks add more overhead. So
3327                  * delay the scan for new VMAs.
3328                  */
3329                 if (mm->numa_scan_seq && time_before(jiffies,
3330                                                 vma->numab_state->next_scan)) {
3331                         trace_sched_skip_vma_numa(mm, vma, NUMAB_SKIP_SCAN_DELAY);
3332                         continue;
3333                 }
3334
3335                 /* RESET access PIDs regularly for old VMAs. */
3336                 if (mm->numa_scan_seq &&
3337                                 time_after(jiffies, vma->numab_state->pids_active_reset)) {
3338                         vma->numab_state->pids_active_reset = vma->numab_state->pids_active_reset +
3339                                 msecs_to_jiffies(VMA_PID_RESET_PERIOD);
3340                         vma->numab_state->pids_active[0] = READ_ONCE(vma->numab_state->pids_active[1]);
3341                         vma->numab_state->pids_active[1] = 0;
3342                 }
3343
3344                 /* Do not rescan VMAs twice within the same sequence. */
3345                 if (vma->numab_state->prev_scan_seq == mm->numa_scan_seq) {
3346                         mm->numa_scan_offset = vma->vm_end;
3347                         trace_sched_skip_vma_numa(mm, vma, NUMAB_SKIP_SEQ_COMPLETED);
3348                         continue;
3349                 }
3350
3351                 /*
3352                  * Do not scan the VMA if task has not accessed it, unless no other
3353                  * VMA candidate exists.
3354                  */
3355                 if (!vma_pids_forced && !vma_is_accessed(mm, vma)) {
3356                         vma_pids_skipped = true;
3357                         trace_sched_skip_vma_numa(mm, vma, NUMAB_SKIP_PID_INACTIVE);
3358                         continue;
3359                 }
3360
3361                 do {
3362                         start = max(start, vma->vm_start);
3363                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
3364                         end = min(end, vma->vm_end);
3365                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
3366
3367                         /*
3368                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
3369                          * hpages that have at least one present PTE that
3370                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
3371                          * areas that are unused or already full of prot_numa
3372                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
3373                          * areas faster.
3374                          */
3375                         if (nr_pte_updates)
3376                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
3377                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
3378
3379                         start = end;
3380                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
3381                                 goto out;
3382
3383                         cond_resched();
3384                 } while (end != vma->vm_end);
3385
3386                 /* VMA scan is complete, do not scan until next sequence. */
3387                 vma->numab_state->prev_scan_seq = mm->numa_scan_seq;
3388
3389                 /*
3390                  * Only force scan within one VMA at a time, to limit the
3391                  * cost of scanning a potentially uninteresting VMA.
3392                  */
3393                 if (vma_pids_forced)
3394                         break;
3395         } for_each_vma(vmi, vma);
3396
3397         /*
3398          * If no VMAs are remaining and VMAs were skipped due to the PID
3399          * not accessing the VMA previously, then force a scan to ensure
3400          * forward progress:
3401          */
3402         if (!vma && !vma_pids_forced && vma_pids_skipped) {
3403                 vma_pids_forced = true;
3404                 goto retry_pids;
3405         }
3406
3407 out:
3408         /*
3409          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
3410          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
3411          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
3412          * scanner to the start so check it now.
3413          */
3414         if (vma)
3415                 mm->numa_scan_offset = start;
3416         else
3417                 reset_ptenuma_scan(p);
3418         mmap_read_unlock(mm);
3419
3420         /*
3421          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
3422          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
3423          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
3424          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
3425          */
3426         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
3427                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
3428                 p->node_stamp += 32 * diff;
3429         }
3430 }
3431
3432 void init_numa_balancing(unsigned long clone_flags, struct task_struct *p)
3433 {
3434         int mm_users = 0;
3435         struct mm_struct *mm = p->mm;
3436
3437         if (mm) {
3438                 mm_users = atomic_read(&mm->mm_users);
3439                 if (mm_users == 1) {
3440                         mm->numa_next_scan = jiffies + msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
3441                         mm->numa_scan_seq = 0;
3442                 }
3443         }
3444         p->node_stamp                   = 0;
3445         p->numa_scan_seq                = mm ? mm->numa_scan_seq : 0;
3446         p->numa_scan_period             = sysctl_numa_balancing_scan_delay;
3447         p->numa_migrate_retry           = 0;
3448         /* Protect against double add, see task_tick_numa and task_numa_work */
3449         p->numa_work.next               = &p->numa_work;
3450         p->numa_faults                  = NULL;
3451         p->numa_pages_migrated          = 0;
3452         p->total_numa_faults            = 0;
3453         RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
3454         p->last_task_numa_placement     = 0;
3455         p->last_sum_exec_runtime        = 0;
3456
3457         init_task_work(&p->numa_work, task_numa_work);
3458
3459         /* New address space, reset the preferred nid */
3460         if (!(clone_flags & CLONE_VM)) {
3461                 p->numa_preferred_nid = NUMA_NO_NODE;
3462                 return;
3463         }
3464
3465         /*
3466          * New thread, keep existing numa_preferred_nid which should be copied
3467          * already by arch_dup_task_struct but stagger when scans start.
3468          */
3469         if (mm) {
3470                 unsigned int delay;
3471
3472                 delay = min_t(unsigned int, task_scan_max(current),
3473                         current->numa_scan_period * mm_users * NSEC_PER_MSEC);
3474                 delay += 2 * TICK_NSEC;
3475                 p->node_stamp = delay;
3476         }
3477 }
3478
3479 /*
3480  * Drive the periodic memory faults..
3481  */
3482 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
3483 {
3484         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
3485         u64 period, now;
3486
3487         /*
3488          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
3489          */
3490         if (!curr->mm || (curr->flags & (PF_EXITING | PF_KTHREAD)) || work->next != work)
3491                 return;
3492
3493         /*
3494          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
3495          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
3496          * task needs to have done some actual work before we bother with
3497          * NUMA placement.
3498          */
3499         now = curr->se.sum_exec_runtime;
3500         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
3501
3502         if (now > curr->node_stamp + period) {
3503                 if (!curr->node_stamp)
3504                         curr->numa_scan_period = task_scan_start(curr);
3505                 curr->node_stamp += period;
3506
3507                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan))
3508                         task_work_add(curr, work, TWA_RESUME);
3509         }
3510 }
3511
3512 static void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
3513 {
3514         int src_nid = cpu_to_node(task_cpu(p));
3515         int dst_nid = cpu_to_node(new_cpu);
3516
3517         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
3518                 return;
3519
3520         if (!p->mm || !p->numa_faults || (p->flags & PF_EXITING))
3521                 return;
3522
3523         if (src_nid == dst_nid)
3524                 return;
3525
3526         /*
3527          * Allow resets if faults have been trapped before one scan
3528          * has completed. This is most likely due to a new task that
3529          * is pulled cross-node due to wakeups or load balancing.
3530          */
3531         if (p->numa_scan_seq) {
3532                 /*
3533                  * Avoid scan adjustments if moving to the preferred
3534                  * node or if the task was not previously running on
3535                  * the preferred node.
3536                  */
3537                 if (dst_nid == p->numa_preferred_nid ||
3538                     (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE &&
3539                         src_nid != p->numa_preferred_nid))
3540                         return;
3541         }
3542
3543         p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
3544 }
3545
3546 #else
3547 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
3548 {
3549 }
3550
3551 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
3552 {
3553 }
3554
3555 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
3556 {
3557 }
3558
3559 static inline void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
3560 {
3561 }
3562
3563 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
3564
3565 static void
3566 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3567 {
3568         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3569 #ifdef CONFIG_SMP
3570         if (entity_is_task(se)) {
3571                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3572
3573                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
3574                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
3575         }
3576 #endif
3577         cfs_rq->nr_running++;
3578         if (se_is_idle(se))
3579                 cfs_rq->idle_nr_running++;
3580 }
3581
3582 static void
3583 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3584 {
3585         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3586 #ifdef CONFIG_SMP
3587         if (entity_is_task(se)) {
3588                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
3589                 list_del_init(&se->group_node);
3590         }
3591 #endif
3592         cfs_rq->nr_running--;
3593         if (se_is_idle(se))
3594                 cfs_rq->idle_nr_running--;
3595 }
3596
3597 /*
3598  * Signed add and clamp on underflow.
3599  *
3600  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
3601  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
3602  * values.
3603  */
3604 #define add_positive(_ptr, _val) do {                           \
3605         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3606         typeof(_val) val = (_val);                              \
3607         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
3608                                                                 \
3609         res = var + val;                                        \
3610                                                                 \
3611         if (val < 0 && res > var)                               \
3612                 res = 0;                                        \
3613                                                                 \
3614         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
3615 } while (0)
3616
3617 /*
3618  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
3619  *
3620  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
3621  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
3622  * values.
3623  */
3624 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
3625         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3626         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
3627         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
3628         res = var - val;                                        \
3629         if (res > var)                                          \
3630                 res = 0;                                        \
3631         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
3632 } while (0)
3633
3634 /*
3635  * Remove and clamp on negative, from a local variable.
3636  *
3637  * A variant of sub_positive(), which does not use explicit load-store
3638  * and is thus optimized for local variable updates.
3639  */
3640 #define lsub_positive(_ptr, _val) do {                          \
3641         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3642         *ptr -= min_t(typeof(*ptr), *ptr, _val);                \
3643 } while (0)
3644
3645 #ifdef CONFIG_SMP
3646 static inline void
3647 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3648 {
3649         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
3650         cfs_rq->avg.load_sum += se_weight(se) * se->avg.load_sum;
3651 }
3652
3653 static inline void
3654 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3655 {
3656         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
3657         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se_weight(se) * se->avg.load_sum);
3658         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
3659         cfs_rq->avg.load_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.load_sum,
3660                                           cfs_rq->avg.load_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
3661 }
3662 #else
3663 static inline void
3664 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
3665 static inline void
3666 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
3667 #endif
3668
3669 static void reweight_eevdf(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
3670                            unsigned long weight)
3671 {
3672         unsigned long old_weight = se->load.weight;
3673         u64 avruntime = avg_vruntime(cfs_rq);
3674         s64 vlag, vslice;
3675
3676         /*
3677          * VRUNTIME
3678          * ========
3679          *
3680          * COROLLARY #1: The virtual runtime of the entity needs to be
3681          * adjusted if re-weight at !0-lag point.
3682          *
3683          * Proof: For contradiction assume this is not true, so we can
3684          * re-weight without changing vruntime at !0-lag point.
3685          *
3686          *             Weight   VRuntime   Avg-VRuntime
3687          *     before    w          v            V
3688          *      after    w'         v'           V'
3689          *
3690          * Since lag needs to be preserved through re-weight:
3691          *
3692          *      lag = (V - v)*w = (V'- v')*w', where v = v'
3693          *      ==>     V' = (V - v)*w/w' + v           (1)
3694          *
3695          * Let W be the total weight of the entities before reweight,
3696          * since V' is the new weighted average of entities:
3697          *
3698          *      V' = (WV + w'v - wv) / (W + w' - w)     (2)
3699          *
3700          * by using (1) & (2) we obtain:
3701          *
3702          *      (WV + w'v - wv) / (W + w' - w) = (V - v)*w/w' + v
3703          *      ==> (WV-Wv+Wv+w'v-wv)/(W+w'-w) = (V - v)*w/w' + v
3704          *      ==> (WV - Wv)/(W + w' - w) + v = (V - v)*w/w' + v
3705          *      ==>     (V - v)*W/(W + w' - w) = (V - v)*w/w' (3)
3706          *
3707          * Since we are doing at !0-lag point which means V != v, we
3708          * can simplify (3):
3709          *
3710          *      ==>     W / (W + w' - w) = w / w'
3711          *      ==>     Ww' = Ww + ww' - ww
3712          *      ==>     W * (w' - w) = w * (w' - w)
3713          *      ==>     W = w   (re-weight indicates w' != w)
3714          *
3715          * So the cfs_rq contains only one entity, hence vruntime of
3716          * the entity @v should always equal to the cfs_rq's weighted
3717          * average vruntime @V, which means we will always re-weight
3718          * at 0-lag point, thus breach assumption. Proof completed.
3719          *
3720          *
3721          * COROLLARY #2: Re-weight does NOT affect weighted average
3722          * vruntime of all the entities.
3723          *
3724          * Proof: According to corollary #1, Eq. (1) should be:
3725          *
3726          *      (V - v)*w = (V' - v')*w'
3727          *      ==>    v' = V' - (V - v)*w/w'           (4)
3728          *
3729          * According to the weighted average formula, we have:
3730          *
3731          *      V' = (WV - wv + w'v') / (W - w + w')
3732          *         = (WV - wv + w'(V' - (V - v)w/w')) / (W - w + w')
3733          *         = (WV - wv + w'V' - Vw + wv) / (W - w + w')
3734          *         = (WV + w'V' - Vw) / (W - w + w')
3735          *
3736          *      ==>  V'*(W - w + w') = WV + w'V' - Vw
3737          *      ==>     V' * (W - w) = (W - w) * V      (5)
3738          *
3739          * If the entity is the only one in the cfs_rq, then reweight
3740          * always occurs at 0-lag point, so V won't change. Or else
3741          * there are other entities, hence W != w, then Eq. (5) turns
3742          * into V' = V. So V won't change in either case, proof done.
3743          *
3744          *
3745          * So according to corollary #1 & #2, the effect of re-weight
3746          * on vruntime should be:
3747          *
3748          *      v' = V' - (V - v) * w / w'              (4)
3749          *         = V  - (V - v) * w / w'
3750          *         = V  - vl * w / w'
3751          *         = V  - vl'
3752          */
3753         if (avruntime != se->vruntime) {
3754                 vlag = (s64)(avruntime - se->vruntime);
3755                 vlag = div_s64(vlag * old_weight, weight);
3756                 se->vruntime = avruntime - vlag;
3757         }
3758
3759         /*
3760          * DEADLINE
3761          * ========
3762          *
3763          * When the weight changes, the virtual time slope changes and
3764          * we should adjust the relative virtual deadline accordingly.
3765          *
3766          *      d' = v' + (d - v)*w/w'
3767          *         = V' - (V - v)*w/w' + (d - v)*w/w'
3768          *         = V  - (V - v)*w/w' + (d - v)*w/w'
3769          *         = V  + (d - V)*w/w'
3770          */
3771         vslice = (s64)(se->deadline - avruntime);
3772         vslice = div_s64(vslice * old_weight, weight);
3773         se->deadline = avruntime + vslice;
3774 }
3775
3776 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
3777                             unsigned long weight)
3778 {
3779         bool curr = cfs_rq->curr == se;
3780
3781         if (se->on_rq) {
3782                 /* commit outstanding execution time */
3783                 if (curr)
3784                         update_curr(cfs_rq);
3785                 else
3786                         __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3787                 update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3788         }
3789         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
3790
3791         if (!se->on_rq) {
3792                 /*
3793                  * Because we keep se->vlag = V - v_i, while: lag_i = w_i*(V - v_i),
3794                  * we need to scale se->vlag when w_i changes.
3795                  */
3796                 se->vlag = div_s64(se->vlag * se->load.weight, weight);
3797         } else {
3798                 reweight_eevdf(cfs_rq, se, weight);
3799         }
3800
3801         update_load_set(&se->load, weight);
3802
3803 #ifdef CONFIG_SMP
3804         do {
3805                 u32 divider = get_pelt_divider(&se->avg);
3806
3807                 se->avg.load_avg = div_u64(se_weight(se) * se->avg.load_sum, divider);
3808         } while (0);
3809 #endif
3810
3811         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
3812         if (se->on_rq) {
3813                 update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3814                 if (!curr) {
3815                         /*
3816                          * The entity's vruntime has been adjusted, so let's check
3817                          * whether the rq-wide min_vruntime needs updated too. Since
3818                          * the calculations above require stable min_vruntime rather
3819                          * than up-to-date one, we do the update at the end of the
3820                          * reweight process.
3821                          */
3822                         __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3823                         update_min_vruntime(cfs_rq);
3824                 }
3825         }
3826 }
3827
3828 void reweight_task(struct task_struct *p, int prio)
3829 {
3830         struct sched_entity *se = &p->se;
3831         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3832         struct load_weight *load = &se->load;
3833         unsigned long weight = scale_load(sched_prio_to_weight[prio]);
3834
3835         reweight_entity(cfs_rq, se, weight);
3836         load->inv_weight = sched_prio_to_wmult[prio];
3837 }
3838
3839 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
3840
3841 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3842 #ifdef CONFIG_SMP
3843 /*
3844  * All this does is approximate the hierarchical proportion which includes that
3845  * global sum we all love to hate.
3846  *
3847  * That is, the weight of a group entity, is the proportional share of the
3848  * group weight based on the group runqueue weights. That is:
3849  *
3850  *                     tg->weight * grq->load.weight
3851  *   ge->load.weight = -----------------------------               (1)
3852  *                       \Sum grq->load.weight
3853  *
3854  * Now, because computing that sum is prohibitively expensive to compute (been
3855  * there, done that) we approximate it with this average stuff. The average
3856  * moves slower and therefore the approximation is cheaper and more stable.
3857  *
3858  * So instead of the above, we substitute:
3859  *
3860  *   grq->load.weight -> grq->avg.load_avg                         (2)
3861  *
3862  * which yields the following:
3863  *
3864  *                     tg->weight * grq->avg.load_avg
3865  *   ge->load.weight = ------------------------------              (3)
3866  *                             tg->load_avg
3867  *
3868  * Where: tg->load_avg ~= \Sum grq->avg.load_avg
3869  *
3870  * That is shares_avg, and it is right (given the approximation (2)).
3871  *
3872  * The problem with it is that because the average is slow -- it was designed
3873  * to be exactly that of course -- this leads to transients in boundary
3874  * conditions. In specific, the case where the group was idle and we start the
3875  * one task. It takes time for our CPU's grq->avg.load_avg to build up,
3876  * yielding bad latency etc..
3877  *
3878  * Now, in that special case (1) reduces to:
3879  *
3880  *                     tg->weight * grq->load.weight
3881  *   ge->load.weight = ----------------------------- = tg->weight   (4)
3882  *                         grp->load.weight
3883  *
3884  * That is, the sum collapses because all other CPUs are idle; the UP scenario.
3885  *
3886  * So what we do is modify our approximation (3) to approach (4) in the (near)
3887  * UP case, like:
3888  *
3889  *   ge->load.weight =
3890  *
3891  *              tg->weight * grq->load.weight
3892  *     ---------------------------------------------------         (5)
3893  *     tg->load_avg - grq->avg.load_avg + grq->load.weight
3894  *
3895  * But because grq->load.weight can drop to 0, resulting in a divide by zero,
3896  * we need to use grq->avg.load_avg as its lower bound, which then gives:
3897  *
3898  *
3899  *                     tg->weight * grq->load.weight
3900  *   ge->load.weight = -----------------------------               (6)
3901  *                             tg_load_avg'
3902  *
3903  * Where:
3904  *
3905  *   tg_load_avg' = tg->load_avg - grq->avg.load_avg +
3906  *                  max(grq->load.weight, grq->avg.load_avg)
3907  *
3908  * And that is shares_weight and is icky. In the (near) UP case it approaches
3909  * (4) while in the normal case it approaches (3). It consistently
3910  * overestimates the ge->load.weight and therefore:
3911  *
3912  *   \Sum ge->load.weight >= tg->weight
3913  *
3914  * hence icky!
3915  */
3916 static long calc_group_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
3917 {
3918         long tg_weight, tg_shares, load, shares;
3919         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3920
3921         tg_shares = READ_ONCE(tg->shares);
3922
3923         load = max(scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->avg.load_avg);
3924
3925         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
3926
3927         /* Ensure tg_weight >= load */
3928         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3929         tg_weight += load;
3930
3931         shares = (tg_shares * load);
3932         if (tg_weight)
3933                 shares /= tg_weight;
3934
3935         /*
3936          * MIN_SHARES has to be unscaled here to support per-CPU partitioning
3937          * of a group with small tg->shares value. It is a floor value which is
3938          * assigned as a minimum load.weight to the sched_entity representing
3939          * the group on a CPU.
3940          *
3941          * E.g. on 64-bit for a group with tg->shares of scale_load(15)=15*1024
3942          * on an 8-core system with 8 tasks each runnable on one CPU shares has
3943          * to be 15*1024*1/8=1920 instead of scale_load(MIN_SHARES)=2*1024. In
3944          * case no task is runnable on a CPU MIN_SHARES=2 should be returned
3945          * instead of 0.
3946          */
3947         return clamp_t(long, shares, MIN_SHARES, tg_shares);
3948 }
3949 #endif /* CONFIG_SMP */
3950
3951 /*
3952  * Recomputes the group entity based on the current state of its group
3953  * runqueue.
3954  */
3955 static void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3956 {
3957         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3958         long shares;
3959
3960         if (!gcfs_rq)
3961                 return;
3962
3963         if (throttled_hierarchy(gcfs_rq))
3964                 return;
3965
3966 #ifndef CONFIG_SMP
3967         shares = READ_ONCE(gcfs_rq->tg->shares);
3968 #else
3969         shares = calc_group_shares(gcfs_rq);
3970 #endif
3971         if (unlikely(se->load.weight != shares))
3972                 reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
3973 }
3974
3975 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3976 static inline void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3977 {
3978 }
3979 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3980
3981 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq, int flags)
3982 {
3983         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3984
3985         if (&rq->cfs == cfs_rq) {
3986                 /*
3987                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
3988                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
3989                  * a real problem.
3990                  *
3991                  * It will not get called when we go idle, because the idle
3992                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
3993                  * number include things like RT tasks.
3994                  *
3995                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
3996                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
3997                  *
3998                  * See cpu_util_cfs().
3999                  */
4000                 cpufreq_update_util(rq, flags);
4001         }
4002 }
4003
4004 #ifdef CONFIG_SMP
4005 static inline bool load_avg_is_decayed(struct sched_avg *sa)
4006 {
4007         if (sa->load_sum)
4008                 return false;
4009
4010         if (sa->util_sum)
4011                 return false;
4012
4013         if (sa->runnable_sum)
4014                 return false;
4015
4016         /*
4017          * _avg must be null when _sum are null because _avg = _sum / divider
4018          * Make sure that rounding and/or propagation of PELT values never
4019          * break this.
4020          */
4021         SCHED_WARN_ON(sa->load_avg ||
4022                       sa->util_avg ||
4023                       sa->runnable_avg);
4024
4025         return true;
4026 }
4027
4028 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
4029 {
4030         return u64_u32_load_copy(cfs_rq->avg.last_update_time,
4031                                  cfs_rq->last_update_time_copy);
4032 }
4033 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4034 /*
4035  * Because list_add_leaf_cfs_rq always places a child cfs_rq on the list
4036  * immediately before a parent cfs_rq, and cfs_rqs are removed from the list
4037  * bottom-up, we only have to test whether the cfs_rq before us on the list
4038  * is our child.
4039  * If cfs_rq is not on the list, test whether a child needs its to be added to
4040  * connect a branch to the tree  * (see list_add_leaf_cfs_rq() for details).
4041  */
4042 static inline bool child_cfs_rq_on_list(struct cfs_rq *cfs_rq)
4043 {
4044         struct cfs_rq *prev_cfs_rq;
4045         struct list_head *prev;
4046
4047         if (cfs_rq->on_list) {
4048                 prev = cfs_rq->leaf_cfs_rq_list.prev;
4049         } else {
4050                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4051
4052                 prev = rq->tmp_alone_branch;
4053         }
4054
4055         prev_cfs_rq = container_of(prev, struct cfs_rq, leaf_cfs_rq_list);
4056
4057         return (prev_cfs_rq->tg->parent == cfs_rq->tg);
4058 }
4059
4060 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
4061 {
4062         if (cfs_rq->load.weight)
4063                 return false;
4064
4065         if (!load_avg_is_decayed(&cfs_rq->avg))
4066                 return false;
4067
4068         if (child_cfs_rq_on_list(cfs_rq))
4069                 return false;
4070
4071         return true;
4072 }
4073
4074 /**
4075  * update_tg_load_avg - update the tg's load avg
4076  * @cfs_rq: the cfs_rq whose avg changed
4077  *
4078  * This function 'ensures': tg->load_avg := \Sum tg->cfs_rq[]->avg.load.
4079  * However, because tg->load_avg is a global value there are performance
4080  * considerations.
4081  *
4082  * In order to avoid having to look at the other cfs_rq's, we use a
4083  * differential update where we store the last value we propagated. This in
4084  * turn allows skipping updates if the differential is 'small'.
4085  *
4086  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share().
4087  */
4088 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
4089 {
4090         long delta;
4091         u64 now;
4092
4093         /*
4094          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
4095          */
4096         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
4097                 return;
4098
4099         /*
4100          * For migration heavy workloads, access to tg->load_avg can be
4101          * unbound. Limit the update rate to at most once per ms.
4102          */
4103         now = sched_clock_cpu(cpu_of(rq_of(cfs_rq)));
4104         if (now - cfs_rq->last_update_tg_load_avg < NSEC_PER_MSEC)
4105                 return;
4106
4107         delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
4108         if (abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
4109                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
4110                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
4111                 cfs_rq->last_update_tg_load_avg = now;
4112         }
4113 }
4114
4115 /*
4116  * Called within set_task_rq() right before setting a task's CPU. The
4117  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
4118  * including the state of rq->lock, should be made.
4119  */
4120 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
4121                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
4122 {
4123         u64 p_last_update_time;
4124         u64 n_last_update_time;
4125
4126         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
4127                 return;
4128
4129         /*
4130          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
4131          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
4132          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
4133          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
4134          * the wakee more load sounds not bad.
4135          */
4136         if (!(se->avg.last_update_time && prev))
4137                 return;
4138
4139         p_last_update_time = cfs_rq_last_update_time(prev);
4140         n_last_update_time = cfs_rq_last_update_time(next);
4141
4142         __update_load_avg_blocked_se(p_last_update_time, se);
4143         se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
4144 }
4145
4146 /*
4147  * When on migration a sched_entity joins/leaves the PELT hierarchy, we need to
4148  * propagate its contribution. The key to this propagation is the invariant
4149  * that for each group:
4150  *
4151  *   ge->avg == grq->avg                                                (1)
4152  *
4153  * _IFF_ we look at the pure running and runnable sums. Because they
4154  * represent the very same entity, just at different points in the hierarchy.
4155  *
4156  * Per the above update_tg_cfs_util() and update_tg_cfs_runnable() are trivial
4157  * and simply copies the running/runnable sum over (but still wrong, because
4158  * the group entity and group rq do not have their PELT windows aligned).
4159  *
4160  * However, update_tg_cfs_load() is more complex. So we have:
4161  *
4162  *   ge->avg.load_avg = ge->load.weight * ge->avg.runnable_avg          (2)
4163  *
4164  * And since, like util, the runnable part should be directly transferable,
4165  * the following would _appear_ to be the straight forward approach:
4166  *
4167  *   grq->avg.load_avg = grq->load.weight * grq->avg.runnable_avg       (3)
4168  *
4169  * And per (1) we have:
4170  *
4171  *   ge->avg.runnable_avg == grq->avg.runnable_avg
4172  *
4173  * Which gives:
4174  *
4175  *                      ge->load.weight * grq->avg.load_avg
4176  *   ge->avg.load_avg = -----------------------------------             (4)
4177  *                               grq->load.weight
4178  *
4179  * Except that is wrong!
4180  *
4181  * Because while for entities historical weight is not important and we
4182  * really only care about our future and therefore can consider a pure
4183  * runnable sum, runqueues can NOT do this.
4184  *
4185  * We specifically want runqueues to have a load_avg that includes
4186  * historical weights. Those represent the blocked load, the load we expect
4187  * to (shortly) return to us. This only works by keeping the weights as
4188  * integral part of the sum. We therefore cannot decompose as per (3).
4189  *
4190  * Another reason this doesn't work is that runnable isn't a 0-sum entity.
4191  * Imagine a rq with 2 tasks that each are runnable 2/3 of the time. Then the
4192  * rq itself is runnable anywhere between 2/3 and 1 depending on how the
4193  * runnable section of these tasks overlap (or not). If they were to perfectly
4194  * align the rq as a whole would be runnable 2/3 of the time. If however we
4195  * always have at least 1 runnable task, the rq as a whole is always runnable.
4196  *
4197  * So we'll have to approximate.. :/
4198  *
4199  * Given the constraint:
4200  *
4201  *   ge->avg.running_sum <= ge->avg.runnable_sum <= LOAD_AVG_MAX
4202  *
4203  * We can construct a rule that adds runnable to a rq by assuming minimal
4204  * overlap.
4205  *
4206  * On removal, we'll assume each task is equally runnable; which yields:
4207  *
4208  *   grq->avg.runnable_sum = grq->avg.load_sum / grq->load.weight
4209  *
4210  * XXX: only do this for the part of runnable > running ?
4211  *
4212  */
4213 static inline void
4214 update_tg_cfs_util(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
4215 {
4216         long delta_sum, delta_avg = gcfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg;
4217         u32 new_sum, divider;
4218
4219         /* Nothing to update */
4220         if (!delta_avg)
4221                 return;
4222
4223         /*
4224          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
4225          * See ___update_load_avg() for details.
4226          */
4227         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
4228
4229
4230         /* Set new sched_entity's utilization */
4231         se->avg.util_avg = gcfs_rq->avg.util_avg;
4232         new_sum = se->avg.util_avg * divider;
4233         delta_sum = (long)new_sum - (long)se->avg.util_sum;
4234         se->avg.util_sum = new_sum;
4235
4236         /* Update parent cfs_rq utilization */
4237         add_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, delta_avg);
4238         add_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, delta_sum);
4239
4240         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
4241         cfs_rq->avg.util_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.util_sum,
4242                                           cfs_rq->avg.util_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4243 }
4244
4245 static inline void
4246 update_tg_cfs_runnable(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
4247 {
4248         long delta_sum, delta_avg = gcfs_rq->avg.runnable_avg - se->avg.runnable_avg;
4249         u32 new_sum, divider;
4250
4251         /* Nothing to update */
4252         if (!delta_avg)
4253                 return;
4254
4255         /*
4256          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
4257          * See ___update_load_avg() for details.
4258          */
4259         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
4260
4261         /* Set new sched_entity's runnable */
4262         se->avg.runnable_avg = gcfs_rq->avg.runnable_avg;
4263         new_sum = se->avg.runnable_avg * divider;
4264         delta_sum = (long)new_sum - (long)se->avg.runnable_sum;
4265         se->avg.runnable_sum = new_sum;
4266
4267         /* Update parent cfs_rq runnable */
4268         add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_avg, delta_avg);
4269         add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_sum, delta_sum);
4270         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
4271         cfs_rq->avg.runnable_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.runnable_sum,
4272                                               cfs_rq->avg.runnable_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4273 }
4274
4275 static inline void
4276 update_tg_cfs_load(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
4277 {
4278         long delta_avg, running_sum, runnable_sum = gcfs_rq->prop_runnable_sum;
4279         unsigned long load_avg;
4280         u64 load_sum = 0;
4281         s64 delta_sum;
4282         u32 divider;
4283
4284         if (!runnable_sum)
4285                 return;
4286
4287         gcfs_rq->prop_runnable_sum = 0;
4288
4289         /*
4290          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
4291          * See ___update_load_avg() for details.
4292          */
4293         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
4294
4295         if (runnable_sum >= 0) {
4296                 /*
4297                  * Add runnable; clip at LOAD_AVG_MAX. Reflects that until
4298                  * the CPU is saturated running == runnable.
4299                  */
4300                 runnable_sum += se->avg.load_sum;
4301                 runnable_sum = min_t(long, runnable_sum, divider);
4302         } else {
4303                 /*
4304                  * Estimate the new unweighted runnable_sum of the gcfs_rq by
4305                  * assuming all tasks are equally runnable.
4306                  */
4307                 if (scale_load_down(gcfs_rq->load.weight)) {
4308                         load_sum = div_u64(gcfs_rq->avg.load_sum,
4309                                 scale_load_down(gcfs_rq->load.weight));
4310                 }
4311
4312                 /* But make sure to not inflate se's runnable */
4313                 runnable_sum = min(se->avg.load_sum, load_sum);
4314         }
4315
4316         /*
4317          * runnable_sum can't be lower than running_sum
4318          * Rescale running sum to be in the same range as runnable sum
4319          * running_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX <<  SCHED_CAPACITY_SHIFT]
4320          * runnable_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX]
4321          */
4322         running_sum = se->avg.util_sum >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
4323         runnable_sum = max(runnable_sum, running_sum);
4324
4325         load_sum = se_weight(se) * runnable_sum;
4326         load_avg = div_u64(load_sum, divider);
4327
4328         delta_avg = load_avg - se->avg.load_avg;
4329         if (!delta_avg)
4330                 return;
4331
4332         delta_sum = load_sum - (s64)se_weight(se) * se->avg.load_sum;
4333
4334         se->avg.load_sum = runnable_sum;
4335         se->avg.load_avg = load_avg;
4336         add_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, delta_avg);
4337         add_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, delta_sum);
4338         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
4339         cfs_rq->avg.load_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.load_sum,
4340                                           cfs_rq->avg.load_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4341 }
4342
4343 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum)
4344 {
4345         cfs_rq->propagate = 1;
4346         cfs_rq->prop_runnable_sum += runnable_sum;
4347 }
4348
4349 /* Update task and its cfs_rq load average */
4350 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
4351 {
4352         struct cfs_rq *cfs_rq, *gcfs_rq;
4353
4354         if (entity_is_task(se))
4355                 return 0;
4356
4357         gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
4358         if (!gcfs_rq->propagate)
4359                 return 0;
4360
4361         gcfs_rq->propagate = 0;
4362
4363         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4364
4365         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, gcfs_rq->prop_runnable_sum);
4366
4367         update_tg_cfs_util(cfs_rq, se, gcfs_rq);
4368         update_tg_cfs_runnable(cfs_rq, se, gcfs_rq);
4369         update_tg_cfs_load(cfs_rq, se, gcfs_rq);
4370
4371         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
4372         trace_pelt_se_tp(se);
4373
4374         return 1;
4375 }
4376
4377 /*
4378  * Check if we need to update the load and the utilization of a blocked
4379  * group_entity:
4380  */
4381 static inline bool skip_blocked_update(struct sched_entity *se)
4382 {
4383         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
4384
4385         /*
4386          * If sched_entity still have not zero load or utilization, we have to
4387          * decay it:
4388          */
4389         if (se->avg.load_avg || se->avg.util_avg)
4390                 return false;
4391
4392         /*
4393          * If there is a pending propagation, we have to update the load and
4394          * the utilization of the sched_entity:
4395          */
4396         if (gcfs_rq->propagate)
4397                 return false;
4398
4399         /*
4400          * Otherwise, the load and the utilization of the sched_entity is
4401          * already zero and there is no pending propagation, so it will be a
4402          * waste of time to try to decay it:
4403          */
4404         return true;
4405 }
4406
4407 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
4408
4409 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4410
4411 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
4412 {
4413         return 0;
4414 }
4415
4416 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum) {}
4417
4418 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
4419
4420 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4421 static inline void migrate_se_pelt_lag(struct sched_entity *se)
4422 {
4423         u64 throttled = 0, now, lut;
4424         struct cfs_rq *cfs_rq;
4425         struct rq *rq;
4426         bool is_idle;
4427
4428         if (load_avg_is_decayed(&se->avg))
4429                 return;
4430
4431         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4432         rq = rq_of(cfs_rq);
4433
4434         rcu_read_lock();
4435         is_idle = is_idle_task(rcu_dereference(rq->curr));
4436         rcu_read_unlock();
4437
4438         /*
4439          * The lag estimation comes with a cost we don't want to pay all the
4440          * time. Hence, limiting to the case where the source CPU is idle and
4441          * we know we are at the greatest risk to have an outdated clock.
4442          */
4443         if (!is_idle)
4444                 return;
4445
4446         /*
4447          * Estimated "now" is: last_update_time + cfs_idle_lag + rq_idle_lag, where:
4448          *
4449          *   last_update_time (the cfs_rq's last_update_time)
4450          *      = cfs_rq_clock_pelt()@cfs_rq_idle
4451          *      = rq_clock_pelt()@cfs_rq_idle
4452          *        - cfs->throttled_clock_pelt_time@cfs_rq_idle
4453          *
4454          *   cfs_idle_lag (delta between rq's update and cfs_rq's update)
4455          *      = rq_clock_pelt()@rq_idle - rq_clock_pelt()@cfs_rq_idle
4456          *
4457          *   rq_idle_lag (delta between now and rq's update)
4458          *      = sched_clock_cpu() - rq_clock()@rq_idle
4459          *
4460          * We can then write:
4461          *
4462          *    now = rq_clock_pelt()@rq_idle - cfs->throttled_clock_pelt_time +
4463          *          sched_clock_cpu() - rq_clock()@rq_idle
4464          * Where:
4465          *      rq_clock_pelt()@rq_idle is rq->clock_pelt_idle
4466          *      rq_clock()@rq_idle      is rq->clock_idle
4467          *      cfs->throttled_clock_pelt_time@cfs_rq_idle
4468          *                              is cfs_rq->throttled_pelt_idle
4469          */
4470
4471 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
4472         throttled = u64_u32_load(cfs_rq->throttled_pelt_idle);
4473         /* The clock has been stopped for throttling */
4474         if (throttled == U64_MAX)
4475                 return;
4476 #endif
4477         now = u64_u32_load(rq->clock_pelt_idle);
4478         /*
4479          * Paired with _update_idle_rq_clock_pelt(). It ensures at the worst case
4480          * is observed the old clock_pelt_idle value and the new clock_idle,
4481          * which lead to an underestimation. The opposite would lead to an
4482          * overestimation.
4483          */
4484         smp_rmb();
4485         lut = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
4486
4487         now -= throttled;
4488         if (now < lut)
4489                 /*
4490                  * cfs_rq->avg.last_update_time is more recent than our
4491                  * estimation, let's use it.
4492                  */
4493                 now = lut;
4494         else
4495                 now += sched_clock_cpu(cpu_of(rq)) - u64_u32_load(rq->clock_idle);
4496
4497         __update_load_avg_blocked_se(now, se);
4498 }
4499 #else
4500 static void migrate_se_pelt_lag(struct sched_entity *se) {}
4501 #endif
4502
4503 /**
4504  * update_cfs_rq_load_avg - update the cfs_rq's load/util averages
4505  * @now: current time, as per cfs_rq_clock_pelt()
4506  * @cfs_rq: cfs_rq to update
4507  *
4508  * The cfs_rq avg is the direct sum of all its entities (blocked and runnable)
4509  * avg. The immediate corollary is that all (fair) tasks must be attached.
4510  *
4511  * cfs_rq->avg is used for task_h_load() and update_cfs_share() for example.
4512  *
4513  * Return: true if the load decayed or we removed load.
4514  *
4515  * Since both these conditions indicate a changed cfs_rq->avg.load we should
4516  * call update_tg_load_avg() when this function returns true.
4517  */
4518 static inline int
4519 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
4520 {
4521         unsigned long removed_load = 0, removed_util = 0, removed_runnable = 0;
4522         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
4523         int decayed = 0;
4524
4525         if (cfs_rq->removed.nr) {
4526                 unsigned long r;
4527                 u32 divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
4528
4529                 raw_spin_lock(&cfs_rq->removed.lock);
4530                 swap(cfs_rq->removed.util_avg, removed_util);
4531                 swap(cfs_rq->removed.load_avg, removed_load);
4532                 swap(cfs_rq->removed.runnable_avg, removed_runnable);
4533                 cfs_rq->removed.nr = 0;
4534                 raw_spin_unlock(&cfs_rq->removed.lock);
4535
4536                 r = removed_load;
4537                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
4538                 sub_positive(&sa->load_sum, r * divider);
4539                 /* See sa->util_sum below */
4540                 sa->load_sum = max_t(u32, sa->load_sum, sa->load_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4541
4542                 r = removed_util;
4543                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
4544                 sub_positive(&sa->util_sum, r * divider);
4545                 /*
4546                  * Because of rounding, se->util_sum might ends up being +1 more than
4547                  * cfs->util_sum. Although this is not a problem by itself, detaching
4548                  * a lot of tasks with the rounding problem between 2 updates of
4549                  * util_avg (~1ms) can make cfs->util_sum becoming null whereas
4550                  * cfs_util_avg is not.
4551                  * Check that util_sum is still above its lower bound for the new
4552                  * util_avg. Given that period_contrib might have moved since the last
4553                  * sync, we are only sure that util_sum must be above or equal to
4554                  *    util_avg * minimum possible divider
4555                  */
4556                 sa->util_sum = max_t(u32, sa->util_sum, sa->util_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4557
4558                 r = removed_runnable;
4559                 sub_positive(&sa->runnable_avg, r);
4560                 sub_positive(&sa->runnable_sum, r * divider);
4561                 /* See sa->util_sum above */
4562                 sa->runnable_sum = max_t(u32, sa->runnable_sum,
4563                                               sa->runnable_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4564
4565                 /*
4566                  * removed_runnable is the unweighted version of removed_load so we
4567                  * can use it to estimate removed_load_sum.
4568                  */
4569                 add_tg_cfs_propagate(cfs_rq,
4570                         -(long)(removed_runnable * divider) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT);
4571
4572                 decayed = 1;
4573         }
4574
4575         decayed |= __update_load_avg_cfs_rq(now, cfs_rq);
4576         u64_u32_store_copy(sa->last_update_time,
4577                            cfs_rq->last_update_time_copy,
4578                            sa->last_update_time);
4579         return decayed;
4580 }
4581
4582 /**
4583  * attach_entity_load_avg - attach this entity to its cfs_rq load avg
4584  * @cfs_rq: cfs_rq to attach to
4585  * @se: sched_entity to attach
4586  *
4587  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
4588  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
4589  */
4590 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4591 {
4592         /*
4593          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
4594          * See ___update_load_avg() for details.
4595          */
4596         u32 divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
4597
4598         /*
4599          * When we attach the @se to the @cfs_rq, we must align the decay
4600          * window because without that, really weird and wonderful things can
4601          * happen.
4602          *
4603          * XXX illustrate
4604          */
4605         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
4606         se->avg.period_contrib = cfs_rq->avg.period_contrib;
4607
4608         /*
4609          * Hell(o) Nasty stuff.. we need to recompute _sum based on the new
4610          * period_contrib. This isn't strictly correct, but since we're
4611          * entirely outside of the PELT hierarchy, nobody cares if we truncate
4612          * _sum a little.
4613          */
4614         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * divider;
4615
4616         se->avg.runnable_sum = se->avg.runnable_avg * divider;
4617
4618         se->avg.load_sum = se->avg.load_avg * divider;
4619         if (se_weight(se) < se->avg.load_sum)
4620                 se->avg.load_sum = div_u64(se->avg.load_sum, se_weight(se));
4621         else
4622                 se->avg.load_sum = 1;
4623
4624         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
4625         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
4626         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
4627         cfs_rq->avg.runnable_avg += se->avg.runnable_avg;
4628         cfs_rq->avg.runnable_sum += se->avg.runnable_sum;
4629
4630         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, se->avg.load_sum);
4631
4632         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
4633
4634         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
4635 }
4636
4637 /**
4638  * detach_entity_load_avg - detach this entity from its cfs_rq load avg
4639  * @cfs_rq: cfs_rq to detach from
4640  * @se: sched_entity to detach
4641  *
4642  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
4643  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
4644  */
4645 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4646 {
4647         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
4648         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
4649         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
4650         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
4651         cfs_rq->avg.util_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.util_sum,
4652                                           cfs_rq->avg.util_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4653
4654         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_avg, se->avg.runnable_avg);
4655         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_sum, se->avg.runnable_sum);
4656         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
4657         cfs_rq->avg.runnable_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.runnable_sum,
4658                                               cfs_rq->avg.runnable_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4659
4660         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, -se->avg.load_sum);
4661
4662         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
4663
4664         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
4665 }
4666
4667 /*
4668  * Optional action to be done while updating the load average
4669  */
4670 #define UPDATE_TG       0x1
4671 #define SKIP_AGE_LOAD   0x2
4672 #define DO_ATTACH       0x4
4673 #define DO_DETACH       0x8
4674
4675 /* Update task and its cfs_rq load average */
4676 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4677 {
4678         u64 now = cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
4679         int decayed;
4680
4681         /*
4682          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
4683          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
4684          */
4685         if (se->avg.last_update_time && !(flags & SKIP_AGE_LOAD))
4686                 __update_load_avg_se(now, cfs_rq, se);
4687
4688         decayed  = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
4689         decayed |= propagate_entity_load_avg(se);
4690
4691         if (!se->avg.last_update_time && (flags & DO_ATTACH)) {
4692
4693                 /*
4694                  * DO_ATTACH means we're here from enqueue_entity().
4695                  * !last_update_time means we've passed through
4696                  * migrate_task_rq_fair() indicating we migrated.
4697                  *
4698                  * IOW we're enqueueing a task on a new CPU.
4699                  */
4700                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
4701                 update_tg_load_avg(cfs_rq);
4702
4703         } else if (flags & DO_DETACH) {
4704                 /*
4705                  * DO_DETACH means we're here from dequeue_entity()
4706                  * and we are migrating task out of the CPU.
4707                  */
4708                 detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
4709                 update_tg_load_avg(cfs_rq);
4710         } else if (decayed) {
4711                 cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
4712
4713                 if (flags & UPDATE_TG)
4714                         update_tg_load_avg(cfs_rq);
4715         }
4716 }
4717
4718 /*
4719  * Synchronize entity load avg of dequeued entity without locking
4720  * the previous rq.
4721  */
4722 static void sync_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
4723 {
4724         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4725         u64 last_update_time;
4726
4727         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
4728         __update_load_avg_blocked_se(last_update_time, se);
4729 }
4730
4731 /*
4732  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
4733  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
4734  */
4735 static void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
4736 {
4737         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4738         unsigned long flags;
4739
4740         /*
4741          * tasks cannot exit without having gone through wake_up_new_task() ->
4742          * enqueue_task_fair() which will have added things to the cfs_rq,
4743          * so we can remove unconditionally.
4744          */
4745
4746         sync_entity_load_avg(se);
4747
4748         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_rq->removed.lock, flags);
4749         ++cfs_rq->removed.nr;
4750         cfs_rq->removed.util_avg        += se->avg.util_avg;
4751         cfs_rq->removed.load_avg        += se->avg.load_avg;
4752         cfs_rq->removed.runnable_avg    += se->avg.runnable_avg;
4753         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_rq->removed.lock, flags);
4754 }
4755
4756 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
4757 {
4758         return cfs_rq->avg.runnable_avg;
4759 }
4760
4761 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
4762 {
4763         return cfs_rq->avg.load_avg;
4764 }
4765
4766 static int newidle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf);
4767
4768 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
4769 {
4770         return READ_ONCE(p->se.avg.util_avg);
4771 }
4772
4773 static inline unsigned long _task_util_est(struct task_struct *p)
4774 {
4775         struct util_est ue = READ_ONCE(p->se.avg.util_est);
4776
4777         return max(ue.ewma, (ue.enqueued & ~UTIL_AVG_UNCHANGED));
4778 }
4779
4780 static inline unsigned long task_util_est(struct task_struct *p)
4781 {
4782         return max(task_util(p), _task_util_est(p));
4783 }
4784
4785 static inline void util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq,
4786                                     struct task_struct *p)
4787 {
4788         unsigned int enqueued;
4789
4790         if (!sched_feat(UTIL_EST))
4791                 return;
4792
4793         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
4794         enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
4795         enqueued += _task_util_est(p);
4796         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, enqueued);
4797
4798         trace_sched_util_est_cfs_tp(cfs_rq);
4799 }
4800
4801 static inline void util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq,
4802                                     struct task_struct *p)
4803 {
4804         unsigned int enqueued;
4805
4806         if (!sched_feat(UTIL_EST))
4807                 return;
4808
4809         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
4810         enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
4811         enqueued -= min_t(unsigned int, enqueued, _task_util_est(p));
4812         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, enqueued);
4813
4814         trace_sched_util_est_cfs_tp(cfs_rq);
4815 }
4816
4817 #define UTIL_EST_MARGIN (SCHED_CAPACITY_SCALE / 100)
4818
4819 /*
4820  * Check if a (signed) value is within a specified (unsigned) margin,
4821  * based on the observation that:
4822  *
4823  *     abs(x) < y := (unsigned)(x + y - 1) < (2 * y - 1)
4824  *
4825  * NOTE: this only works when value + margin < INT_MAX.
4826  */
4827 static inline bool within_margin(int value, int margin)
4828 {
4829         return ((unsigned int)(value + margin - 1) < (2 * margin - 1));
4830 }
4831
4832 static inline void util_est_update(struct cfs_rq *cfs_rq,
4833                                    struct task_struct *p,
4834                                    bool task_sleep)
4835 {
4836         long last_ewma_diff, last_enqueued_diff;
4837         struct util_est ue;
4838
4839         if (!sched_feat(UTIL_EST))
4840                 return;
4841
4842         /*
4843          * Skip update of task's estimated utilization when the task has not
4844          * yet completed an activation, e.g. being migrated.
4845          */
4846         if (!task_sleep)
4847                 return;
4848
4849         /*
4850          * If the PELT values haven't changed since enqueue time,
4851          * skip the util_est update.
4852          */
4853         ue = p->se.avg.util_est;
4854         if (ue.enqueued & UTIL_AVG_UNCHANGED)
4855                 return;
4856
4857         last_enqueued_diff = ue.enqueued;
4858
4859         /*
4860          * Reset EWMA on utilization increases, the moving average is used only
4861          * to smooth utilization decreases.
4862          */
4863         ue.enqueued = task_util(p);
4864         if (sched_feat(UTIL_EST_FASTUP)) {
4865                 if (ue.ewma < ue.enqueued) {
4866                         ue.ewma = ue.enqueued;
4867                         goto done;
4868                 }
4869         }
4870
4871         /*
4872          * Skip update of task's estimated utilization when its members are
4873          * already ~1% close to its last activation value.
4874          */
4875         last_ewma_diff = ue.enqueued - ue.ewma;
4876         last_enqueued_diff -= ue.enqueued;
4877         if (within_margin(last_ewma_diff, UTIL_EST_MARGIN)) {
4878                 if (!within_margin(last_enqueued_diff, UTIL_EST_MARGIN))
4879                         goto done;
4880
4881                 return;
4882         }
4883
4884         /*
4885          * To avoid overestimation of actual task utilization, skip updates if
4886          * we cannot grant there is idle time in this CPU.
4887          */
4888         if (task_util(p) > arch_scale_cpu_capacity(cpu_of(rq_of(cfs_rq))))
4889                 return;
4890
4891         /*
4892          * Update Task's estimated utilization
4893          *
4894          * When *p completes an activation we can consolidate another sample
4895          * of the task size. This is done by storing the current PELT value
4896          * as ue.enqueued and by using this value to update the Exponential
4897          * Weighted Moving Average (EWMA):
4898          *
4899          *  ewma(t) = w *  task_util(p) + (1-w) * ewma(t-1)
4900          *          = w *  task_util(p) +         ewma(t-1)  - w * ewma(t-1)
4901          *          = w * (task_util(p) -         ewma(t-1)) +     ewma(t-1)
4902          *          = w * (      last_ewma_diff            ) +     ewma(t-1)
4903          *          = w * (last_ewma_diff  +  ewma(t-1) / w)
4904          *
4905          * Where 'w' is the weight of new samples, which is configured to be
4906          * 0.25, thus making w=1/4 ( >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT)
4907          */
4908         ue.ewma <<= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
4909         ue.ewma  += last_ewma_diff;
4910         ue.ewma >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
4911 done:
4912         ue.enqueued |= UTIL_AVG_UNCHANGED;
4913         WRITE_ONCE(p->se.avg.util_est, ue);
4914
4915         trace_sched_util_est_se_tp(&p->se);
4916 }
4917
4918 static inline int util_fits_cpu(unsigned long util,
4919                                 unsigned long uclamp_min,
4920                                 unsigned long uclamp_max,
4921                                 int cpu)
4922 {
4923         unsigned long capacity_orig, capacity_orig_thermal;
4924         unsigned long capacity = capacity_of(cpu);
4925         bool fits, uclamp_max_fits;
4926
4927         /*
4928          * Check if the real util fits without any uclamp boost/cap applied.
4929          */
4930         fits = fits_capacity(util, capacity);
4931
4932         if (!uclamp_is_used())
4933                 return fits;
4934
4935         /*
4936          * We must use arch_scale_cpu_capacity() for comparing against uclamp_min and
4937          * uclamp_max. We only care about capacity pressure (by using
4938          * capacity_of()) for comparing against the real util.
4939          *
4940          * If a task is boosted to 1024 for example, we don't want a tiny
4941          * pressure to skew the check whether it fits a CPU or not.
4942          *
4943          * Similarly if a task is capped to arch_scale_cpu_capacity(little_cpu), it
4944          * should fit a little cpu even if there's some pressure.
4945          *
4946          * Only exception is for thermal pressure since it has a direct impact
4947          * on available OPP of the system.
4948          *
4949          * We honour it for uclamp_min only as a drop in performance level
4950          * could result in not getting the requested minimum performance level.
4951          *
4952          * For uclamp_max, we can tolerate a drop in performance level as the
4953          * goal is to cap the task. So it's okay if it's getting less.
4954          */
4955         capacity_orig = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
4956         capacity_orig_thermal = capacity_orig - arch_scale_thermal_pressure(cpu);
4957
4958         /*
4959          * We want to force a task to fit a cpu as implied by uclamp_max.
4960          * But we do have some corner cases to cater for..
4961          *
4962          *
4963          *                                 C=z
4964          *   |                             ___
4965          *   |                  C=y       |   |
4966          *   |_ _ _ _ _ _ _ _ _ ___ _ _ _ | _ | _ _ _ _ _  uclamp_max
4967          *   |      C=x        |   |      |   |
4968          *   |      ___        |   |      |   |
4969          *   |     |   |       |   |      |   |    (util somewhere in this region)
4970          *   |     |   |       |   |      |   |
4971          *   |     |   |       |   |      |   |
4972          *   +----------------------------------------
4973          *         cpu0        cpu1       cpu2
4974          *
4975          *   In the above example if a task is capped to a specific performance
4976          *   point, y, then when:
4977          *
4978          *   * util = 80% of x then it does not fit on cpu0 and should migrate
4979          *     to cpu1
4980          *   * util = 80% of y then it is forced to fit on cpu1 to honour
4981          *     uclamp_max request.
4982          *
4983          *   which is what we're enforcing here. A task always fits if
4984          *   uclamp_max <= capacity_orig. But when uclamp_max > capacity_orig,
4985          *   the normal upmigration rules should withhold still.
4986          *
4987          *   Only exception is when we are on max capacity, then we need to be
4988          *   careful not to block overutilized state. This is so because:
4989          *
4990          *     1. There's no concept of capping at max_capacity! We can't go
4991          *        beyond this performance level anyway.
4992          *     2. The system is being saturated when we're operating near
4993          *        max capacity, it doesn't make sense to block overutilized.
4994          */
4995         uclamp_max_fits = (capacity_orig == SCHED_CAPACITY_SCALE) && (uclamp_max == SCHED_CAPACITY_SCALE);
4996         uclamp_max_fits = !uclamp_max_fits && (uclamp_max <= capacity_orig);
4997         fits = fits || uclamp_max_fits;
4998
4999         /*
5000          *
5001          *                                 C=z
5002          *   |                             ___       (region a, capped, util >= uclamp_max)
5003          *   |                  C=y       |   |
5004          *   |_ _ _ _ _ _ _ _ _ ___ _ _ _ | _ | _ _ _ _ _ uclamp_max
5005          *   |      C=x        |   |      |   |
5006          *   |      ___        |   |      |   |      (region b, uclamp_min <= util <= uclamp_max)
5007          *   |_ _ _|_ _|_ _ _ _| _ | _ _ _| _ | _ _ _ _ _ uclamp_min
5008          *   |     |   |       |   |      |   |
5009          *   |     |   |       |   |      |   |      (region c, boosted, util < uclamp_min)
5010          *   +----------------------------------------
5011          *         cpu0        cpu1       cpu2
5012          *
5013          * a) If util > uclamp_max, then we're capped, we don't care about
5014          *    actual fitness value here. We only care if uclamp_max fits
5015          *    capacity without taking margin/pressure into account.
5016          *    See comment above.
5017          *
5018          * b) If uclamp_min <= util <= uclamp_max, then the normal
5019          *    fits_capacity() rules apply. Except we need to ensure that we
5020          *    enforce we remain within uclamp_max, see comment above.
5021          *
5022          * c) If util < uclamp_min, then we are boosted. Same as (b) but we
5023          *    need to take into account the boosted value fits the CPU without
5024          *    taking margin/pressure into account.
5025          *
5026          * Cases (a) and (b) are handled in the 'fits' variable already. We
5027          * just need to consider an extra check for case (c) after ensuring we
5028          * handle the case uclamp_min > uclamp_max.
5029          */
5030         uclamp_min = min(uclamp_min, uclamp_max);
5031         if (fits && (util < uclamp_min) && (uclamp_min > capacity_orig_thermal))
5032                 return -1;
5033
5034         return fits;
5035 }
5036
5037 static inline int task_fits_cpu(struct task_struct *p, int cpu)
5038 {
5039         unsigned long uclamp_min = uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MIN);
5040         unsigned long uclamp_max = uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MAX);
5041         unsigned long util = task_util_est(p);
5042         /*
5043          * Return true only if the cpu fully fits the task requirements, which
5044          * include the utilization but also the performance hints.
5045          */
5046         return (util_fits_cpu(util, uclamp_min, uclamp_max, cpu) > 0);
5047 }
5048
5049 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq)
5050 {
5051         if (!sched_asym_cpucap_active())
5052                 return;
5053
5054         if (!p || p->nr_cpus_allowed == 1) {
5055                 rq->misfit_task_load = 0;
5056                 return;
5057         }
5058
5059         if (task_fits_cpu(p, cpu_of(rq))) {
5060                 rq->misfit_task_load = 0;
5061                 return;
5062         }
5063
5064         /*
5065          * Make sure that misfit_task_load will not be null even if
5066          * task_h_load() returns 0.
5067          */
5068         rq->misfit_task_load = max_t(unsigned long, task_h_load(p), 1);
5069 }
5070
5071 #else /* CONFIG_SMP */
5072
5073 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
5074 {
5075         return !cfs_rq->nr_running;
5076 }
5077
5078 #define UPDATE_TG       0x0
5079 #define SKIP_AGE_LOAD   0x0
5080 #define DO_ATTACH       0x0
5081 #define DO_DETACH       0x0
5082
5083 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int not_used1)
5084 {
5085         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
5086 }
5087
5088 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
5089
5090 static inline void
5091 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
5092 static inline void
5093 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
5094
5095 static inline int newidle_balance(struct rq *rq, struct rq_flags *rf)
5096 {
5097         return 0;
5098 }
5099
5100 static inline void
5101 util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
5102
5103 static inline void
5104 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
5105
5106 static inline void
5107 util_est_update(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p,
5108                 bool task_sleep) {}
5109 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq) {}
5110
5111 #endif /* CONFIG_SMP */
5112
5113 static void
5114 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
5115 {
5116         u64 vslice, vruntime = avg_vruntime(cfs_rq);
5117         s64 lag = 0;
5118
5119         se->slice = sysctl_sched_base_slice;
5120         vslice = calc_delta_fair(se->slice, se);
5121
5122         /*
5123          * Due to how V is constructed as the weighted average of entities,
5124          * adding tasks with positive lag, or removing tasks with negative lag
5125          * will move 'time' backwards, this can screw around with the lag of
5126          * other tasks.
5127          *
5128          * EEVDF: placement strategy #1 / #2
5129          */
5130         if (sched_feat(PLACE_LAG) && cfs_rq->nr_running) {
5131                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
5132                 unsigned long load;
5133
5134                 lag = se->vlag;
5135
5136                 /*
5137                  * If we want to place a task and preserve lag, we have to
5138                  * consider the effect of the new entity on the weighted
5139                  * average and compensate for this, otherwise lag can quickly
5140                  * evaporate.
5141                  *
5142                  * Lag is defined as:
5143                  *
5144                  *   lag_i = S - s_i = w_i * (V - v_i)
5145                  *
5146                  * To avoid the 'w_i' term all over the place, we only track
5147                  * the virtual lag:
5148                  *
5149                  *   vl_i = V - v_i <=> v_i = V - vl_i
5150                  *
5151                  * And we take V to be the weighted average of all v:
5152                  *
5153                  *   V = (\Sum w_j*v_j) / W
5154                  *
5155                  * Where W is: \Sum w_j
5156                  *
5157                  * Then, the weighted average after adding an entity with lag
5158                  * vl_i is given by:
5159                  *
5160                  *   V' = (\Sum w_j*v_j + w_i*v_i) / (W + w_i)
5161                  *      = (W*V + w_i*(V - vl_i)) / (W + w_i)
5162                  *      = (W*V + w_i*V - w_i*vl_i) / (W + w_i)
5163                  *      = (V*(W + w_i) - w_i*l) / (W + w_i)
5164                  *      = V - w_i*vl_i / (W + w_i)
5165                  *
5166                  * And the actual lag after adding an entity with vl_i is:
5167                  *
5168                  *   vl'_i = V' - v_i
5169                  *         = V - w_i*vl_i / (W + w_i) - (V - vl_i)
5170                  *         = vl_i - w_i*vl_i / (W + w_i)
5171                  *
5172                  * Which is strictly less than vl_i. So in order to preserve lag
5173                  * we should inflate the lag before placement such that the
5174                  * effective lag after placement comes out right.
5175                  *
5176                  * As such, invert the above relation for vl'_i to get the vl_i
5177                  * we need to use such that the lag after placement is the lag
5178                  * we computed before dequeue.
5179                  *
5180                  *   vl'_i = vl_i - w_i*vl_i / (W + w_i)
5181                  *         = ((W + w_i)*vl_i - w_i*vl_i) / (W + w_i)
5182                  *
5183                  *   (W + w_i)*vl'_i = (W + w_i)*vl_i - w_i*vl_i
5184                  *                   = W*vl_i
5185                  *
5186                  *   vl_i = (W + w_i)*vl'_i / W
5187                  */
5188                 load = cfs_rq->avg_load;
5189                 if (curr && curr->on_rq)
5190                         load += scale_load_down(curr->load.weight);
5191
5192                 lag *= load + scale_load_down(se->load.weight);
5193                 if (WARN_ON_ONCE(!load))
5194                         load = 1;
5195                 lag = div_s64(lag, load);
5196         }
5197
5198         se->vruntime = vruntime - lag;
5199
5200         /*
5201          * When joining the competition; the exisiting tasks will be,
5202          * on average, halfway through their slice, as such start tasks
5203          * off with half a slice to ease into the competition.
5204          */
5205         if (sched_feat(PLACE_DEADLINE_INITIAL) && (flags & ENQUEUE_INITIAL))
5206                 vslice /= 2;
5207
5208         /*
5209          * EEVDF: vd_i = ve_i + r_i/w_i
5210          */
5211         se->deadline = se->vruntime + vslice;
5212 }
5213
5214 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
5215 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq);
5216
5217 static inline bool cfs_bandwidth_used(void);
5218
5219 static void
5220 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
5221 {
5222         bool curr = cfs_rq->curr == se;
5223
5224         /*
5225          * If we're the current task, we must renormalise before calling
5226          * update_curr().
5227          */
5228         if (curr)
5229                 place_entity(cfs_rq, se, flags);
5230
5231         update_curr(cfs_rq);
5232
5233         /*
5234          * When enqueuing a sched_entity, we must:
5235          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
5236          *   - For group_entity, update its runnable_weight to reflect the new
5237          *     h_nr_running of its group cfs_rq.
5238          *   - For group_entity, update its weight to reflect the new share of
5239          *     its group cfs_rq
5240          *   - Add its new weight to cfs_rq->load.weight
5241          */
5242         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG | DO_ATTACH);
5243         se_update_runnable(se);
5244         /*
5245          * XXX update_load_avg() above will have attached us to the pelt sum;
5246          * but update_cfs_group() here will re-adjust the weight and have to
5247          * undo/redo all that. Seems wasteful.
5248          */
5249         update_cfs_group(se);
5250
5251         /*
5252          * XXX now that the entity has been re-weighted, and it's lag adjusted,
5253          * we can place the entity.
5254          */
5255         if (!curr)
5256                 place_entity(cfs_rq, se, flags);
5257
5258         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
5259
5260         /* Entity has migrated, no longer consider this task hot */
5261         if (flags & ENQUEUE_MIGRATED)
5262                 se->exec_start = 0;
5263
5264         check_schedstat_required();
5265         update_stats_enqueue_fair(cfs_rq, se, flags);
5266         if (!curr)
5267                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
5268         se->on_rq = 1;
5269
5270         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
5271                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
5272                 if (!throttled_hierarchy(cfs_rq)) {
5273                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
5274                 } else {
5275 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
5276                         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5277
5278                         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq) && !cfs_rq->throttled_clock)
5279                                 cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
5280                         if (!cfs_rq->throttled_clock_self)
5281                                 cfs_rq->throttled_clock_self = rq_clock(rq);
5282 #endif
5283                 }
5284         }
5285 }
5286
5287 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
5288 {
5289         for_each_sched_entity(se) {
5290                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5291                 if (cfs_rq->next != se)
5292                         break;
5293
5294                 cfs_rq->next = NULL;
5295         }
5296 }
5297
5298 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
5299 {
5300         if (cfs_rq->next == se)
5301                 __clear_buddies_next(se);
5302 }
5303
5304 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
5305
5306 static void
5307 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
5308 {
5309         int action = UPDATE_TG;
5310
5311         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)))
5312                 action |= DO_DETACH;
5313
5314         /*
5315          * Update run-time statistics of the 'current'.
5316          */
5317         update_curr(cfs_rq);
5318
5319         /*
5320          * When dequeuing a sched_entity, we must:
5321          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
5322          *   - For group_entity, update its runnable_weight to reflect the new
5323          *     h_nr_running of its group cfs_rq.
5324          *   - Subtract its previous weight from cfs_rq->load.weight.
5325          *   - For group entity, update its weight to reflect the new share
5326          *     of its group cfs_rq.
5327          */
5328         update_load_avg(cfs_rq, se, action);
5329         se_update_runnable(se);
5330
5331         update_stats_dequeue_fair(cfs_rq, se, flags);
5332
5333         clear_buddies(cfs_rq, se);
5334
5335         update_entity_lag(cfs_rq, se);
5336         if (se != cfs_rq->curr)
5337                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
5338         se->on_rq = 0;
5339         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
5340
5341         /* return excess runtime on last dequeue */
5342         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
5343
5344         update_cfs_group(se);
5345
5346         /*
5347          * Now advance min_vruntime if @se was the entity holding it back,
5348          * except when: DEQUEUE_SAVE && !DEQUEUE_MOVE, in this case we'll be
5349          * put back on, and if we advance min_vruntime, we'll be placed back
5350          * further than we started -- ie. we'll be penalized.
5351          */
5352         if ((flags & (DEQUEUE_SAVE | DEQUEUE_MOVE)) != DEQUEUE_SAVE)
5353                 update_min_vruntime(cfs_rq);
5354
5355         if (cfs_rq->nr_running == 0)
5356                 update_idle_cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
5357 }
5358
5359 static void
5360 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
5361 {
5362         clear_buddies(cfs_rq, se);
5363
5364         /* 'current' is not kept within the tree. */
5365         if (se->on_rq) {
5366                 /*
5367                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
5368                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
5369                  * runqueue.
5370                  */
5371                 update_stats_wait_end_fair(cfs_rq, se);
5372                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
5373                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5374                 /*
5375                  * HACK, stash a copy of deadline at the point of pick in vlag,
5376                  * which isn't used until dequeue.
5377                  */
5378                 se->vlag = se->deadline;
5379         }
5380
5381         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
5382         cfs_rq->curr = se;
5383
5384         /*
5385          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
5386          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
5387          * when there are only lesser-weight tasks around):
5388          */
5389         if (schedstat_enabled() &&
5390             rq_of(cfs_rq)->cfs.load.weight >= 2*se->load.weight) {
5391                 struct sched_statistics *stats;
5392
5393                 stats = __schedstats_from_se(se);
5394                 __schedstat_set(stats->slice_max,
5395                                 max((u64)stats->slice_max,
5396                                     se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime));
5397         }
5398
5399         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
5400 }
5401
5402 /*
5403  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
5404  * 1) keep things fair between processes/task groups
5405  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
5406  * 3) pick the "last" process, for cache locality
5407  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
5408  */
5409 static struct sched_entity *
5410 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
5411 {
5412         /*
5413          * Enabling NEXT_BUDDY will affect latency but not fairness.
5414          */
5415         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) &&
5416             cfs_rq->next && entity_eligible(cfs_rq, cfs_rq->next))
5417                 return cfs_rq->next;
5418
5419         return pick_eevdf(cfs_rq);
5420 }
5421
5422 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
5423
5424 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
5425 {
5426         /*
5427          * If still on the runqueue then deactivate_task()
5428          * was not called and update_curr() has to be done:
5429          */
5430         if (prev->on_rq)
5431                 update_curr(cfs_rq);
5432
5433         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
5434         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
5435
5436         if (prev->on_rq) {
5437                 update_stats_wait_start_fair(cfs_rq, prev);
5438                 /* Put 'current' back into the tree. */
5439                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
5440                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
5441                 update_load_avg(cfs_rq, prev, 0);
5442         }
5443         cfs_rq->curr = NULL;
5444 }
5445
5446 static void
5447 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
5448 {
5449         /*
5450          * Update run-time statistics of the 'current'.
5451          */
5452         update_curr(cfs_rq);
5453
5454         /*
5455          * Ensure that runnable average is periodically updated.
5456          */
5457         update_load_avg(cfs_rq, curr, UPDATE_TG);
5458         update_cfs_group(curr);
5459
5460 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
5461         /*
5462          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
5463          * validating it and just reschedule.
5464          */
5465         if (queued) {
5466                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
5467                 return;
5468         }
5469         /*
5470          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
5471          */
5472         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
5473                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
5474                 return;
5475 #endif
5476 }
5477
5478
5479 /**************************************************
5480  * CFS bandwidth control machinery
5481  */
5482
5483 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
5484
5485 #ifdef CONFIG_JUMP_LABEL
5486 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
5487
5488 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
5489 {
5490         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
5491 }
5492
5493 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
5494 {
5495         static_key_slow_inc_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
5496 }
5497
5498 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
5499 {
5500         static_key_slow_dec_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
5501 }
5502 #else /* CONFIG_JUMP_LABEL */
5503 static bool cfs_bandwidth_used(void)
5504 {
5505         return true;
5506 }
5507
5508 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
5509 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
5510 #endif /* CONFIG_JUMP_LABEL */
5511
5512 /*
5513  * default period for cfs group bandwidth.
5514  * default: 0.1s, units: nanoseconds
5515  */
5516 static inline u64 default_cfs_period(void)
5517 {
5518         return 100000000ULL;
5519 }
5520
5521 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
5522 {
5523         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
5524 }
5525
5526 /*
5527  * Replenish runtime according to assigned quota. We use sched_clock_cpu
5528  * directly instead of rq->clock to avoid adding additional synchronization
5529  * around rq->lock.
5530  *
5531  * requires cfs_b->lock
5532  */
5533 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5534 {
5535         s64 runtime;
5536
5537         if (unlikely(cfs_b->quota == RUNTIME_INF))
5538                 return;
5539
5540         cfs_b->runtime += cfs_b->quota;
5541         runtime = cfs_b->runtime_snap - cfs_b->runtime;
5542         if (runtime > 0) {
5543                 cfs_b->burst_time += runtime;
5544                 cfs_b->nr_burst++;
5545         }
5546
5547         cfs_b->runtime = min(cfs_b->runtime, cfs_b->quota + cfs_b->burst);
5548         cfs_b->runtime_snap = cfs_b->runtime;
5549 }
5550
5551 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
5552 {
5553         return &tg->cfs_bandwidth;
5554 }
5555
5556 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
5557 static int __assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
5558                                    struct cfs_rq *cfs_rq, u64 target_runtime)
5559 {
5560         u64 min_amount, amount = 0;
5561
5562         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
5563
5564         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
5565         min_amount = target_runtime - cfs_rq->runtime_remaining;
5566
5567         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
5568                 amount = min_amount;
5569         else {
5570                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
5571
5572                 if (cfs_b->runtime > 0) {
5573                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
5574                         cfs_b->runtime -= amount;
5575                         cfs_b->idle = 0;
5576                 }
5577         }
5578
5579         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
5580
5581         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
5582 }
5583
5584 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
5585 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5586 {
5587         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
5588         int ret;
5589
5590         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5591         ret = __assign_cfs_rq_runtime(cfs_b, cfs_rq, sched_cfs_bandwidth_slice());
5592         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5593
5594         return ret;
5595 }
5596
5597 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
5598 {
5599         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
5600         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
5601
5602         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
5603                 return;
5604
5605         if (cfs_rq->throttled)
5606                 return;
5607         /*
5608          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
5609          * hierarchy can be throttled
5610          */
5611         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
5612                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
5613 }
5614
5615 static __always_inline
5616 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
5617 {
5618         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
5619                 return;
5620
5621         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
5622 }
5623
5624 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
5625 {
5626         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
5627 }
5628
5629 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
5630 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
5631 {
5632         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
5633 }
5634
5635 /*
5636  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
5637  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
5638  * load-balance operations.
5639  */
5640 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
5641                                     int src_cpu, int dest_cpu)
5642 {
5643         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
5644
5645         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
5646         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
5647
5648         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
5649                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
5650 }
5651
5652 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
5653 {
5654         struct rq *rq = data;
5655         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5656
5657         cfs_rq->throttle_count--;
5658         if (!cfs_rq->throttle_count) {
5659                 cfs_rq->throttled_clock_pelt_time += rq_clock_pelt(rq) -
5660                                              cfs_rq->throttled_clock_pelt;
5661
5662                 /* Add cfs_rq with load or one or more already running entities to the list */
5663                 if (!cfs_rq_is_decayed(cfs_rq))
5664                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
5665
5666                 if (cfs_rq->throttled_clock_self) {
5667                         u64 delta = rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock_self;
5668
5669                         cfs_rq->throttled_clock_self = 0;
5670
5671                         if (SCHED_WARN_ON((s64)delta < 0))
5672                                 delta = 0;
5673
5674                         cfs_rq->throttled_clock_self_time += delta;
5675                 }
5676         }
5677
5678         return 0;
5679 }
5680
5681 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
5682 {
5683         struct rq *rq = data;
5684         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5685
5686         /* group is entering throttled state, stop time */
5687         if (!cfs_rq->throttle_count) {
5688                 cfs_rq->throttled_clock_pelt = rq_clock_pelt(rq);
5689                 list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
5690
5691                 SCHED_WARN_ON(cfs_rq->throttled_clock_self);
5692                 if (cfs_rq->nr_running)
5693                         cfs_rq->throttled_clock_self = rq_clock(rq);
5694         }
5695         cfs_rq->throttle_count++;
5696
5697         return 0;
5698 }
5699
5700 static bool throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
5701 {
5702         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5703         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
5704         struct sched_entity *se;
5705         long task_delta, idle_task_delta, dequeue = 1;
5706
5707         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5708         /* This will start the period timer if necessary */
5709         if (__assign_cfs_rq_runtime(cfs_b, cfs_rq, 1)) {
5710                 /*
5711                  * We have raced with bandwidth becoming available, and if we
5712                  * actually throttled the timer might not unthrottle us for an
5713                  * entire period. We additionally needed to make sure that any
5714                  * subsequent check_cfs_rq_runtime calls agree not to throttle
5715                  * us, as we may commit to do cfs put_prev+pick_next, so we ask
5716                  * for 1ns of runtime rather than just check cfs_b.
5717                  */
5718                 dequeue = 0;
5719         } else {
5720                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->throttled_list,
5721                                   &cfs_b->throttled_cfs_rq);
5722         }
5723         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5724
5725         if (!dequeue)
5726                 return false;  /* Throttle no longer required. */
5727
5728         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
5729
5730         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
5731         rcu_read_lock();
5732         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
5733         rcu_read_unlock();
5734
5735         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5736         idle_task_delta = cfs_rq->idle_h_nr_running;
5737         for_each_sched_entity(se) {
5738                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
5739                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
5740                 if (!se->on_rq)
5741                         goto done;
5742
5743                 dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
5744
5745                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
5746                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5747
5748                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
5749                 qcfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_task_delta;
5750
5751                 if (qcfs_rq->load.weight) {
5752                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
5753                         se = parent_entity(se);
5754                         break;
5755                 }
5756         }
5757
5758         for_each_sched_entity(se) {
5759                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
5760                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
5761                 if (!se->on_rq)
5762                         goto done;
5763
5764                 update_load_avg(qcfs_rq, se, 0);
5765                 se_update_runnable(se);
5766
5767                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
5768                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5769
5770                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
5771                 qcfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_task_delta;
5772         }
5773
5774         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
5775         sub_nr_running(rq, task_delta);
5776
5777 done:
5778         /*
5779          * Note: distribution will already see us throttled via the
5780          * throttled-list.  rq->lock protects completion.
5781          */
5782         cfs_rq->throttled = 1;
5783         SCHED_WARN_ON(cfs_rq->throttled_clock);
5784         if (cfs_rq->nr_running)
5785                 cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
5786         return true;
5787 }
5788
5789 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
5790 {
5791         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5792         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
5793         struct sched_entity *se;
5794         long task_delta, idle_task_delta;
5795
5796         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
5797
5798         cfs_rq->throttled = 0;
5799
5800         update_rq_clock(rq);
5801
5802         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5803         if (cfs_rq->throttled_clock) {
5804                 cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
5805                 cfs_rq->throttled_clock = 0;
5806         }
5807         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
5808         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5809
5810         /* update hierarchical throttle state */
5811         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
5812
5813         if (!cfs_rq->load.weight) {
5814                 if (!cfs_rq->on_list)
5815                         return;
5816                 /*
5817                  * Nothing to run but something to decay (on_list)?
5818                  * Complete the branch.
5819                  */
5820                 for_each_sched_entity(se) {
5821                         if (list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq_of(se)))
5822                                 break;
5823                 }
5824                 goto unthrottle_throttle;
5825         }
5826
5827         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5828         idle_task_delta = cfs_rq->idle_h_nr_running;
5829         for_each_sched_entity(se) {
5830                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
5831
5832                 if (se->on_rq)
5833                         break;
5834                 enqueue_entity(qcfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
5835
5836                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
5837                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5838
5839                 qcfs_rq->h_nr_running += task_delta;
5840                 qcfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
5841
5842                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5843                 if (cfs_rq_throttled(qcfs_rq))
5844                         goto unthrottle_throttle;
5845         }
5846
5847         for_each_sched_entity(se) {
5848                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
5849
5850                 update_load_avg(qcfs_rq, se, UPDATE_TG);
5851                 se_update_runnable(se);
5852
5853                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
5854                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5855
5856                 qcfs_rq->h_nr_running += task_delta;
5857                 qcfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
5858
5859                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5860                 if (cfs_rq_throttled(qcfs_rq))
5861                         goto unthrottle_throttle;
5862         }
5863
5864         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
5865         add_nr_running(rq, task_delta);
5866
5867 unthrottle_throttle:
5868         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
5869
5870         /* Determine whether we need to wake up potentially idle CPU: */
5871         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
5872                 resched_curr(rq);
5873 }
5874
5875 #ifdef CONFIG_SMP
5876 static void __cfsb_csd_unthrottle(void *arg)
5877 {
5878         struct cfs_rq *cursor, *tmp;
5879         struct rq *rq = arg;
5880         struct rq_flags rf;
5881
5882         rq_lock(rq, &rf);
5883
5884         /*
5885          * Iterating over the list can trigger several call to
5886          * update_rq_clock() in unthrottle_cfs_rq().
5887          * Do it once and skip the potential next ones.
5888          */
5889         update_rq_clock(rq);
5890         rq_clock_start_loop_update(rq);
5891
5892         /*
5893          * Since we hold rq lock we're safe from concurrent manipulation of
5894          * the CSD list. However, this RCU critical section annotates the
5895          * fact that we pair with sched_free_group_rcu(), so that we cannot
5896          * race with group being freed in the window between removing it
5897          * from the list and advancing to the next entry in the list.
5898          */
5899         rcu_read_lock();
5900
5901         list_for_each_entry_safe(cursor, tmp, &rq->cfsb_csd_list,
5902                                  throttled_csd_list) {
5903                 list_del_init(&cursor->throttled_csd_list);
5904
5905                 if (cfs_rq_throttled(cursor))
5906                         unthrottle_cfs_rq(cursor);
5907         }
5908
5909         rcu_read_unlock();
5910
5911         rq_clock_stop_loop_update(rq);
5912         rq_unlock(rq, &rf);
5913 }
5914
5915 static inline void __unthrottle_cfs_rq_async(struct cfs_rq *cfs_rq)
5916 {
5917         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5918         bool first;
5919
5920         if (rq == this_rq()) {
5921                 unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
5922                 return;
5923         }
5924
5925         /* Already enqueued */
5926         if (SCHED_WARN_ON(!list_empty(&cfs_rq->throttled_csd_list)))
5927                 return;
5928
5929         first = list_empty(&rq->cfsb_csd_list);
5930         list_add_tail(&cfs_rq->throttled_csd_list, &rq->cfsb_csd_list);
5931         if (first)
5932                 smp_call_function_single_async(cpu_of(rq), &rq->cfsb_csd);
5933 }
5934 #else
5935 static inline void __unthrottle_cfs_rq_async(struct cfs_rq *cfs_rq)
5936 {
5937         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
5938 }
5939 #endif
5940
5941 static void unthrottle_cfs_rq_async(struct cfs_rq *cfs_rq)
5942 {
5943         lockdep_assert_rq_held(rq_of(cfs_rq));
5944
5945         if (SCHED_WARN_ON(!cfs_rq_throttled(cfs_rq) ||
5946             cfs_rq->runtime_remaining <= 0))
5947                 return;
5948
5949         __unthrottle_cfs_rq_async(cfs_rq);
5950 }
5951
5952 static bool distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5953 {
5954         int this_cpu = smp_processor_id();
5955         u64 runtime, remaining = 1;
5956         bool throttled = false;
5957         struct cfs_rq *cfs_rq, *tmp;
5958         struct rq_flags rf;
5959         struct rq *rq;
5960         LIST_HEAD(local_unthrottle);
5961
5962         rcu_read_lock();
5963         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
5964                                 throttled_list) {
5965                 rq = rq_of(cfs_rq);
5966
5967                 if (!remaining) {
5968                         throttled = true;
5969                         break;
5970                 }
5971
5972                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
5973                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5974                         goto next;
5975
5976                 /* Already queued for async unthrottle */
5977                 if (!list_empty(&cfs_rq->throttled_csd_list))
5978                         goto next;
5979
5980                 /* By the above checks, this should never be true */
5981                 SCHED_WARN_ON(cfs_rq->runtime_remaining > 0);
5982
5983                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5984                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
5985                 if (runtime > cfs_b->runtime)
5986                         runtime = cfs_b->runtime;
5987                 cfs_b->runtime -= runtime;
5988                 remaining = cfs_b->runtime;
5989                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5990
5991                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
5992
5993                 /* we check whether we're throttled above */
5994                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0) {
5995                         if (cpu_of(rq) != this_cpu) {
5996                                 unthrottle_cfs_rq_async(cfs_rq);
5997                         } else {
5998                                 /*
5999                                  * We currently only expect to be unthrottling
6000                                  * a single cfs_rq locally.
6001                                  */
6002                                 SCHED_WARN_ON(!list_empty(&local_unthrottle));
6003                                 list_add_tail(&cfs_rq->throttled_csd_list,
6004                                               &local_unthrottle);
6005                         }
6006                 } else {
6007                         throttled = true;
6008                 }
6009
6010 next:
6011                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
6012         }
6013
6014         list_for_each_entry_safe(cfs_rq, tmp, &local_unthrottle,
6015                                  throttled_csd_list) {
6016                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
6017
6018                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
6019
6020                 list_del_init(&cfs_rq->throttled_csd_list);
6021
6022                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6023                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
6024
6025                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
6026         }
6027         SCHED_WARN_ON(!list_empty(&local_unthrottle));
6028
6029         rcu_read_unlock();
6030
6031         return throttled;
6032 }
6033
6034 /*
6035  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
6036  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
6037  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
6038  * used to track this state.
6039  */
6040 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun, unsigned long flags)
6041 {
6042         int throttled;
6043
6044         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
6045         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
6046                 goto out_deactivate;
6047
6048         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
6049         cfs_b->nr_periods += overrun;
6050
6051         /* Refill extra burst quota even if cfs_b->idle */
6052         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
6053
6054         /*
6055          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
6056          * we're going inactive then everything else can be deferred
6057          */
6058         if (cfs_b->idle && !throttled)
6059                 goto out_deactivate;
6060
6061         if (!throttled) {
6062                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
6063                 cfs_b->idle = 1;
6064                 return 0;
6065         }
6066
6067         /* account preceding periods in which throttling occurred */
6068         cfs_b->nr_throttled += overrun;
6069
6070         /*
6071          * This check is repeated as we release cfs_b->lock while we unthrottle.
6072          */
6073         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
6074                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
6075                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
6076                 throttled = distribute_cfs_runtime(cfs_b);
6077                 raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
6078         }
6079
6080         /*
6081          * While we are ensured activity in the period following an
6082          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
6083          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
6084          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
6085          */
6086         cfs_b->idle = 0;
6087
6088         return 0;
6089
6090 out_deactivate:
6091         return 1;
6092 }
6093
6094 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
6095 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
6096 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
6097 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
6098 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
6099 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
6100
6101 /*
6102  * Are we near the end of the current quota period?
6103  *
6104  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
6105  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
6106  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
6107  */
6108 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
6109 {
6110         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
6111         s64 remaining;
6112
6113         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
6114         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
6115                 return 1;
6116
6117         /* is a quota refresh about to occur? */
6118         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
6119         if (remaining < (s64)min_expire)
6120                 return 1;
6121
6122         return 0;
6123 }
6124
6125 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
6126 {
6127         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
6128
6129         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
6130         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
6131                 return;
6132
6133         /* don't push forwards an existing deferred unthrottle */
6134         if (cfs_b->slack_started)
6135                 return;
6136         cfs_b->slack_started = true;
6137
6138         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
6139                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
6140                         HRTIMER_MODE_REL);
6141 }
6142
6143 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
6144 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
6145 {
6146         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
6147         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
6148
6149         if (slack_runtime <= 0)
6150                 return;
6151
6152         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
6153         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF) {
6154                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
6155
6156                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
6157                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
6158                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
6159                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
6160         }
6161         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
6162
6163         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
6164         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
6165 }
6166
6167 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
6168 {
6169         if (!cfs_bandwidth_used())
6170                 return;
6171
6172         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
6173                 return;
6174
6175         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
6176 }
6177
6178 /*
6179  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
6180  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
6181  */
6182 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
6183 {
6184         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
6185         unsigned long flags;
6186
6187         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
6188         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
6189         cfs_b->slack_started = false;
6190
6191         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
6192                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
6193                 return;
6194         }
6195
6196         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
6197                 runtime = cfs_b->runtime;
6198
6199         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
6200
6201         if (!runtime)
6202                 return;
6203
6204         distribute_cfs_runtime(cfs_b);
6205 }
6206
6207 /*
6208  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
6209  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
6210  * runtime as update_curr() throttling can not trigger until it's on-rq.
6211  */
6212 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
6213 {
6214         if (!cfs_bandwidth_used())
6215                 return;
6216
6217         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
6218         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
6219                 return;
6220
6221         /* ensure the group is not already throttled */
6222         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6223                 return;
6224
6225         /* update runtime allocation */
6226         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
6227         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
6228                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
6229 }
6230
6231 static void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu)
6232 {
6233         struct cfs_rq *pcfs_rq, *cfs_rq;
6234
6235         if (!cfs_bandwidth_used())
6236                 return;
6237
6238         if (!tg->parent)
6239                 return;
6240
6241         cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
6242         pcfs_rq = tg->parent->cfs_rq[cpu];
6243
6244         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
6245         cfs_rq->throttled_clock_pelt = rq_clock_pelt(cpu_rq(cpu));
6246 }
6247
6248 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
6249 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
6250 {
6251         if (!cfs_bandwidth_used())
6252                 return false;
6253
6254         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
6255                 return false;
6256
6257         /*
6258          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
6259          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
6260          */
6261         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6262                 return true;
6263
6264         return throttle_cfs_rq(cfs_rq);
6265 }
6266
6267 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
6268 {
6269         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
6270                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
6271
6272         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
6273
6274         return HRTIMER_NORESTART;
6275 }
6276
6277 extern const u64 max_cfs_quota_period;
6278
6279 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
6280 {
6281         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
6282                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
6283         unsigned long flags;
6284         int overrun;
6285         int idle = 0;
6286         int count = 0;
6287
6288         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
6289         for (;;) {
6290                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
6291                 if (!overrun)
6292                         break;
6293
6294                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun, flags);
6295
6296                 if (++count > 3) {
6297                         u64 new, old = ktime_to_ns(cfs_b->period);
6298
6299                         /*
6300                          * Grow period by a factor of 2 to avoid losing precision.
6301                          * Precision loss in the quota/period ratio can cause __cfs_schedulable
6302                          * to fail.
6303                          */
6304                         new = old * 2;
6305                         if (new < max_cfs_quota_period) {
6306                                 cfs_b->period = ns_to_ktime(new);
6307                                 cfs_b->quota *= 2;
6308                                 cfs_b->burst *= 2;
6309
6310                                 pr_warn_ratelimited(
6311         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, scaling up (new cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
6312                                         smp_processor_id(),
6313                                         div_u64(new, NSEC_PER_USEC),
6314                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
6315                         } else {
6316                                 pr_warn_ratelimited(
6317         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, but cannot scale up without losing precision (cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
6318                                         smp_processor_id(),
6319                                         div_u64(old, NSEC_PER_USEC),
6320                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
6321                         }
6322
6323                         /* reset count so we don't come right back in here */
6324                         count = 0;
6325                 }
6326         }
6327         if (idle)
6328                 cfs_b->period_active = 0;
6329         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
6330
6331         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
6332 }
6333
6334 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b, struct cfs_bandwidth *parent)
6335 {
6336         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
6337         cfs_b->runtime = 0;
6338         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
6339         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
6340         cfs_b->burst = 0;
6341         cfs_b->hierarchical_quota = parent ? parent->hierarchical_quota : RUNTIME_INF;
6342
6343         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
6344         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
6345         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
6346
6347         /* Add a random offset so that timers interleave */
6348         hrtimer_set_expires(&cfs_b->period_timer,
6349                             get_random_u32_below(cfs_b->period));
6350         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
6351         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
6352         cfs_b->slack_started = false;
6353 }
6354
6355 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
6356 {
6357         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
6358         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
6359         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_csd_list);
6360 }
6361
6362 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
6363 {
6364         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
6365
6366         if (cfs_b->period_active)
6367                 return;
6368
6369         cfs_b->period_active = 1;
6370         hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
6371         hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
6372 }
6373
6374 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
6375 {
6376         int __maybe_unused i;
6377
6378         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
6379         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
6380                 return;
6381
6382         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
6383         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
6384
6385         /*
6386          * It is possible that we still have some cfs_rq's pending on a CSD
6387          * list, though this race is very rare. In order for this to occur, we
6388          * must have raced with the last task leaving the group while there
6389          * exist throttled cfs_rq(s), and the period_timer must have queued the
6390          * CSD item but the remote cpu has not yet processed it. To handle this,
6391          * we can simply flush all pending CSD work inline here. We're
6392          * guaranteed at this point that no additional cfs_rq of this group can
6393          * join a CSD list.
6394          */
6395 #ifdef CONFIG_SMP
6396         for_each_possible_cpu(i) {
6397                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
6398                 unsigned long flags;
6399
6400                 if (list_empty(&rq->cfsb_csd_list))
6401                         continue;
6402
6403                 local_irq_save(flags);
6404                 __cfsb_csd_unthrottle(rq);
6405                 local_irq_restore(flags);
6406         }
6407 #endif
6408 }
6409
6410 /*
6411  * Both these CPU hotplug callbacks race against unregister_fair_sched_group()
6412  *
6413  * The race is harmless, since modifying bandwidth settings of unhooked group
6414  * bits doesn't do much.
6415  */
6416
6417 /* cpu online callback */
6418 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
6419 {
6420         struct task_group *tg;
6421
6422         lockdep_assert_rq_held(rq);
6423
6424         rcu_read_lock();
6425         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
6426                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &tg->cfs_bandwidth;
6427                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
6428
6429                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
6430                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
6431                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
6432         }
6433         rcu_read_unlock();
6434 }
6435
6436 /* cpu offline callback */
6437 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
6438 {
6439         struct task_group *tg;
6440
6441         lockdep_assert_rq_held(rq);
6442
6443         /*
6444          * The rq clock has already been updated in the
6445          * set_rq_offline(), so we should skip updating
6446          * the rq clock again in unthrottle_cfs_rq().
6447          */
6448         rq_clock_start_loop_update(rq);
6449
6450         rcu_read_lock();
6451         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
6452                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
6453
6454                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
6455                         continue;
6456
6457                 /*
6458                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
6459                  * there's some valid quota amount
6460                  */
6461                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
6462                 /*
6463                  * Offline rq is schedulable till CPU is completely disabled
6464                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
6465                  */
6466                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
6467
6468                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6469                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
6470         }
6471         rcu_read_unlock();
6472
6473         rq_clock_stop_loop_update(rq);
6474 }
6475
6476 bool cfs_task_bw_constrained(struct task_struct *p)
6477 {
6478         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
6479
6480         if (!cfs_bandwidth_used())
6481                 return false;
6482
6483         if (cfs_rq->runtime_enabled ||
6484             tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg)->hierarchical_quota != RUNTIME_INF)
6485                 return true;
6486
6487         return false;
6488 }
6489
6490 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
6491 /* called from pick_next_task_fair() */
6492 static void sched_fair_update_stop_tick(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6493 {
6494         int cpu = cpu_of(rq);
6495
6496         if (!sched_feat(HZ_BW) || !cfs_bandwidth_used())
6497                 return;
6498
6499         if (!tick_nohz_full_cpu(cpu))
6500                 return;
6501
6502         if (rq->nr_running != 1)
6503                 return;
6504
6505         /*
6506          *  We know there is only one task runnable and we've just picked it. The
6507          *  normal enqueue path will have cleared TICK_DEP_BIT_SCHED if we will
6508          *  be otherwise able to stop the tick. Just need to check if we are using
6509          *  bandwidth control.
6510          */
6511         if (cfs_task_bw_constrained(p))
6512                 tick_nohz_dep_set_cpu(cpu, TICK_DEP_BIT_SCHED);
6513 }
6514 #endif
6515
6516 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
6517
6518 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
6519 {
6520         return false;
6521 }
6522
6523 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
6524 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
6525 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
6526 static inline void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu) {}
6527 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
6528
6529 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
6530 {
6531         return 0;
6532 }
6533
6534 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
6535 {
6536         return 0;
6537 }
6538
6539 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
6540                                     int src_cpu, int dest_cpu)
6541 {
6542         return 0;
6543 }
6544
6545 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6546 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b, struct cfs_bandwidth *parent) {}
6547 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
6548 #endif
6549
6550 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
6551 {
6552         return NULL;
6553 }
6554 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
6555 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
6556 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
6557 #ifdef CONFIG_CGROUP_SCHED
6558 bool cfs_task_bw_constrained(struct task_struct *p)
6559 {
6560         return false;
6561 }
6562 #endif
6563 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
6564
6565 #if !defined(CONFIG_CFS_BANDWIDTH) || !defined(CONFIG_NO_HZ_FULL)
6566 static inline void sched_fair_update_stop_tick(struct rq *rq, struct task_struct *p) {}
6567 #endif
6568
6569 /**************************************************
6570  * CFS operations on tasks:
6571  */
6572
6573 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
6574 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6575 {
6576         struct sched_entity *se = &p->se;
6577
6578         SCHED_WARN_ON(task_rq(p) != rq);
6579
6580         if (rq->cfs.h_nr_running > 1) {
6581                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
6582                 u64 slice = se->slice;
6583                 s64 delta = slice - ran;
6584
6585                 if (delta < 0) {
6586                         if (task_current(rq, p))
6587                                 resched_curr(rq);
6588                         return;
6589                 }
6590                 hrtick_start(rq, delta);
6591         }
6592 }
6593
6594 /*
6595  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
6596  * current task is from our class and nr_running is low enough
6597  * to matter.
6598  */
6599 static void hrtick_update(struct rq *rq)
6600 {
6601         struct task_struct *curr = rq->curr;
6602
6603         if (!hrtick_enabled_fair(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
6604                 return;
6605
6606         hrtick_start_fair(rq, curr);
6607 }
6608 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
6609 static inline void
6610 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6611 {
6612 }
6613
6614 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
6615 {
6616 }
6617 #endif
6618
6619 #ifdef CONFIG_SMP
6620 static inline bool cpu_overutilized(int cpu)
6621 {
6622         unsigned long rq_util_min = uclamp_rq_get(cpu_rq(cpu), UCLAMP_MIN);
6623         unsigned long rq_util_max = uclamp_rq_get(cpu_rq(cpu), UCLAMP_MAX);
6624
6625         /* Return true only if the utilization doesn't fit CPU's capacity */
6626         return !util_fits_cpu(cpu_util_cfs(cpu), rq_util_min, rq_util_max, cpu);
6627 }
6628
6629 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq)
6630 {
6631         if (!READ_ONCE(rq->rd->overutilized) && cpu_overutilized(rq->cpu)) {
6632                 WRITE_ONCE(rq->rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
6633                 trace_sched_overutilized_tp(rq->rd, SG_OVERUTILIZED);
6634         }
6635 }
6636 #else
6637 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq) { }
6638 #endif
6639
6640 /* Runqueue only has SCHED_IDLE tasks enqueued */
6641 static int sched_idle_rq(struct rq *rq)
6642 {
6643         return unlikely(rq->nr_running == rq->cfs.idle_h_nr_running &&
6644                         rq->nr_running);
6645 }
6646
6647 #ifdef CONFIG_SMP
6648 static int sched_idle_cpu(int cpu)
6649 {
6650         return sched_idle_rq(cpu_rq(cpu));
6651 }
6652 #endif
6653
6654 /*
6655  * The enqueue_task method is called before nr_running is
6656  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
6657  * then put the task into the rbtree:
6658  */
6659 static void
6660 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
6661 {
6662         struct cfs_rq *cfs_rq;
6663         struct sched_entity *se = &p->se;
6664         int idle_h_nr_running = task_has_idle_policy(p);
6665         int task_new = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP);
6666
6667         /*
6668          * The code below (indirectly) updates schedutil which looks at
6669          * the cfs_rq utilization to select a frequency.
6670          * Let's add the task's estimated utilization to the cfs_rq's
6671          * estimated utilization, before we update schedutil.
6672          */
6673         util_est_enqueue(&rq->cfs, p);
6674
6675         /*
6676          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
6677          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
6678          * passed.
6679          */
6680         if (p->in_iowait)
6681                 cpufreq_update_util(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
6682
6683         for_each_sched_entity(se) {
6684                 if (se->on_rq)
6685                         break;
6686                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6687                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
6688
6689                 cfs_rq->h_nr_running++;
6690                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_h_nr_running;
6691
6692                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
6693                         idle_h_nr_running = 1;
6694
6695                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
6696                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6697                         goto enqueue_throttle;
6698
6699                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
6700         }
6701
6702         for_each_sched_entity(se) {
6703                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6704
6705                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
6706                 se_update_runnable(se);
6707                 update_cfs_group(se);
6708
6709                 cfs_rq->h_nr_running++;
6710                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_h_nr_running;
6711
6712                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
6713                         idle_h_nr_running = 1;
6714
6715                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
6716                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6717                         goto enqueue_throttle;
6718         }
6719
6720         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
6721         add_nr_running(rq, 1);
6722
6723         /*
6724          * Since new tasks are assigned an initial util_avg equal to
6725          * half of the spare capacity of their CPU, tiny tasks have the
6726          * ability to cross the overutilized threshold, which will
6727          * result in the load balancer ruining all the task placement
6728          * done by EAS. As a way to mitigate that effect, do not account
6729          * for the first enqueue operation of new tasks during the
6730          * overutilized flag detection.
6731          *
6732          * A better way of solving this problem would be to wait for
6733          * the PELT signals of tasks to converge before taking them
6734          * into account, but that is not straightforward to implement,
6735          * and the following generally works well enough in practice.
6736          */
6737         if (!task_new)
6738                 update_overutilized_status(rq);
6739
6740 enqueue_throttle:
6741         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
6742
6743         hrtick_update(rq);
6744 }
6745
6746 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
6747
6748 /*
6749  * The dequeue_task method is called before nr_running is
6750  * decreased. We remove the task from the rbtree and
6751  * update the fair scheduling stats:
6752  */
6753 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
6754 {
6755         struct cfs_rq *cfs_rq;
6756         struct sched_entity *se = &p->se;
6757         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
6758         int idle_h_nr_running = task_has_idle_policy(p);
6759         bool was_sched_idle = sched_idle_rq(rq);
6760
6761         util_est_dequeue(&rq->cfs, p);
6762
6763         for_each_sched_entity(se) {
6764                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6765                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
6766
6767                 cfs_rq->h_nr_running--;
6768                 cfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_h_nr_running;
6769
6770                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
6771                         idle_h_nr_running = 1;
6772
6773                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
6774                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6775                         goto dequeue_throttle;
6776
6777                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
6778                 if (cfs_rq->load.weight) {
6779                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
6780                         se = parent_entity(se);
6781                         /*
6782                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
6783                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
6784                          */
6785                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
6786                                 set_next_buddy(se);
6787                         break;
6788                 }
6789                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
6790         }
6791
6792         for_each_sched_entity(se) {
6793                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6794
6795                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
6796                 se_update_runnable(se);
6797                 update_cfs_group(se);
6798
6799                 cfs_rq->h_nr_running--;
6800                 cfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_h_nr_running;
6801
6802                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
6803                         idle_h_nr_running = 1;
6804
6805                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
6806                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6807                         goto dequeue_throttle;
6808
6809         }
6810
6811         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
6812         sub_nr_running(rq, 1);
6813
6814         /* balance early to pull high priority tasks */
6815         if (unlikely(!was_sched_idle && sched_idle_rq(rq)))
6816                 rq->next_balance = jiffies;
6817
6818 dequeue_throttle:
6819         util_est_update(&rq->cfs, p, task_sleep);
6820         hrtick_update(rq);
6821 }
6822
6823 #ifdef CONFIG_SMP
6824
6825 /* Working cpumask for: load_balance, load_balance_newidle. */
6826 static DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
6827 static DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, select_rq_mask);
6828 static DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, should_we_balance_tmpmask);
6829
6830 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
6831
6832 static struct {
6833         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
6834         atomic_t nr_cpus;
6835         int has_blocked;                /* Idle CPUS has blocked load */
6836         int needs_update;               /* Newly idle CPUs need their next_balance collated */
6837         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
6838         unsigned long next_blocked;     /* Next update of blocked load in jiffies */
6839 } nohz ____cacheline_aligned;
6840
6841 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
6842
6843 static unsigned long cpu_load(struct rq *rq)
6844 {
6845         return cfs_rq_load_avg(&rq->cfs);
6846 }
6847
6848 /*
6849  * cpu_load_without - compute CPU load without any contributions from *p
6850  * @cpu: the CPU which load is requested
6851  * @p: the task which load should be discounted
6852  *
6853  * The load of a CPU is defined by the load of tasks currently enqueued on that
6854  * CPU as well as tasks which are currently sleeping after an execution on that
6855  * CPU.
6856  *
6857  * This method returns the load of the specified CPU by discounting the load of
6858  * the specified task, whenever the task is currently contributing to the CPU
6859  * load.
6860  */
6861 static unsigned long cpu_load_without(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6862 {
6863         struct cfs_rq *cfs_rq;
6864         unsigned int load;
6865
6866         /* Task has no contribution or is new */
6867         if (cpu_of(rq) != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
6868                 return cpu_load(rq);
6869
6870         cfs_rq = &rq->cfs;
6871         load = READ_ONCE(cfs_rq->avg.load_avg);
6872
6873         /* Discount task's util from CPU's util */
6874         lsub_positive(&load, task_h_load(p));
6875
6876         return load;
6877 }
6878
6879 static unsigned long cpu_runnable(struct rq *rq)
6880 {
6881         return cfs_rq_runnable_avg(&rq->cfs);
6882 }
6883
6884 static unsigned long cpu_runnable_without(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6885 {
6886         struct cfs_rq *cfs_rq;
6887         unsigned int runnable;
6888
6889         /* Task has no contribution or is new */
6890         if (cpu_of(rq) != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
6891                 return cpu_runnable(rq);
6892
6893         cfs_rq = &rq->cfs;
6894         runnable = READ_ONCE(cfs_rq->avg.runnable_avg);
6895
6896         /* Discount task's runnable from CPU's runnable */
6897         lsub_positive(&runnable, p->se.avg.runnable_avg);
6898
6899         return runnable;
6900 }
6901
6902 static unsigned long capacity_of(int cpu)
6903 {
6904         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
6905 }
6906
6907 static void record_wakee(struct task_struct *p)
6908 {
6909         /*
6910          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
6911          * jiffy will not have built up many flips.
6912          */
6913         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
6914                 current->wakee_flips >>= 1;
6915                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
6916         }
6917
6918         if (current->last_wakee != p) {
6919                 current->last_wakee = p;
6920                 current->wakee_flips++;
6921         }
6922 }
6923
6924 /*
6925  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
6926  *
6927  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
6928  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
6929  *
6930  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
6931  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
6932  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
6933  *
6934  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
6935  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
6936  *
6937  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
6938  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
6939  * socket size.
6940  */
6941 static int wake_wide(struct task_struct *p)
6942 {
6943         unsigned int master = current->wakee_flips;
6944         unsigned int slave = p->wakee_flips;
6945         int factor = __this_cpu_read(sd_llc_size);
6946
6947         if (master < slave)
6948                 swap(master, slave);
6949         if (slave < factor || master < slave * factor)
6950                 return 0;
6951         return 1;
6952 }
6953
6954 /*
6955  * The purpose of wake_affine() is to quickly determine on which CPU we can run
6956  * soonest. For the purpose of speed we only consider the waking and previous
6957  * CPU.
6958  *
6959  * wake_affine_idle() - only considers 'now', it check if the waking CPU is
6960  *                      cache-affine and is (or will be) idle.
6961  *
6962  * wake_affine_weight() - considers the weight to reflect the average
6963  *                        scheduling latency of the CPUs. This seems to work
6964  *                        for the overloaded case.
6965  */
6966 static int
6967 wake_affine_idle(int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
6968 {
6969         /*
6970          * If this_cpu is idle, it implies the wakeup is from interrupt
6971          * context. Only allow the move if cache is shared. Otherwise an
6972          * interrupt intensive workload could force all tasks onto one
6973          * node depending on the IO topology or IRQ affinity settings.
6974          *
6975          * If the prev_cpu is idle and cache affine then avoid a migration.
6976          * There is no guarantee that the cache hot data from an interrupt
6977          * is more important than cache hot data on the prev_cpu and from
6978          * a cpufreq perspective, it's better to have higher utilisation
6979          * on one CPU.
6980          */
6981         if (available_idle_cpu(this_cpu) && cpus_share_cache(this_cpu, prev_cpu))
6982                 return available_idle_cpu(prev_cpu) ? prev_cpu : this_cpu;
6983
6984         if (sync && cpu_rq(this_cpu)->nr_running == 1)
6985                 return this_cpu;
6986
6987         if (available_idle_cpu(prev_cpu))
6988                 return prev_cpu;
6989
6990         return nr_cpumask_bits;
6991 }
6992
6993 static int
6994 wake_affine_weight(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
6995                    int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
6996 {
6997         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
6998         unsigned long task_load;
6999
7000         this_eff_load = cpu_load(cpu_rq(this_cpu));
7001
7002         if (sync) {
7003                 unsigned long current_load = task_h_load(current);
7004
7005                 if (current_load > this_eff_load)
7006                         return this_cpu;
7007
7008                 this_eff_load -= current_load;
7009         }
7010
7011         task_load = task_h_load(p);
7012
7013         this_eff_load += task_load;
7014         if (sched_feat(WA_BIAS))
7015                 this_eff_load *= 100;
7016         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
7017
7018         prev_eff_load = cpu_load(cpu_rq(prev_cpu));
7019         prev_eff_load -= task_load;
7020         if (sched_feat(WA_BIAS))
7021                 prev_eff_load *= 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
7022         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
7023
7024         /*
7025          * If sync, adjust the weight of prev_eff_load such that if
7026          * prev_eff == this_eff that select_idle_sibling() will consider
7027          * stacking the wakee on top of the waker if no other CPU is
7028          * idle.
7029          */
7030         if (sync)
7031                 prev_eff_load += 1;
7032
7033         return this_eff_load < prev_eff_load ? this_cpu : nr_cpumask_bits;
7034 }
7035
7036 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
7037                        int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
7038 {
7039         int target = nr_cpumask_bits;
7040
7041         if (sched_feat(WA_IDLE))
7042                 target = wake_affine_idle(this_cpu, prev_cpu, sync);
7043
7044         if (sched_feat(WA_WEIGHT) && target == nr_cpumask_bits)
7045                 target = wake_affine_weight(sd, p, this_cpu, prev_cpu, sync);
7046
7047         schedstat_inc(p->stats.nr_wakeups_affine_attempts);
7048         if (target != this_cpu)
7049                 return prev_cpu;
7050
7051         schedstat_inc(sd->ttwu_move_affine);
7052         schedstat_inc(p->stats.nr_wakeups_affine);
7053         return target;
7054 }
7055
7056 static struct sched_group *
7057 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int this_cpu);
7058
7059 /*
7060  * find_idlest_group_cpu - find the idlest CPU among the CPUs in the group.
7061  */
7062 static int
7063 find_idlest_group_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
7064 {
7065         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
7066         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
7067         u64 latest_idle_timestamp = 0;
7068         int least_loaded_cpu = this_cpu;
7069         int shallowest_idle_cpu = -1;
7070         int i;
7071
7072         /* Check if we have any choice: */
7073         if (group->group_weight == 1)
7074                 return cpumask_first(sched_group_span(group));
7075
7076         /* Traverse only the allowed CPUs */
7077         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), p->cpus_ptr) {
7078                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
7079
7080                 if (!sched_core_cookie_match(rq, p))
7081                         continue;
7082
7083                 if (sched_idle_cpu(i))
7084                         return i;
7085
7086                 if (available_idle_cpu(i)) {
7087                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
7088                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
7089                                 /*
7090                                  * We give priority to a CPU whose idle state
7091                                  * has the smallest exit latency irrespective
7092                                  * of any idle timestamp.
7093                                  */
7094                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
7095                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
7096                                 shallowest_idle_cpu = i;
7097                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
7098                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
7099                                 /*
7100                                  * If equal or no active idle state, then
7101                                  * the most recently idled CPU might have
7102                                  * a warmer cache.
7103                                  */
7104                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
7105                                 shallowest_idle_cpu = i;
7106                         }
7107                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
7108                         load = cpu_load(cpu_rq(i));
7109                         if (load < min_load) {
7110                                 min_load = load;
7111                                 least_loaded_cpu = i;
7112                         }
7113                 }
7114         }
7115
7116         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
7117 }
7118
7119 static inline int find_idlest_cpu(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
7120                                   int cpu, int prev_cpu, int sd_flag)
7121 {
7122         int new_cpu = cpu;
7123
7124         if (!cpumask_intersects(sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr))
7125                 return prev_cpu;
7126
7127         /*
7128          * We need task's util for cpu_util_without, sync it up to
7129          * prev_cpu's last_update_time.
7130          */
7131         if (!(sd_flag & SD_BALANCE_FORK))
7132                 sync_entity_load_avg(&p->se);
7133
7134         while (sd) {
7135                 struct sched_group *group;
7136                 struct sched_domain *tmp;
7137                 int weight;
7138
7139                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
7140                         sd = sd->child;
7141                         continue;
7142                 }
7143
7144                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu);
7145                 if (!group) {
7146                         sd = sd->child;
7147                         continue;
7148                 }
7149
7150                 new_cpu = find_idlest_group_cpu(group, p, cpu);
7151                 if (new_cpu == cpu) {
7152                         /* Now try balancing at a lower domain level of 'cpu': */
7153                         sd = sd->child;
7154                         continue;
7155                 }
7156
7157                 /* Now try balancing at a lower domain level of 'new_cpu': */
7158                 cpu = new_cpu;
7159                 weight = sd->span_weight;
7160                 sd = NULL;
7161                 for_each_domain(cpu, tmp) {
7162                         if (weight <= tmp->span_weight)
7163                                 break;
7164                         if (tmp->flags & sd_flag)
7165                                 sd = tmp;
7166                 }
7167         }
7168
7169         return new_cpu;
7170 }
7171
7172 static inline int __select_idle_cpu(int cpu, struct task_struct *p)
7173 {
7174         if ((available_idle_cpu(cpu) || sched_idle_cpu(cpu)) &&
7175             sched_cpu_cookie_match(cpu_rq(cpu), p))
7176                 return cpu;
7177
7178         return -1;
7179 }
7180
7181 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
7182 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(sched_smt_present);
7183 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_smt_present);
7184
7185 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
7186 {
7187         struct sched_domain_shared *sds;
7188
7189         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
7190         if (sds)
7191                 WRITE_ONCE(sds->has_idle_cores, val);
7192 }
7193
7194 static inline bool test_idle_cores(int cpu)
7195 {
7196         struct sched_domain_shared *sds;
7197
7198         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
7199         if (sds)
7200                 return READ_ONCE(sds->has_idle_cores);
7201
7202         return false;
7203 }
7204
7205 /*
7206  * Scans the local SMT mask to see if the entire core is idle, and records this
7207  * information in sd_llc_shared->has_idle_cores.
7208  *
7209  * Since SMT siblings share all cache levels, inspecting this limited remote
7210  * state should be fairly cheap.
7211  */
7212 void __update_idle_core(struct rq *rq)
7213 {
7214         int core = cpu_of(rq);
7215         int cpu;
7216
7217         rcu_read_lock();
7218         if (test_idle_cores(core))
7219                 goto unlock;
7220
7221         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
7222                 if (cpu == core)
7223                         continue;
7224
7225                 if (!available_idle_cpu(cpu))
7226                         goto unlock;
7227         }
7228
7229         set_idle_cores(core, 1);
7230 unlock:
7231         rcu_read_unlock();
7232 }
7233
7234 /*
7235  * Scan the entire LLC domain for idle cores; this dynamically switches off if
7236  * there are no idle cores left in the system; tracked through
7237  * sd_llc->shared->has_idle_cores and enabled through update_idle_core() above.
7238  */
7239 static int select_idle_core(struct task_struct *p, int core, struct cpumask *cpus, int *idle_cpu)
7240 {
7241         bool idle = true;
7242         int cpu;
7243
7244         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
7245                 if (!available_idle_cpu(cpu)) {
7246                         idle = false;
7247                         if (*idle_cpu == -1) {
7248                                 if (sched_idle_cpu(cpu) && cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr)) {
7249                                         *idle_cpu = cpu;
7250                                         break;
7251                                 }
7252                                 continue;
7253                         }
7254                         break;
7255                 }
7256                 if (*idle_cpu == -1 && cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
7257                         *idle_cpu = cpu;
7258         }
7259
7260         if (idle)
7261                 return core;
7262
7263         cpumask_andnot(cpus, cpus, cpu_smt_mask(core));
7264         return -1;
7265 }
7266
7267 /*
7268  * Scan the local SMT mask for idle CPUs.
7269  */
7270 static int select_idle_smt(struct task_struct *p, int target)
7271 {
7272         int cpu;
7273
7274         for_each_cpu_and(cpu, cpu_smt_mask(target), p->cpus_ptr) {
7275                 if (cpu == target)
7276                         continue;
7277                 if (available_idle_cpu(cpu) || sched_idle_cpu(cpu))
7278                         return cpu;
7279         }
7280
7281         return -1;
7282 }
7283
7284 #else /* CONFIG_SCHED_SMT */
7285
7286 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
7287 {
7288 }
7289
7290 static inline bool test_idle_cores(int cpu)
7291 {
7292         return false;
7293 }
7294
7295 static inline int select_idle_core(struct task_struct *p, int core, struct cpumask *cpus, int *idle_cpu)
7296 {
7297         return __select_idle_cpu(core, p);
7298 }
7299
7300 static inline int select_idle_smt(struct task_struct *p, int target)
7301 {
7302         return -1;
7303 }
7304
7305 #endif /* CONFIG_SCHED_SMT */
7306
7307 /*
7308  * Scan the LLC domain for idle CPUs; this is dynamically regulated by
7309  * comparing the average scan cost (tracked in sd->avg_scan_cost) against the
7310  * average idle time for this rq (as found in rq->avg_idle).
7311  */
7312 static int select_idle_cpu(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, bool has_idle_core, int target)
7313 {
7314         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_rq_mask);
7315         int i, cpu, idle_cpu = -1, nr = INT_MAX;
7316         struct sched_domain_shared *sd_share;
7317
7318         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr);
7319
7320         if (sched_feat(SIS_UTIL)) {
7321                 sd_share = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, target));
7322                 if (sd_share) {
7323                         /* because !--nr is the condition to stop scan */
7324                         nr = READ_ONCE(sd_share->nr_idle_scan) + 1;
7325                         /* overloaded LLC is unlikely to have idle cpu/core */
7326                         if (nr == 1)
7327                                 return -1;
7328                 }
7329         }
7330
7331         if (static_branch_unlikely(&sched_cluster_active)) {
7332                 struct sched_group *sg = sd->groups;
7333
7334                 if (sg->flags & SD_CLUSTER) {
7335                         for_each_cpu_wrap(cpu, sched_group_span(sg), target + 1) {
7336                                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, cpus))
7337                                         continue;
7338
7339                                 if (has_idle_core) {
7340                                         i = select_idle_core(p, cpu, cpus, &idle_cpu);
7341                                         if ((unsigned int)i < nr_cpumask_bits)
7342                                                 return i;
7343                                 } else {
7344                                         if (--nr <= 0)
7345                                                 return -1;
7346                                         idle_cpu = __select_idle_cpu(cpu, p);
7347                                         if ((unsigned int)idle_cpu < nr_cpumask_bits)
7348                                                 return idle_cpu;
7349                                 }
7350                         }
7351                         cpumask_andnot(cpus, cpus, sched_group_span(sg));
7352                 }
7353         }
7354
7355         for_each_cpu_wrap(cpu, cpus, target + 1) {
7356                 if (has_idle_core) {
7357                         i = select_idle_core(p, cpu, cpus, &idle_cpu);
7358                         if ((unsigned int)i < nr_cpumask_bits)
7359                                 return i;
7360
7361                 } else {
7362                         if (--nr <= 0)
7363                                 return -1;
7364                         idle_cpu = __select_idle_cpu(cpu, p);
7365                         if ((unsigned int)idle_cpu < nr_cpumask_bits)
7366                                 break;
7367                 }
7368         }
7369
7370         if (has_idle_core)
7371                 set_idle_cores(target, false);
7372
7373         return idle_cpu;
7374 }
7375
7376 /*
7377  * Scan the asym_capacity domain for idle CPUs; pick the first idle one on which
7378  * the task fits. If no CPU is big enough, but there are idle ones, try to
7379  * maximize capacity.
7380  */
7381 static int
7382 select_idle_capacity(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
7383 {
7384         unsigned long task_util, util_min, util_max, best_cap = 0;
7385         int fits, best_fits = 0;
7386         int cpu, best_cpu = -1;
7387         struct cpumask *cpus;
7388
7389         cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_rq_mask);
7390         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr);
7391
7392         task_util = task_util_est(p);
7393         util_min = uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MIN);
7394         util_max = uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MAX);
7395
7396         for_each_cpu_wrap(cpu, cpus, target) {
7397                 unsigned long cpu_cap = capacity_of(cpu);
7398
7399                 if (!available_idle_cpu(cpu) && !sched_idle_cpu(cpu))
7400                         continue;
7401
7402                 fits = util_fits_cpu(task_util, util_min, util_max, cpu);
7403
7404                 /* This CPU fits with all requirements */
7405                 if (fits > 0)
7406                         return cpu;
7407                 /*
7408                  * Only the min performance hint (i.e. uclamp_min) doesn't fit.
7409                  * Look for the CPU with best capacity.
7410                  */
7411                 else if (fits < 0)
7412                         cpu_cap = arch_scale_cpu_capacity(cpu) - thermal_load_avg(cpu_rq(cpu));
7413
7414                 /*
7415                  * First, select CPU which fits better (-1 being better than 0).
7416                  * Then, select the one with best capacity at same level.
7417                  */
7418                 if ((fits < best_fits) ||
7419                     ((fits == best_fits) && (cpu_cap > best_cap))) {
7420                         best_cap = cpu_cap;
7421                         best_cpu = cpu;
7422                         best_fits = fits;
7423                 }
7424         }
7425
7426         return best_cpu;
7427 }
7428
7429 static inline bool asym_fits_cpu(unsigned long util,
7430                                  unsigned long util_min,
7431                                  unsigned long util_max,
7432                                  int cpu)
7433 {
7434         if (sched_asym_cpucap_active())
7435                 /*
7436                  * Return true only if the cpu fully fits the task requirements
7437                  * which include the utilization and the performance hints.
7438                  */
7439                 return (util_fits_cpu(util, util_min, util_max, cpu) > 0);
7440
7441         return true;
7442 }
7443
7444 /*
7445  * Try and locate an idle core/thread in the LLC cache domain.
7446  */
7447 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
7448 {
7449         bool has_idle_core = false;
7450         struct sched_domain *sd;
7451         unsigned long task_util, util_min, util_max;
7452         int i, recent_used_cpu, prev_aff = -1;
7453
7454         /*
7455          * On asymmetric system, update task utilization because we will check
7456          * that the task fits with cpu's capacity.
7457          */
7458         if (sched_asym_cpucap_active()) {
7459                 sync_entity_load_avg(&p->se);
7460                 task_util = task_util_est(p);
7461                 util_min = uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MIN);
7462                 util_max = uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MAX);
7463         }
7464
7465         /*
7466          * per-cpu select_rq_mask usage
7467          */
7468         lockdep_assert_irqs_disabled();
7469
7470         if ((available_idle_cpu(target) || sched_idle_cpu(target)) &&
7471             asym_fits_cpu(task_util, util_min, util_max, target))
7472                 return target;
7473
7474         /*
7475          * If the previous CPU is cache affine and idle, don't be stupid:
7476          */
7477         if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) &&
7478             (available_idle_cpu(prev) || sched_idle_cpu(prev)) &&
7479             asym_fits_cpu(task_util, util_min, util_max, prev)) {
7480
7481                 if (!static_branch_unlikely(&sched_cluster_active) ||
7482                     cpus_share_resources(prev, target))
7483                         return prev;
7484
7485                 prev_aff = prev;
7486         }
7487
7488         /*
7489          * Allow a per-cpu kthread to stack with the wakee if the
7490          * kworker thread and the tasks previous CPUs are the same.
7491          * The assumption is that the wakee queued work for the
7492          * per-cpu kthread that is now complete and the wakeup is
7493          * essentially a sync wakeup. An obvious example of this
7494          * pattern is IO completions.
7495          */
7496         if (is_per_cpu_kthread(current) &&
7497             in_task() &&
7498             prev == smp_processor_id() &&
7499             this_rq()->nr_running <= 1 &&
7500             asym_fits_cpu(task_util, util_min, util_max, prev)) {
7501                 return prev;
7502         }
7503
7504         /* Check a recently used CPU as a potential idle candidate: */
7505         recent_used_cpu = p->recent_used_cpu;
7506         p->recent_used_cpu = prev;
7507         if (recent_used_cpu != prev &&
7508             recent_used_cpu != target &&
7509             cpus_share_cache(recent_used_cpu, target) &&
7510             (available_idle_cpu(recent_used_cpu) || sched_idle_cpu(recent_used_cpu)) &&
7511             cpumask_test_cpu(recent_used_cpu, p->cpus_ptr) &&
7512             asym_fits_cpu(task_util, util_min, util_max, recent_used_cpu)) {
7513
7514                 if (!static_branch_unlikely(&sched_cluster_active) ||
7515                     cpus_share_resources(recent_used_cpu, target))
7516                         return recent_used_cpu;
7517
7518         } else {
7519                 recent_used_cpu = -1;
7520         }
7521
7522         /*
7523          * For asymmetric CPU capacity systems, our domain of interest is
7524          * sd_asym_cpucapacity rather than sd_llc.
7525          */
7526         if (sched_asym_cpucap_active()) {
7527                 sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_cpucapacity, target));
7528                 /*
7529                  * On an asymmetric CPU capacity system where an exclusive
7530                  * cpuset defines a symmetric island (i.e. one unique
7531                  * capacity_orig value through the cpuset), the key will be set
7532                  * but the CPUs within that cpuset will not have a domain with
7533                  * SD_ASYM_CPUCAPACITY. These should follow the usual symmetric
7534                  * capacity path.
7535                  */
7536                 if (sd) {
7537                         i = select_idle_capacity(p, sd, target);
7538                         return ((unsigned)i < nr_cpumask_bits) ? i : target;
7539                 }
7540         }
7541
7542         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
7543         if (!sd)
7544                 return target;
7545
7546         if (sched_smt_active()) {
7547                 has_idle_core = test_idle_cores(target);
7548
7549                 if (!has_idle_core && cpus_share_cache(prev, target)) {
7550                         i = select_idle_smt(p, prev);
7551                         if ((unsigned int)i < nr_cpumask_bits)
7552                                 return i;
7553                 }
7554         }
7555
7556         i = select_idle_cpu(p, sd, has_idle_core, target);
7557         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
7558                 return i;
7559
7560         /*
7561          * For cluster machines which have lower sharing cache like L2 or
7562          * LLC Tag, we tend to find an idle CPU in the target's cluster
7563          * first. But prev_cpu or recent_used_cpu may also be a good candidate,
7564          * use them if possible when no idle CPU found in select_idle_cpu().
7565          */
7566         if ((unsigned int)prev_aff < nr_cpumask_bits)
7567                 return prev_aff;
7568         if ((unsigned int)recent_used_cpu < nr_cpumask_bits)
7569                 return recent_used_cpu;
7570
7571         return target;
7572 }
7573
7574 /**
7575  * cpu_util() - Estimates the amount of CPU capacity used by CFS tasks.
7576  * @cpu: the CPU to get the utilization for
7577  * @p: task for which the CPU utilization should be predicted or NULL
7578  * @dst_cpu: CPU @p migrates to, -1 if @p moves from @cpu or @p == NULL
7579  * @boost: 1 to enable boosting, otherwise 0
7580  *
7581  * The unit of the return value must be the same as the one of CPU capacity
7582  * so that CPU utilization can be compared with CPU capacity.
7583  *
7584  * CPU utilization is the sum of running time of runnable tasks plus the
7585  * recent utilization of currently non-runnable tasks on that CPU.
7586  * It represents the amount of CPU capacity currently used by CFS tasks in
7587  * the range [0..max CPU capacity] with max CPU capacity being the CPU
7588  * capacity at f_max.
7589  *
7590  * The estimated CPU utilization is defined as the maximum between CPU
7591  * utilization and sum of the estimated utilization of the currently
7592  * runnable tasks on that CPU. It preserves a utilization "snapshot" of
7593  * previously-executed tasks, which helps better deduce how busy a CPU will
7594  * be when a long-sleeping task wakes up. The contribution to CPU utilization
7595  * of such a task would be significantly decayed at this point of time.
7596  *
7597  * Boosted CPU utilization is defined as max(CPU runnable, CPU utilization).
7598  * CPU contention for CFS tasks can be detected by CPU runnable > CPU
7599  * utilization. Boosting is implemented in cpu_util() so that internal
7600  * users (e.g. EAS) can use it next to external users (e.g. schedutil),
7601  * latter via cpu_util_cfs_boost().
7602  *
7603  * CPU utilization can be higher than the current CPU capacity
7604  * (f_curr/f_max * max CPU capacity) or even the max CPU capacity because
7605  * of rounding errors as well as task migrations or wakeups of new tasks.
7606  * CPU utilization has to be capped to fit into the [0..max CPU capacity]
7607  * range. Otherwise a group of CPUs (CPU0 util = 121% + CPU1 util = 80%)
7608  * could be seen as over-utilized even though CPU1 has 20% of spare CPU
7609  * capacity. CPU utilization is allowed to overshoot current CPU capacity
7610  * though since this is useful for predicting the CPU capacity required
7611  * after task migrations (scheduler-driven DVFS).
7612  *
7613  * Return: (Boosted) (estimated) utilization for the specified CPU.
7614  */
7615 static unsigned long
7616 cpu_util(int cpu, struct task_struct *p, int dst_cpu, int boost)
7617 {
7618         struct cfs_rq *cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
7619         unsigned long util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
7620         unsigned long runnable;
7621
7622         if (boost) {
7623                 runnable = READ_ONCE(cfs_rq->avg.runnable_avg);
7624                 util = max(util, runnable);
7625         }
7626
7627         /*
7628          * If @dst_cpu is -1 or @p migrates from @cpu to @dst_cpu remove its
7629          * contribution. If @p migrates from another CPU to @cpu add its
7630          * contribution. In all the other cases @cpu is not impacted by the
7631          * migration so its util_avg is already correct.
7632          */
7633         if (p && task_cpu(p) == cpu && dst_cpu != cpu)
7634                 lsub_positive(&util, task_util(p));
7635         else if (p && task_cpu(p) != cpu && dst_cpu == cpu)
7636                 util += task_util(p);
7637
7638         if (sched_feat(UTIL_EST)) {
7639                 unsigned long util_est;
7640
7641                 util_est = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued);
7642
7643                 /*
7644                  * During wake-up @p isn't enqueued yet and doesn't contribute
7645                  * to any cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_est.enqueued.
7646                  * If @dst_cpu == @cpu add it to "simulate" cpu_util after @p
7647                  * has been enqueued.
7648                  *
7649                  * During exec (@dst_cpu = -1) @p is enqueued and does
7650                  * contribute to cpu_rq(cpu)->cfs.util_est.enqueued.
7651                  * Remove it to "simulate" cpu_util without @p's contribution.
7652                  *
7653                  * Despite the task_on_rq_queued(@p) check there is still a
7654                  * small window for a possible race when an exec
7655                  * select_task_rq_fair() races with LB's detach_task().
7656                  *
7657                  *   detach_task()
7658                  *     deactivate_task()
7659                  *       p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
7660                  *       -------------------------------- A
7661                  *       dequeue_task()                    \
7662                  *         dequeue_task_fair()              + Race Time
7663                  *           util_est_dequeue()            /
7664                  *       -------------------------------- B
7665                  *
7666                  * The additional check "current == p" is required to further
7667                  * reduce the race window.
7668                  */
7669                 if (dst_cpu == cpu)
7670                         util_est += _task_util_est(p);
7671                 else if (p && unlikely(task_on_rq_queued(p) || current == p))
7672                         lsub_positive(&util_est, _task_util_est(p));
7673
7674                 util = max(util, util_est);
7675         }
7676
7677         return min(util, arch_scale_cpu_capacity(cpu));
7678 }
7679
7680 unsigned long cpu_util_cfs(int cpu)
7681 {
7682         return cpu_util(cpu, NULL, -1, 0);
7683 }
7684
7685 unsigned long cpu_util_cfs_boost(int cpu)
7686 {
7687         return cpu_util(cpu, NULL, -1, 1);
7688 }
7689
7690 /*
7691  * cpu_util_without: compute cpu utilization without any contributions from *p
7692  * @cpu: the CPU which utilization is requested
7693  * @p: the task which utilization should be discounted
7694  *
7695  * The utilization of a CPU is defined by the utilization of tasks currently
7696  * enqueued on that CPU as well as tasks which are currently sleeping after an
7697  * execution on that CPU.
7698  *
7699  * This method returns the utilization of the specified CPU by discounting the
7700  * utilization of the specified task, whenever the task is currently
7701  * contributing to the CPU utilization.
7702  */
7703 static unsigned long cpu_util_without(int cpu, struct task_struct *p)
7704 {
7705         /* Task has no contribution or is new */
7706         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
7707                 p = NULL;
7708
7709         return cpu_util(cpu, p, -1, 0);
7710 }
7711
7712 /*
7713  * energy_env - Utilization landscape for energy estimation.
7714  * @task_busy_time: Utilization contribution by the task for which we test the
7715  *                  placement. Given by eenv_task_busy_time().
7716  * @pd_busy_time:   Utilization of the whole perf domain without the task
7717  *                  contribution. Given by eenv_pd_busy_time().
7718  * @cpu_cap:        Maximum CPU capacity for the perf domain.
7719  * @pd_cap:         Entire perf domain capacity. (pd->nr_cpus * cpu_cap).
7720  */
7721 struct energy_env {
7722         unsigned long task_busy_time;
7723         unsigned long pd_busy_time;
7724         unsigned long cpu_cap;
7725         unsigned long pd_cap;
7726 };
7727
7728 /*
7729  * Compute the task busy time for compute_energy(). This time cannot be
7730  * injected directly into effective_cpu_util() because of the IRQ scaling.
7731  * The latter only makes sense with the most recent CPUs where the task has
7732  * run.
7733  */
7734 static inline void eenv_task_busy_time(struct energy_env *eenv,
7735                                        struct task_struct *p, int prev_cpu)
7736 {
7737         unsigned long busy_time, max_cap = arch_scale_cpu_capacity(prev_cpu);
7738         unsigned long irq = cpu_util_irq(cpu_rq(prev_cpu));
7739
7740         if (unlikely(irq >= max_cap))
7741                 busy_time = max_cap;
7742         else
7743                 busy_time = scale_irq_capacity(task_util_est(p), irq, max_cap);
7744
7745         eenv->task_busy_time = busy_time;
7746 }
7747
7748 /*
7749  * Compute the perf_domain (PD) busy time for compute_energy(). Based on the
7750  * utilization for each @pd_cpus, it however doesn't take into account
7751  * clamping since the ratio (utilization / cpu_capacity) is already enough to
7752  * scale the EM reported power consumption at the (eventually clamped)
7753  * cpu_capacity.
7754  *
7755  * The contribution of the task @p for which we want to estimate the
7756  * energy cost is removed (by cpu_util()) and must be calculated
7757  * separately (see eenv_task_busy_time). This ensures:
7758  *
7759  *   - A stable PD utilization, no matter which CPU of that PD we want to place
7760  *     the task on.
7761  *
7762  *   - A fair comparison between CPUs as the task contribution (task_util())
7763  *     will always be the same no matter which CPU utilization we rely on
7764  *     (util_avg or util_est).
7765  *
7766  * Set @eenv busy time for the PD that spans @pd_cpus. This busy time can't
7767  * exceed @eenv->pd_cap.
7768  */
7769 static inline void eenv_pd_busy_time(struct energy_env *eenv,
7770                                      struct cpumask *pd_cpus,
7771                                      struct task_struct *p)
7772 {
7773         unsigned long busy_time = 0;
7774         int cpu;
7775
7776         for_each_cpu(cpu, pd_cpus) {
7777                 unsigned long util = cpu_util(cpu, p, -1, 0);
7778
7779                 busy_time += effective_cpu_util(cpu, util, ENERGY_UTIL, NULL);
7780         }
7781
7782         eenv->pd_busy_time = min(eenv->pd_cap, busy_time);
7783 }
7784
7785 /*
7786  * Compute the maximum utilization for compute_energy() when the task @p
7787  * is placed on the cpu @dst_cpu.
7788  *
7789  * Returns the maximum utilization among @eenv->cpus. This utilization can't
7790  * exceed @eenv->cpu_cap.
7791  */
7792 static inline unsigned long
7793 eenv_pd_max_util(struct energy_env *eenv, struct cpumask *pd_cpus,
7794                  struct task_struct *p, int dst_cpu)
7795 {
7796         unsigned long max_util = 0;
7797         int cpu;
7798
7799         for_each_cpu(cpu, pd_cpus) {
7800                 struct task_struct *tsk = (cpu == dst_cpu) ? p : NULL;
7801                 unsigned long util = cpu_util(cpu, p, dst_cpu, 1);
7802                 unsigned long eff_util;
7803
7804                 /*
7805                  * Performance domain frequency: utilization clamping
7806                  * must be considered since it affects the selection
7807                  * of the performance domain frequency.
7808                  * NOTE: in case RT tasks are running, by default the
7809                  * FREQUENCY_UTIL's utilization can be max OPP.
7810                  */
7811                 eff_util = effective_cpu_util(cpu, util, FREQUENCY_UTIL, tsk);
7812                 max_util = max(max_util, eff_util);
7813         }
7814
7815         return min(max_util, eenv->cpu_cap);
7816 }
7817
7818 /*
7819  * compute_energy(): Use the Energy Model to estimate the energy that @pd would
7820  * consume for a given utilization landscape @eenv. When @dst_cpu < 0, the task
7821  * contribution is ignored.
7822  */
7823 static inline unsigned long
7824 compute_energy(struct energy_env *eenv, struct perf_domain *pd,
7825                struct cpumask *pd_cpus, struct task_struct *p, int dst_cpu)
7826 {
7827         unsigned long max_util = eenv_pd_max_util(eenv, pd_cpus, p, dst_cpu);
7828         unsigned long busy_time = eenv->pd_busy_time;
7829         unsigned long energy;
7830
7831         if (dst_cpu >= 0)
7832                 busy_time = min(eenv->pd_cap, busy_time + eenv->task_busy_time);
7833
7834         energy = em_cpu_energy(pd->em_pd, max_util, busy_time, eenv->cpu_cap);
7835
7836         trace_sched_compute_energy_tp(p, dst_cpu, energy, max_util, busy_time);
7837
7838         return energy;
7839 }
7840
7841 /*
7842  * find_energy_efficient_cpu(): Find most energy-efficient target CPU for the
7843  * waking task. find_energy_efficient_cpu() looks for the CPU with maximum
7844  * spare capacity in each performance domain and uses it as a potential
7845  * candidate to execute the task. Then, it uses the Energy Model to figure
7846  * out which of the CPU candidates is the most energy-efficient.
7847  *
7848  * The rationale for this heuristic is as follows. In a performance domain,
7849  * all the most energy efficient CPU candidates (according to the Energy
7850  * Model) are those for which we'll request a low frequency. When there are
7851  * several CPUs for which the frequency request will be the same, we don't
7852  * have enough data to break the tie between them, because the Energy Model
7853  * only includes active power costs. With this model, if we assume that
7854  * frequency requests follow utilization (e.g. using schedutil), the CPU with
7855  * the maximum spare capacity in a performance domain is guaranteed to be among
7856  * the best candidates of the performance domain.
7857  *
7858  * In practice, it could be preferable from an energy standpoint to pack
7859  * small tasks on a CPU in order to let other CPUs go in deeper idle states,
7860  * but that could also hurt our chances to go cluster idle, and we have no
7861  * ways to tell with the current Energy Model if this is actually a good
7862  * idea or not. So, find_energy_efficient_cpu() basically favors
7863  * cluster-packing, and spreading inside a cluster. That should at least be
7864  * a good thing for latency, and this is consistent with the idea that most
7865  * of the energy savings of EAS come from the asymmetry of the system, and
7866  * not so much from breaking the tie between identical CPUs. That's also the
7867  * reason why EAS is enabled in the topology code only for systems where
7868  * SD_ASYM_CPUCAPACITY is set.
7869  *
7870  * NOTE: Forkees are not accepted in the energy-aware wake-up path because
7871  * they don't have any useful utilization data yet and it's not possible to
7872  * forecast their impact on energy consumption. Consequently, they will be
7873  * placed by find_idlest_cpu() on the least loaded CPU, which might turn out
7874  * to be energy-inefficient in some use-cases. The alternative would be to
7875  * bias new tasks towards specific types of CPUs first, or to try to infer
7876  * their util_avg from the parent task, but those heuristics could hurt
7877  * other use-cases too. So, until someone finds a better way to solve this,
7878  * let's keep things simple by re-using the existing slow path.
7879  */
7880 static int find_energy_efficient_cpu(struct task_struct *p, int prev_cpu)
7881 {
7882         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_rq_mask);
7883         unsigned long prev_delta = ULONG_MAX, best_delta = ULONG_MAX;
7884         unsigned long p_util_min = uclamp_is_used() ? uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MIN) : 0;
7885         unsigned long p_util_max = uclamp_is_used() ? uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MAX) : 1024;
7886         struct root_domain *rd = this_rq()->rd;
7887         int cpu, best_energy_cpu, target = -1;
7888         int prev_fits = -1, best_fits = -1;
7889         unsigned long best_thermal_cap = 0;
7890         unsigned long prev_thermal_cap = 0;
7891         struct sched_domain *sd;
7892         struct perf_domain *pd;
7893         struct energy_env eenv;
7894
7895         rcu_read_lock();
7896         pd = rcu_dereference(rd->pd);
7897         if (!pd || READ_ONCE(rd->overutilized))
7898                 goto unlock;
7899
7900         /*
7901          * Energy-aware wake-up happens on the lowest sched_domain starting
7902          * from sd_asym_cpucapacity spanning over this_cpu and prev_cpu.
7903          */
7904         sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_asym_cpucapacity));
7905         while (sd && !cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(sd)))
7906                 sd = sd->parent;
7907         if (!sd)
7908                 goto unlock;
7909
7910         target = prev_cpu;
7911
7912         sync_entity_load_avg(&p->se);
7913         if (!task_util_est(p) && p_util_min == 0)
7914                 goto unlock;
7915
7916         eenv_task_busy_time(&eenv, p, prev_cpu);
7917
7918         for (; pd; pd = pd->next) {
7919                 unsigned long util_min = p_util_min, util_max = p_util_max;
7920                 unsigned long cpu_cap, cpu_thermal_cap, util;
7921                 long prev_spare_cap = -1, max_spare_cap = -1;
7922                 unsigned long rq_util_min, rq_util_max;
7923                 unsigned long cur_delta, base_energy;
7924                 int max_spare_cap_cpu = -1;
7925                 int fits, max_fits = -1;
7926
7927                 cpumask_and(cpus, perf_domain_span(pd), cpu_online_mask);
7928
7929                 if (cpumask_empty(cpus))
7930                         continue;
7931
7932                 /* Account thermal pressure for the energy estimation */
7933                 cpu = cpumask_first(cpus);
7934                 cpu_thermal_cap = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
7935                 cpu_thermal_cap -= arch_scale_thermal_pressure(cpu);
7936
7937                 eenv.cpu_cap = cpu_thermal_cap;
7938                 eenv.pd_cap = 0;
7939
7940                 for_each_cpu(cpu, cpus) {
7941                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7942
7943                         eenv.pd_cap += cpu_thermal_cap;
7944
7945                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, sched_domain_span(sd)))
7946                                 continue;
7947
7948                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
7949                                 continue;
7950
7951                         util = cpu_util(cpu, p, cpu, 0);
7952                         cpu_cap = capacity_of(cpu);
7953
7954                         /*
7955                          * Skip CPUs that cannot satisfy the capacity request.
7956                          * IOW, placing the task there would make the CPU
7957                          * overutilized. Take uclamp into account to see how
7958                          * much capacity we can get out of the CPU; this is
7959                          * aligned with sched_cpu_util().
7960                          */
7961                         if (uclamp_is_used() && !uclamp_rq_is_idle(rq)) {
7962                                 /*
7963                                  * Open code uclamp_rq_util_with() except for
7964                                  * the clamp() part. Ie: apply max aggregation
7965                                  * only. util_fits_cpu() logic requires to
7966                                  * operate on non clamped util but must use the
7967                                  * max-aggregated uclamp_{min, max}.
7968                                  */
7969                                 rq_util_min = uclamp_rq_get(rq, UCLAMP_MIN);
7970                                 rq_util_max = uclamp_rq_get(rq, UCLAMP_MAX);
7971
7972                                 util_min = max(rq_util_min, p_util_min);
7973                                 util_max = max(rq_util_max, p_util_max);
7974                         }
7975
7976                         fits = util_fits_cpu(util, util_min, util_max, cpu);
7977                         if (!fits)
7978                                 continue;
7979
7980                         lsub_positive(&cpu_cap, util);
7981
7982                         if (cpu == prev_cpu) {
7983                                 /* Always use prev_cpu as a candidate. */
7984                                 prev_spare_cap = cpu_cap;
7985                                 prev_fits = fits;
7986                         } else if ((fits > max_fits) ||
7987                                    ((fits == max_fits) && ((long)cpu_cap > max_spare_cap))) {
7988                                 /*
7989                                  * Find the CPU with the maximum spare capacity
7990                                  * among the remaining CPUs in the performance
7991                                  * domain.
7992                                  */
7993                                 max_spare_cap = cpu_cap;
7994                                 max_spare_cap_cpu = cpu;
7995                                 max_fits = fits;
7996                         }
7997                 }
7998
7999                 if (max_spare_cap_cpu < 0 && prev_spare_cap < 0)
8000                         continue;
8001
8002                 eenv_pd_busy_time(&eenv, cpus, p);
8003                 /* Compute the 'base' energy of the pd, without @p */
8004                 base_energy = compute_energy(&eenv, pd, cpus, p, -1);
8005
8006                 /* Evaluate the energy impact of using prev_cpu. */
8007                 if (prev_spare_cap > -1) {
8008                         prev_delta = compute_energy(&eenv, pd, cpus, p,
8009                                                     prev_cpu);
8010                         /* CPU utilization has changed */
8011                         if (prev_delta < base_energy)
8012                                 goto unlock;
8013                         prev_delta -= base_energy;
8014                         prev_thermal_cap = cpu_thermal_cap;
8015                         best_delta = min(best_delta, prev_delta);
8016                 }
8017
8018                 /* Evaluate the energy impact of using max_spare_cap_cpu. */
8019                 if (max_spare_cap_cpu >= 0 && max_spare_cap > prev_spare_cap) {
8020                         /* Current best energy cpu fits better */
8021                         if (max_fits < best_fits)
8022                                 continue;
8023
8024                         /*
8025                          * Both don't fit performance hint (i.e. uclamp_min)
8026                          * but best energy cpu has better capacity.
8027                          */
8028                         if ((max_fits < 0) &&
8029                             (cpu_thermal_cap <= best_thermal_cap))
8030                                 continue;
8031
8032                         cur_delta = compute_energy(&eenv, pd, cpus, p,
8033                                                    max_spare_cap_cpu);
8034                         /* CPU utilization has changed */
8035                         if (cur_delta < base_energy)
8036                                 goto unlock;
8037                         cur_delta -= base_energy;
8038
8039                         /*
8040                          * Both fit for the task but best energy cpu has lower
8041                          * energy impact.
8042                          */
8043                         if ((max_fits > 0) && (best_fits > 0) &&
8044                             (cur_delta >= best_delta))
8045                                 continue;
8046
8047                         best_delta = cur_delta;
8048                         best_energy_cpu = max_spare_cap_cpu;
8049                         best_fits = max_fits;
8050                         best_thermal_cap = cpu_thermal_cap;
8051                 }
8052         }
8053         rcu_read_unlock();
8054
8055         if ((best_fits > prev_fits) ||
8056             ((best_fits > 0) && (best_delta < prev_delta)) ||
8057             ((best_fits < 0) && (best_thermal_cap > prev_thermal_cap)))
8058                 target = best_energy_cpu;
8059
8060         return target;
8061
8062 unlock:
8063         rcu_read_unlock();
8064
8065         return target;
8066 }
8067
8068 /*
8069  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
8070  * that have the relevant SD flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
8071  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
8072  *
8073  * Balances load by selecting the idlest CPU in the idlest group, or under
8074  * certain conditions an idle sibling CPU if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
8075  *
8076  * Returns the target CPU number.
8077  */
8078 static int
8079 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int wake_flags)
8080 {
8081         int sync = (wake_flags & WF_SYNC) && !(current->flags & PF_EXITING);
8082         struct sched_domain *tmp, *sd = NULL;
8083         int cpu = smp_processor_id();
8084         int new_cpu = prev_cpu;
8085         int want_affine = 0;
8086         /* SD_flags and WF_flags share the first nibble */
8087         int sd_flag = wake_flags & 0xF;
8088
8089         /*
8090          * required for stable ->cpus_allowed
8091          */
8092         lockdep_assert_held(&p->pi_lock);
8093         if (wake_flags & WF_TTWU) {
8094                 record_wakee(p);
8095
8096                 if ((wake_flags & WF_CURRENT_CPU) &&
8097                     cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
8098                         return cpu;
8099
8100                 if (sched_energy_enabled()) {
8101                         new_cpu = find_energy_efficient_cpu(p, prev_cpu);
8102                         if (new_cpu >= 0)
8103                                 return new_cpu;
8104                         new_cpu = prev_cpu;
8105                 }
8106
8107                 want_affine = !wake_wide(p) && cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr);
8108         }
8109
8110         rcu_read_lock();
8111         for_each_domain(cpu, tmp) {
8112                 /*
8113                  * If both 'cpu' and 'prev_cpu' are part of this domain,
8114                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
8115                  */
8116                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
8117                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
8118                         if (cpu != prev_cpu)
8119                                 new_cpu = wake_affine(tmp, p, cpu, prev_cpu, sync);
8120
8121                         sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
8122                         break;
8123                 }
8124
8125                 /*
8126                  * Usually only true for WF_EXEC and WF_FORK, as sched_domains
8127                  * usually do not have SD_BALANCE_WAKE set. That means wakeup
8128                  * will usually go to the fast path.
8129                  */
8130                 if (tmp->flags & sd_flag)
8131                         sd = tmp;
8132                 else if (!want_affine)
8133                         break;
8134         }
8135
8136         if (unlikely(sd)) {
8137                 /* Slow path */
8138                 new_cpu = find_idlest_cpu(sd, p, cpu, prev_cpu, sd_flag);
8139         } else if (wake_flags & WF_TTWU) { /* XXX always ? */
8140                 /* Fast path */
8141                 new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
8142         }
8143         rcu_read_unlock();
8144
8145         return new_cpu;
8146 }
8147
8148 /*
8149  * Called immediately before a task is migrated to a new CPU; task_cpu(p) and
8150  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
8151  * previous CPU. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
8152  */
8153 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p, int new_cpu)
8154 {
8155         struct sched_entity *se = &p->se;
8156
8157         if (!task_on_rq_migrating(p)) {
8158                 remove_entity_load_avg(se);
8159
8160                 /*
8161                  * Here, the task's PELT values have been updated according to
8162                  * the current rq's clock. But if that clock hasn't been
8163                  * updated in a while, a substantial idle time will be missed,
8164                  * leading to an inflation after wake-up on the new rq.
8165                  *
8166                  * Estimate the missing time from the cfs_rq last_update_time
8167                  * and update sched_avg to improve the PELT continuity after
8168                  * migration.
8169                  */
8170                 migrate_se_pelt_lag(se);
8171         }
8172
8173         /* Tell new CPU we are migrated */
8174         se->avg.last_update_time = 0;
8175
8176         update_scan_period(p, new_cpu);
8177 }
8178
8179 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
8180 {
8181         remove_entity_load_avg(&p->se);
8182 }
8183
8184 static int
8185 balance_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
8186 {
8187         if (rq->nr_running)
8188                 return 1;
8189
8190         return newidle_balance(rq, rf) != 0;
8191 }
8192 #endif /* CONFIG_SMP */
8193
8194 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
8195 {
8196         for_each_sched_entity(se) {
8197                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
8198                         return;
8199                 if (se_is_idle(se))
8200                         return;
8201                 cfs_rq_of(se)->next = se;
8202         }
8203 }
8204
8205 /*
8206  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
8207  */
8208 static void check_preempt_wakeup_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
8209 {
8210         struct task_struct *curr = rq->curr;
8211         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
8212         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
8213         int next_buddy_marked = 0;
8214         int cse_is_idle, pse_is_idle;
8215
8216         if (unlikely(se == pse))
8217                 return;
8218
8219         /*
8220          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
8221          * unconditionally wakeup_preempt() after an enqueue (which may have
8222          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
8223          * next-buddy nomination below.
8224          */
8225         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
8226                 return;
8227
8228         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && !(wake_flags & WF_FORK)) {
8229                 set_next_buddy(pse);
8230                 next_buddy_marked = 1;
8231         }
8232
8233         /*
8234          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
8235          * wake up path.
8236          *
8237          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
8238          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
8239          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
8240          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
8241          * below.
8242          */
8243         if (test_tsk_need_resched(curr))
8244                 return;
8245
8246         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
8247         if (unlikely(task_has_idle_policy(curr)) &&
8248             likely(!task_has_idle_policy(p)))
8249                 goto preempt;
8250
8251         /*
8252          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
8253          * is driven by the tick):
8254          */
8255         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
8256                 return;
8257
8258         find_matching_se(&se, &pse);
8259         WARN_ON_ONCE(!pse);
8260
8261         cse_is_idle = se_is_idle(se);
8262         pse_is_idle = se_is_idle(pse);
8263
8264         /*
8265          * Preempt an idle group in favor of a non-idle group (and don't preempt
8266          * in the inverse case).
8267          */
8268         if (cse_is_idle && !pse_is_idle)
8269                 goto preempt;
8270         if (cse_is_idle != pse_is_idle)
8271                 return;
8272
8273         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8274         update_curr(cfs_rq);
8275
8276         /*
8277          * XXX pick_eevdf(cfs_rq) != se ?
8278          */
8279         if (pick_eevdf(cfs_rq) == pse)
8280                 goto preempt;
8281
8282         return;
8283
8284 preempt:
8285         resched_curr(rq);
8286 }
8287
8288 #ifdef CONFIG_SMP
8289 static struct task_struct *pick_task_fair(struct rq *rq)
8290 {
8291         struct sched_entity *se;
8292         struct cfs_rq *cfs_rq;
8293
8294 again:
8295         cfs_rq = &rq->cfs;
8296         if (!cfs_rq->nr_running)
8297                 return NULL;
8298
8299         do {
8300                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
8301
8302                 /* When we pick for a remote RQ, we'll not have done put_prev_entity() */
8303                 if (curr) {
8304                         if (curr->on_rq)
8305                                 update_curr(cfs_rq);
8306                         else
8307                                 curr = NULL;
8308
8309                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
8310                                 goto again;
8311                 }
8312
8313                 se = pick_next_entity(cfs_rq);
8314                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
8315         } while (cfs_rq);
8316
8317         return task_of(se);
8318 }
8319 #endif
8320
8321 struct task_struct *
8322 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
8323 {
8324         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
8325         struct sched_entity *se;
8326         struct task_struct *p;
8327         int new_tasks;
8328
8329 again:
8330         if (!sched_fair_runnable(rq))
8331                 goto idle;
8332
8333 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8334         if (!prev || prev->sched_class != &fair_sched_class)
8335                 goto simple;
8336
8337         /*
8338          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
8339          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
8340          *
8341          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
8342          * hierarchy, only change the part that actually changes.
8343          */
8344
8345         do {
8346                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
8347
8348                 /*
8349                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
8350                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
8351                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
8352                  * forget we've ever seen it.
8353                  */
8354                 if (curr) {
8355                         if (curr->on_rq)
8356                                 update_curr(cfs_rq);
8357                         else
8358                                 curr = NULL;
8359
8360                         /*
8361                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
8362                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
8363                          * Therefore the nr_running test will indeed
8364                          * be correct.
8365                          */
8366                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq))) {
8367                                 cfs_rq = &rq->cfs;
8368
8369                                 if (!cfs_rq->nr_running)
8370                                         goto idle;
8371
8372                                 goto simple;
8373                         }
8374                 }
8375
8376                 se = pick_next_entity(cfs_rq);
8377                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
8378         } while (cfs_rq);
8379
8380         p = task_of(se);
8381
8382         /*
8383          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
8384          * is a different task than we started out with, try and touch the
8385          * least amount of cfs_rqs.
8386          */
8387         if (prev != p) {
8388                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
8389
8390                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
8391                         int se_depth = se->depth;
8392                         int pse_depth = pse->depth;
8393
8394                         if (se_depth <= pse_depth) {
8395                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
8396                                 pse = parent_entity(pse);
8397                         }
8398                         if (se_depth >= pse_depth) {
8399                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
8400                                 se = parent_entity(se);
8401                         }
8402                 }
8403
8404                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
8405                 set_next_entity(cfs_rq, se);
8406         }
8407
8408         goto done;
8409 simple:
8410 #endif
8411         if (prev)
8412                 put_prev_task(rq, prev);
8413
8414         do {
8415                 se = pick_next_entity(cfs_rq);
8416                 set_next_entity(cfs_rq, se);
8417                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
8418         } while (cfs_rq);
8419
8420         p = task_of(se);
8421
8422 done: __maybe_unused;
8423 #ifdef CONFIG_SMP
8424         /*
8425          * Move the next running task to the front of
8426          * the list, so our cfs_tasks list becomes MRU
8427          * one.
8428          */
8429         list_move(&p->se.group_node, &rq->cfs_tasks);
8430 #endif
8431
8432         if (hrtick_enabled_fair(rq))
8433                 hrtick_start_fair(rq, p);
8434
8435         update_misfit_status(p, rq);
8436         sched_fair_update_stop_tick(rq, p);
8437
8438         return p;
8439
8440 idle:
8441         if (!rf)
8442                 return NULL;
8443
8444         new_tasks = newidle_balance(rq, rf);
8445
8446         /*
8447          * Because newidle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
8448          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
8449          * must re-start the pick_next_entity() loop.
8450          */
8451         if (new_tasks < 0)
8452                 return RETRY_TASK;
8453
8454         if (new_tasks > 0)
8455                 goto again;
8456
8457         /*
8458          * rq is about to be idle, check if we need to update the
8459          * lost_idle_time of clock_pelt
8460          */
8461         update_idle_rq_clock_pelt(rq);
8462
8463         return NULL;
8464 }
8465
8466 static struct task_struct *__pick_next_task_fair(struct rq *rq)
8467 {
8468         return pick_next_task_fair(rq, NULL, NULL);
8469 }
8470
8471 /*
8472  * Account for a descheduled task:
8473  */
8474 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
8475 {
8476         struct sched_entity *se = &prev->se;
8477         struct cfs_rq *cfs_rq;
8478
8479         for_each_sched_entity(se) {
8480                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8481                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
8482         }
8483 }
8484
8485 /*
8486  * sched_yield() is very simple
8487  */
8488 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
8489 {
8490         struct task_struct *curr = rq->curr;
8491         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
8492         struct sched_entity *se = &curr->se;
8493
8494         /*
8495          * Are we the only task in the tree?
8496          */
8497         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
8498                 return;
8499
8500         clear_buddies(cfs_rq, se);
8501
8502         update_rq_clock(rq);
8503         /*
8504          * Update run-time statistics of the 'current'.
8505          */
8506         update_curr(cfs_rq);
8507         /*
8508          * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
8509          * so we don't do microscopic update in schedule()
8510          * and double the fastpath cost.
8511          */
8512         rq_clock_skip_update(rq);
8513
8514         se->deadline += calc_delta_fair(se->slice, se);
8515 }
8516
8517 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8518 {
8519         struct sched_entity *se = &p->se;
8520
8521         /* throttled hierarchies are not runnable */
8522         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
8523                 return false;
8524
8525         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
8526         set_next_buddy(se);
8527
8528         yield_task_fair(rq);
8529
8530         return true;
8531 }
8532
8533 #ifdef CONFIG_SMP
8534 /**************************************************
8535  * Fair scheduling class load-balancing methods.
8536  *
8537  * BASICS
8538  *
8539  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
8540  * per-CPU scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
8541  * time to each task. This is expressed in the following equation:
8542  *
8543  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
8544  *
8545  * Where W_i,n is the n-th weight average for CPU i. The instantaneous weight
8546  * W_i,0 is defined as:
8547  *
8548  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
8549  *
8550  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on CPU i. This weight
8551  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
8552  *
8553  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
8554  * weight:
8555  *
8556  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
8557  *
8558  * C_i is the compute capacity of CPU i, typically it is the
8559  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
8560  * can also include other factors [XXX].
8561  *
8562  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
8563  * directly from (1):
8564  *
8565  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
8566  *
8567  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
8568  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
8569  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
8570  *
8571  * [XXX expand on:
8572  *     - infeasible weights;
8573  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
8574  *
8575  *
8576  * SCHED DOMAINS
8577  *
8578  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
8579  * for all i,j solution, we create a tree of CPUs that follows the hardware
8580  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
8581  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of CPUs going up the
8582  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
8583  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of CPUs in
8584  * the groups.
8585  *
8586  * This yields:
8587  *
8588  *     log_2 n     1     n
8589  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
8590  *     i = 0      2^i   2^i
8591  *                               `- size of each group
8592  *         |         |     `- number of CPUs doing load-balance
8593  *         |         `- freq
8594  *         `- sum over all levels
8595  *
8596  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
8597  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
8598  *
8599  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
8600  * to every other CPU in at most O(log n) steps:
8601  *
8602  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
8603  *
8604  *             log_2 n
8605  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
8606  *             k = 0
8607  *
8608  * And you'll find that:
8609  *
8610  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
8611  *
8612  * Showing there's indeed a path between every CPU in at most O(log n) steps.
8613  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
8614  * of:
8615  *
8616  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
8617  *
8618  *
8619  * WORK CONSERVING
8620  *
8621  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
8622  * balancing is more aggressive and has the newly idle CPU iterate up the domain
8623  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
8624  *
8625  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
8626  * time.
8627  *
8628  * [XXX more?]
8629  *
8630  *
8631  * CGROUPS
8632  *
8633  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
8634  *
8635  *                                s_k,i
8636  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
8637  *                                 S_k
8638  *
8639  * Where
8640  *
8641  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
8642  *
8643  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on CPU i.
8644  *
8645  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
8646  * property.
8647  *
8648  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
8649  *      rewrite all of this once again.]
8650  */
8651
8652 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
8653
8654 enum fbq_type { regular, remote, all };
8655
8656 /*
8657  * 'group_type' describes the group of CPUs at the moment of load balancing.
8658  *
8659  * The enum is ordered by pulling priority, with the group with lowest priority
8660  * first so the group_type can simply be compared when selecting the busiest
8661  * group. See update_sd_pick_busiest().
8662  */
8663 enum group_type {
8664         /* The group has spare capacity that can be used to run more tasks.  */
8665         group_has_spare = 0,
8666         /*
8667          * The group is fully used and the tasks don't compete for more CPU
8668          * cycles. Nevertheless, some tasks might wait before running.
8669          */
8670         group_fully_busy,
8671         /*
8672          * One task doesn't fit with CPU's capacity and must be migrated to a
8673          * more powerful CPU.
8674          */
8675         group_misfit_task,
8676         /*
8677          * Balance SMT group that's fully busy. Can benefit from migration
8678          * a task on SMT with busy sibling to another CPU on idle core.
8679          */
8680         group_smt_balance,
8681         /*
8682          * SD_ASYM_PACKING only: One local CPU with higher capacity is available,
8683          * and the task should be migrated to it instead of running on the
8684          * current CPU.
8685          */
8686         group_asym_packing,
8687         /*
8688          * The tasks' affinity constraints previously prevented the scheduler
8689          * from balancing the load across the system.
8690          */
8691         group_imbalanced,
8692         /*
8693          * The CPU is overloaded and can't provide expected CPU cycles to all
8694          * tasks.
8695          */
8696         group_overloaded
8697 };
8698
8699 enum migration_type {
8700         migrate_load = 0,
8701         migrate_util,
8702         migrate_task,
8703         migrate_misfit
8704 };
8705
8706 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
8707 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
8708 #define LBF_DST_PINNED  0x04
8709 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
8710 #define LBF_ACTIVE_LB   0x10
8711
8712 struct lb_env {
8713         struct sched_domain     *sd;
8714
8715         struct rq               *src_rq;
8716         int                     src_cpu;
8717
8718         int                     dst_cpu;
8719         struct rq               *dst_rq;
8720
8721         struct cpumask          *dst_grpmask;
8722         int                     new_dst_cpu;
8723         enum cpu_idle_type      idle;
8724         long                    imbalance;
8725         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
8726         struct cpumask          *cpus;
8727
8728         unsigned int            flags;
8729
8730         unsigned int            loop;
8731         unsigned int            loop_break;
8732         unsigned int            loop_max;
8733
8734         enum fbq_type           fbq_type;
8735         enum migration_type     migration_type;
8736         struct list_head        tasks;
8737 };
8738
8739 /*
8740  * Is this task likely cache-hot:
8741  */
8742 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
8743 {
8744         s64 delta;
8745
8746         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
8747
8748         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
8749                 return 0;
8750
8751         if (unlikely(task_has_idle_policy(p)))
8752                 return 0;
8753
8754         /* SMT siblings share cache */
8755         if (env->sd->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY)
8756                 return 0;
8757
8758         /*
8759          * Buddy candidates are cache hot:
8760          */
8761         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
8762             (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next))
8763                 return 1;
8764
8765         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
8766                 return 1;
8767
8768         /*
8769          * Don't migrate task if the task's cookie does not match
8770          * with the destination CPU's core cookie.
8771          */
8772         if (!sched_core_cookie_match(cpu_rq(env->dst_cpu), p))
8773                 return 1;
8774
8775         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
8776                 return 0;
8777
8778         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
8779
8780         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
8781 }
8782
8783 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8784 /*
8785  * Returns 1, if task migration degrades locality
8786  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
8787  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
8788  */
8789 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
8790 {
8791         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
8792         unsigned long src_weight, dst_weight;
8793         int src_nid, dst_nid, dist;
8794
8795         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
8796                 return -1;
8797
8798         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
8799                 return -1;
8800
8801         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
8802         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
8803
8804         if (src_nid == dst_nid)
8805                 return -1;
8806
8807         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
8808         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
8809                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
8810                         return 1;
8811                 else
8812                         return -1;
8813         }
8814
8815         /* Encourage migration to the preferred node. */
8816         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
8817                 return 0;
8818
8819         /* Leaving a core idle is often worse than degrading locality. */
8820         if (env->idle == CPU_IDLE)
8821                 return -1;
8822
8823         dist = node_distance(src_nid, dst_nid);
8824         if (numa_group) {
8825                 src_weight = group_weight(p, src_nid, dist);
8826                 dst_weight = group_weight(p, dst_nid, dist);
8827         } else {
8828                 src_weight = task_weight(p, src_nid, dist);
8829                 dst_weight = task_weight(p, dst_nid, dist);
8830         }
8831
8832         return dst_weight < src_weight;
8833 }
8834
8835 #else
8836 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
8837                                              struct lb_env *env)
8838 {
8839         return -1;
8840 }
8841 #endif
8842
8843 /*
8844  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
8845  */
8846 static
8847 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
8848 {
8849         int tsk_cache_hot;
8850
8851         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
8852
8853         /*
8854          * We do not migrate tasks that are:
8855          * 1) throttled_lb_pair, or
8856          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_ptr, or
8857          * 3) running (obviously), or
8858          * 4) are cache-hot on their current CPU.
8859          */
8860         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
8861                 return 0;
8862
8863         /* Disregard pcpu kthreads; they are where they need to be. */
8864         if (kthread_is_per_cpu(p))
8865                 return 0;
8866
8867         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, p->cpus_ptr)) {
8868                 int cpu;
8869
8870                 schedstat_inc(p->stats.nr_failed_migrations_affine);
8871
8872                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
8873
8874                 /*
8875                  * Remember if this task can be migrated to any other CPU in
8876                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
8877                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
8878                  *
8879                  * Avoid computing new_dst_cpu
8880                  * - for NEWLY_IDLE
8881                  * - if we have already computed one in current iteration
8882                  * - if it's an active balance
8883                  */
8884                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE ||
8885                     env->flags & (LBF_DST_PINNED | LBF_ACTIVE_LB))
8886                         return 0;
8887
8888                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs: */
8889                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
8890                         if (cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr)) {
8891                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
8892                                 env->new_dst_cpu = cpu;
8893                                 break;
8894                         }
8895                 }
8896
8897                 return 0;
8898         }
8899
8900         /* Record that we found at least one task that could run on dst_cpu */
8901         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
8902
8903         if (task_on_cpu(env->src_rq, p)) {
8904                 schedstat_inc(p->stats.nr_failed_migrations_running);
8905                 return 0;
8906         }
8907
8908         /*
8909          * Aggressive migration if:
8910          * 1) active balance
8911          * 2) destination numa is preferred
8912          * 3) task is cache cold, or
8913          * 4) too many balance attempts have failed.
8914          */
8915         if (env->flags & LBF_ACTIVE_LB)
8916                 return 1;
8917
8918         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
8919         if (tsk_cache_hot == -1)
8920                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
8921
8922         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
8923             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
8924                 if (tsk_cache_hot == 1) {
8925                         schedstat_inc(env->sd->lb_hot_gained[env->idle]);
8926                         schedstat_inc(p->stats.nr_forced_migrations);
8927                 }
8928                 return 1;
8929         }
8930
8931         schedstat_inc(p->stats.nr_failed_migrations_hot);
8932         return 0;
8933 }
8934
8935 /*
8936  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
8937  */
8938 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
8939 {
8940         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
8941
8942         deactivate_task(env->src_rq, p, DEQUEUE_NOCLOCK);
8943         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
8944 }
8945
8946 /*
8947  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
8948  * part of active balancing operations within "domain".
8949  *
8950  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
8951  */
8952 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
8953 {
8954         struct task_struct *p;
8955
8956         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
8957
8958         list_for_each_entry_reverse(p,
8959                         &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
8960                 if (!can_migrate_task(p, env))
8961                         continue;
8962
8963                 detach_task(p, env);
8964
8965                 /*
8966                  * Right now, this is only the second place where
8967                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
8968                  * so we can safely collect stats here rather than
8969                  * inside detach_tasks().
8970                  */
8971                 schedstat_inc(env->sd->lb_gained[env->idle]);
8972                 return p;
8973         }
8974         return NULL;
8975 }
8976
8977 /*
8978  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance load/util/tasks from
8979  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
8980  *
8981  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
8982  */
8983 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
8984 {
8985         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
8986         unsigned long util, load;
8987         struct task_struct *p;
8988         int detached = 0;
8989
8990         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
8991
8992         /*
8993          * Source run queue has been emptied by another CPU, clear
8994          * LBF_ALL_PINNED flag as we will not test any task.
8995          */
8996         if (env->src_rq->nr_running <= 1) {
8997                 env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
8998                 return 0;
8999         }
9000
9001         if (env->imbalance <= 0)
9002                 return 0;
9003
9004         while (!list_empty(tasks)) {
9005                 /*
9006                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
9007                  * which could at worst lead to a livelock crash.
9008                  */
9009                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
9010                         break;
9011
9012                 env->loop++;
9013                 /*
9014                  * We've more or less seen every task there is, call it quits
9015                  * unless we haven't found any movable task yet.
9016                  */
9017                 if (env->loop > env->loop_max &&
9018                     !(env->flags & LBF_ALL_PINNED))
9019                         break;
9020
9021                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
9022                 if (env->loop > env->loop_break) {
9023                         env->loop_break += SCHED_NR_MIGRATE_BREAK;
9024                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
9025                         break;
9026                 }
9027
9028                 p = list_last_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
9029
9030                 if (!can_migrate_task(p, env))
9031                         goto next;
9032
9033                 switch (env->migration_type) {
9034                 case migrate_load:
9035                         /*
9036                          * Depending of the number of CPUs and tasks and the
9037                          * cgroup hierarchy, task_h_load() can return a null
9038                          * value. Make sure that env->imbalance decreases
9039                          * otherwise detach_tasks() will stop only after
9040                          * detaching up to loop_max tasks.
9041                          */
9042                         load = max_t(unsigned long, task_h_load(p), 1);
9043
9044                         if (sched_feat(LB_MIN) &&
9045                             load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
9046                                 goto next;
9047
9048                         /*
9049                          * Make sure that we don't migrate too much load.
9050                          * Nevertheless, let relax the constraint if
9051                          * scheduler fails to find a good waiting task to
9052                          * migrate.
9053                          */
9054                         if (shr_bound(load, env->sd->nr_balance_failed) > env->imbalance)
9055                                 goto next;
9056
9057                         env->imbalance -= load;
9058                         break;
9059
9060                 case migrate_util:
9061                         util = task_util_est(p);
9062
9063                         if (util > env->imbalance)
9064                                 goto next;
9065
9066                         env->imbalance -= util;
9067                         break;
9068
9069                 case migrate_task:
9070                         env->imbalance--;
9071                         break;
9072
9073                 case migrate_misfit:
9074                         /* This is not a misfit task */
9075                         if (task_fits_cpu(p, env->src_cpu))
9076                                 goto next;
9077
9078                         env->imbalance = 0;
9079                         break;
9080                 }
9081
9082                 detach_task(p, env);
9083                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
9084
9085                 detached++;
9086
9087 #ifdef CONFIG_PREEMPTION
9088                 /*
9089                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
9090                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
9091                  * the critical section.
9092                  */
9093                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
9094                         break;
9095 #endif
9096
9097                 /*
9098                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
9099                  * load/util/tasks.
9100                  */
9101                 if (env->imbalance <= 0)
9102                         break;
9103
9104                 continue;
9105 next:
9106                 list_move(&p->se.group_node, tasks);
9107         }
9108
9109         /*
9110          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
9111          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
9112          * than inside detach_one_task().
9113          */
9114         schedstat_add(env->sd->lb_gained[env->idle], detached);
9115
9116         return detached;
9117 }
9118
9119 /*
9120  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
9121  */
9122 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
9123 {
9124         lockdep_assert_rq_held(rq);
9125
9126         WARN_ON_ONCE(task_rq(p) != rq);
9127         activate_task(rq, p, ENQUEUE_NOCLOCK);
9128         wakeup_preempt(rq, p, 0);
9129 }
9130
9131 /*
9132  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
9133  * its new rq.
9134  */
9135 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
9136 {
9137         struct rq_flags rf;
9138
9139         rq_lock(rq, &rf);
9140         update_rq_clock(rq);
9141         attach_task(rq, p);
9142         rq_unlock(rq, &rf);
9143 }
9144
9145 /*
9146  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
9147  * new rq.
9148  */
9149 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
9150 {
9151         struct list_head *tasks = &env->tasks;
9152         struct task_struct *p;
9153         struct rq_flags rf;
9154
9155         rq_lock(env->dst_rq, &rf);
9156         update_rq_clock(env->dst_rq);
9157
9158         while (!list_empty(tasks)) {
9159                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
9160                 list_del_init(&p->se.group_node);
9161
9162                 attach_task(env->dst_rq, p);
9163         }
9164
9165         rq_unlock(env->dst_rq, &rf);
9166 }
9167
9168 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9169 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq)
9170 {
9171         if (cfs_rq->avg.load_avg)
9172                 return true;
9173
9174         if (cfs_rq->avg.util_avg)
9175                 return true;
9176
9177         return false;
9178 }
9179
9180 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq)
9181 {
9182         if (READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg))
9183                 return true;
9184
9185         if (READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg))
9186                 return true;
9187
9188         if (thermal_load_avg(rq))
9189                 return true;
9190
9191 #ifdef CONFIG_HAVE_SCHED_AVG_IRQ
9192         if (READ_ONCE(rq->avg_irq.util_avg))
9193                 return true;
9194 #endif
9195
9196         return false;
9197 }
9198
9199 static inline void update_blocked_load_tick(struct rq *rq)
9200 {
9201         WRITE_ONCE(rq->last_blocked_load_update_tick, jiffies);
9202 }
9203
9204 static inline void update_blocked_load_status(struct rq *rq, bool has_blocked)
9205 {
9206         if (!has_blocked)
9207                 rq->has_blocked_load = 0;
9208 }
9209 #else
9210 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
9211 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq) { return false; }
9212 static inline void update_blocked_load_tick(struct rq *rq) {}
9213 static inline void update_blocked_load_status(struct rq *rq, bool has_blocked) {}
9214 #endif
9215
9216 static bool __update_blocked_others(struct rq *rq, bool *done)
9217 {
9218         const struct sched_class *curr_class;
9219         u64 now = rq_clock_pelt(rq);
9220         unsigned long thermal_pressure;
9221         bool decayed;
9222
9223         /*
9224          * update_load_avg() can call cpufreq_update_util(). Make sure that RT,
9225          * DL and IRQ signals have been updated before updating CFS.
9226          */
9227         curr_class = rq->curr->sched_class;
9228
9229         thermal_pressure = arch_scale_thermal_pressure(cpu_of(rq));
9230
9231         decayed = update_rt_rq_load_avg(now, rq, curr_class == &rt_sched_class) |
9232                   update_dl_rq_load_avg(now, rq, curr_class == &dl_sched_class) |
9233                   update_thermal_load_avg(rq_clock_thermal(rq), rq, thermal_pressure) |
9234                   update_irq_load_avg(rq, 0);
9235
9236         if (others_have_blocked(rq))
9237                 *done = false;
9238
9239         return decayed;
9240 }
9241
9242 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9243
9244 static bool __update_blocked_fair(struct rq *rq, bool *done)
9245 {
9246         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
9247         bool decayed = false;
9248         int cpu = cpu_of(rq);
9249
9250         /*
9251          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
9252          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
9253          */
9254         for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos) {
9255                 struct sched_entity *se;
9256
9257                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq)) {
9258                         update_tg_load_avg(cfs_rq);
9259
9260                         if (cfs_rq->nr_running == 0)
9261                                 update_idle_cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
9262
9263                         if (cfs_rq == &rq->cfs)
9264                                 decayed = true;
9265                 }
9266
9267                 /* Propagate pending load changes to the parent, if any: */
9268                 se = cfs_rq->tg->se[cpu];
9269                 if (se && !skip_blocked_update(se))
9270                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
9271
9272                 /*
9273                  * There can be a lot of idle CPU cgroups.  Don't let fully
9274                  * decayed cfs_rqs linger on the list.
9275                  */
9276                 if (cfs_rq_is_decayed(cfs_rq))
9277                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
9278
9279                 /* Don't need periodic decay once load/util_avg are null */
9280                 if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
9281                         *done = false;
9282         }
9283
9284         return decayed;
9285 }
9286
9287 /*
9288  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
9289  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
9290  * group is a fraction of its parents load.
9291  */
9292 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
9293 {
9294         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
9295         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
9296         unsigned long now = jiffies;
9297         unsigned long load;
9298
9299         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
9300                 return;
9301
9302         WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, NULL);
9303         for_each_sched_entity(se) {
9304                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9305                 WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, se);
9306                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
9307                         break;
9308         }
9309
9310         if (!se) {
9311                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
9312                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
9313         }
9314
9315         while ((se = READ_ONCE(cfs_rq->h_load_next)) != NULL) {
9316                 load = cfs_rq->h_load;
9317                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
9318                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
9319                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
9320                 cfs_rq->h_load = load;
9321                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
9322         }
9323 }
9324
9325 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
9326 {
9327         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
9328
9329         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
9330         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
9331                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
9332 }
9333 #else
9334 static bool __update_blocked_fair(struct rq *rq, bool *done)
9335 {
9336         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
9337         bool decayed;
9338
9339         decayed = update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq);
9340         if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
9341                 *done = false;
9342
9343         return decayed;
9344 }
9345
9346 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
9347 {
9348         return p->se.avg.load_avg;
9349 }
9350 #endif
9351
9352 static void update_blocked_averages(int cpu)
9353 {
9354         bool decayed = false, done = true;
9355         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9356         struct rq_flags rf;
9357
9358         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
9359         update_blocked_load_tick(rq);
9360         update_rq_clock(rq);
9361
9362         decayed |= __update_blocked_others(rq, &done);
9363         decayed |= __update_blocked_fair(rq, &done);
9364
9365         update_blocked_load_status(rq, !done);
9366         if (decayed)
9367                 cpufreq_update_util(rq, 0);
9368         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
9369 }
9370
9371 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
9372
9373 /*
9374  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
9375  */
9376 struct sg_lb_stats {
9377         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
9378         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
9379         unsigned long group_capacity;
9380         unsigned long group_util; /* Total utilization over the CPUs of the group */
9381         unsigned long group_runnable; /* Total runnable time over the CPUs of the group */
9382         unsigned int sum_nr_running; /* Nr of tasks running in the group */
9383         unsigned int sum_h_nr_running; /* Nr of CFS tasks running in the group */
9384         unsigned int idle_cpus;
9385         unsigned int group_weight;
9386         enum group_type group_type;
9387         unsigned int group_asym_packing; /* Tasks should be moved to preferred CPU */
9388         unsigned int group_smt_balance;  /* Task on busy SMT be moved */
9389         unsigned long group_misfit_task_load; /* A CPU has a task too big for its capacity */
9390 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9391         unsigned int nr_numa_running;
9392         unsigned int nr_preferred_running;
9393 #endif
9394 };
9395
9396 /*
9397  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
9398  *               during load balancing.
9399  */
9400 struct sd_lb_stats {
9401         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
9402         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
9403         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
9404         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
9405         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
9406         unsigned int prefer_sibling; /* tasks should go to sibling first */
9407
9408         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
9409         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
9410 };
9411
9412 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
9413 {
9414         /*
9415          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
9416          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
9417          * We must however set busiest_stat::group_type and
9418          * busiest_stat::idle_cpus to the worst busiest group because
9419          * update_sd_pick_busiest() reads these before assignment.
9420          */
9421         *sds = (struct sd_lb_stats){
9422                 .busiest = NULL,
9423                 .local = NULL,
9424                 .total_load = 0UL,
9425                 .total_capacity = 0UL,
9426                 .busiest_stat = {
9427                         .idle_cpus = UINT_MAX,
9428                         .group_type = group_has_spare,
9429                 },
9430         };
9431 }
9432
9433 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
9434 {
9435         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9436         unsigned long max = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
9437         unsigned long used, free;
9438         unsigned long irq;
9439
9440         irq = cpu_util_irq(rq);
9441
9442         if (unlikely(irq >= max))
9443                 return 1;
9444
9445         /*
9446          * avg_rt.util_avg and avg_dl.util_avg track binary signals
9447          * (running and not running) with weights 0 and 1024 respectively.
9448          * avg_thermal.load_avg tracks thermal pressure and the weighted
9449          * average uses the actual delta max capacity(load).
9450          */
9451         used = READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg);
9452         used += READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg);
9453         used += thermal_load_avg(rq);
9454
9455         if (unlikely(used >= max))
9456                 return 1;
9457
9458         free = max - used;
9459
9460         return scale_irq_capacity(free, irq, max);
9461 }
9462
9463 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
9464 {
9465         unsigned long capacity = scale_rt_capacity(cpu);
9466         struct sched_group *sdg = sd->groups;
9467
9468         if (!capacity)
9469                 capacity = 1;
9470
9471         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
9472         trace_sched_cpu_capacity_tp(cpu_rq(cpu));
9473
9474         sdg->sgc->capacity = capacity;
9475         sdg->sgc->min_capacity = capacity;
9476         sdg->sgc->max_capacity = capacity;
9477 }
9478
9479 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
9480 {
9481         struct sched_domain *child = sd->child;
9482         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
9483         unsigned long capacity, min_capacity, max_capacity;
9484         unsigned long interval;
9485
9486         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
9487         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
9488         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
9489
9490         if (!child) {
9491                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
9492                 return;
9493         }
9494
9495         capacity = 0;
9496         min_capacity = ULONG_MAX;
9497         max_capacity = 0;
9498
9499         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
9500                 /*
9501                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
9502                  * span the current group.
9503                  */
9504
9505                 for_each_cpu(cpu, sched_group_span(sdg)) {
9506                         unsigned long cpu_cap = capacity_of(cpu);
9507
9508                         capacity += cpu_cap;
9509                         min_capacity = min(cpu_cap, min_capacity);
9510                         max_capacity = max(cpu_cap, max_capacity);
9511                 }
9512         } else  {
9513                 /*
9514                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
9515                  * span the current group.
9516                  */
9517
9518                 group = child->groups;
9519                 do {
9520                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
9521
9522                         capacity += sgc->capacity;
9523                         min_capacity = min(sgc->min_capacity, min_capacity);
9524                         max_capacity = max(sgc->max_capacity, max_capacity);
9525                         group = group->next;
9526                 } while (group != child->groups);
9527         }
9528
9529         sdg->sgc->capacity = capacity;
9530         sdg->sgc->min_capacity = min_capacity;
9531         sdg->sgc->max_capacity = max_capacity;
9532 }
9533
9534 /*
9535  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
9536  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
9537  * Return true is the capacity is reduced
9538  */
9539 static inline int
9540 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
9541 {
9542         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
9543                                 (arch_scale_cpu_capacity(cpu_of(rq)) * 100));
9544 }
9545
9546 /*
9547  * Check whether a rq has a misfit task and if it looks like we can actually
9548  * help that task: we can migrate the task to a CPU of higher capacity, or
9549  * the task's current CPU is heavily pressured.
9550  */
9551 static inline int check_misfit_status(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
9552 {
9553         return rq->misfit_task_load &&
9554                 (arch_scale_cpu_capacity(rq->cpu) < rq->rd->max_cpu_capacity ||
9555                  check_cpu_capacity(rq, sd));
9556 }
9557
9558 /*
9559  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
9560  * groups is inadequate due to ->cpus_ptr constraints.
9561  *
9562  * Imagine a situation of two groups of 4 CPUs each and 4 tasks each with a
9563  * cpumask covering 1 CPU of the first group and 3 CPUs of the second group.
9564  * Something like:
9565  *
9566  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
9567  *              *     * * *
9568  *
9569  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
9570  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
9571  * cpu 3 and leave one of the CPUs in the second group unused.
9572  *
9573  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
9574  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
9575  * moving tasks due to affinity constraints.
9576  *
9577  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
9578  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
9579  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
9580  * to create an effective group imbalance.
9581  *
9582  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
9583  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
9584  * subtle and fragile situation.
9585  */
9586
9587 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
9588 {
9589         return group->sgc->imbalance;
9590 }
9591
9592 /*
9593  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
9594  * be used by some tasks.
9595  * We consider that a group has spare capacity if the number of task is
9596  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
9597  * available capacity for CFS tasks.
9598  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
9599  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
9600  * capacity in meaningful for the load balancer.
9601  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
9602  * any benefit for the load balance.
9603  */
9604 static inline bool
9605 group_has_capacity(unsigned int imbalance_pct, struct sg_lb_stats *sgs)
9606 {
9607         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
9608                 return true;
9609
9610         if ((sgs->group_capacity * imbalance_pct) <
9611                         (sgs->group_runnable * 100))
9612                 return false;
9613
9614         if ((sgs->group_capacity * 100) >
9615                         (sgs->group_util * imbalance_pct))
9616                 return true;
9617
9618         return false;
9619 }
9620
9621 /*
9622  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
9623  *  handle.
9624  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
9625  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
9626  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
9627  *  false.
9628  */
9629 static inline bool
9630 group_is_overloaded(unsigned int imbalance_pct, struct sg_lb_stats *sgs)
9631 {
9632         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
9633                 return false;
9634
9635         if ((sgs->group_capacity * 100) <
9636                         (sgs->group_util * imbalance_pct))
9637                 return true;
9638
9639         if ((sgs->group_capacity * imbalance_pct) <
9640                         (sgs->group_runnable * 100))
9641                 return true;
9642
9643         return false;
9644 }
9645
9646 static inline enum
9647 group_type group_classify(unsigned int imbalance_pct,
9648                           struct sched_group *group,
9649                           struct sg_lb_stats *sgs)
9650 {
9651         if (group_is_overloaded(imbalance_pct, sgs))
9652                 return group_overloaded;
9653
9654         if (sg_imbalanced(group))
9655                 return group_imbalanced;
9656
9657         if (sgs->group_asym_packing)
9658                 return group_asym_packing;
9659
9660         if (sgs->group_smt_balance)
9661                 return group_smt_balance;
9662
9663         if (sgs->group_misfit_task_load)
9664                 return group_misfit_task;
9665
9666         if (!group_has_capacity(imbalance_pct, sgs))
9667                 return group_fully_busy;
9668
9669         return group_has_spare;
9670 }
9671
9672 /**
9673  * sched_use_asym_prio - Check whether asym_packing priority must be used
9674  * @sd:         The scheduling domain of the load balancing
9675  * @cpu:        A CPU
9676  *
9677  * Always use CPU priority when balancing load between SMT siblings. When
9678  * balancing load between cores, it is not sufficient that @cpu is idle. Only
9679  * use CPU priority if the whole core is idle.
9680  *
9681  * Returns: True if the priority of @cpu must be followed. False otherwise.
9682  */
9683 static bool sched_use_asym_prio(struct sched_domain *sd, int cpu)
9684 {
9685         if (!sched_smt_active())
9686                 return true;
9687
9688         return sd->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY || is_core_idle(cpu);
9689 }
9690
9691 /**
9692  * sched_asym - Check if the destination CPU can do asym_packing load balance
9693  * @env:        The load balancing environment
9694  * @sds:        Load-balancing data with statistics of the local group
9695  * @sgs:        Load-balancing statistics of the candidate busiest group
9696  * @group:      The candidate busiest group
9697  *
9698  * @env::dst_cpu can do asym_packing if it has higher priority than the
9699  * preferred CPU of @group.
9700  *
9701  * SMT is a special case. If we are balancing load between cores, @env::dst_cpu
9702  * can do asym_packing balance only if all its SMT siblings are idle. Also, it
9703  * can only do it if @group is an SMT group and has exactly on busy CPU. Larger
9704  * imbalances in the number of CPUS are dealt with in find_busiest_group().
9705  *
9706  * If we are balancing load within an SMT core, or at PKG domain level, always
9707  * proceed.
9708  *
9709  * Return: true if @env::dst_cpu can do with asym_packing load balance. False
9710  * otherwise.
9711  */
9712 static inline bool
9713 sched_asym(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds,  struct sg_lb_stats *sgs,
9714            struct sched_group *group)
9715 {
9716         /* Ensure that the whole local core is idle, if applicable. */
9717         if (!sched_use_asym_prio(env->sd, env->dst_cpu))
9718                 return false;
9719
9720         /*
9721          * CPU priorities does not make sense for SMT cores with more than one
9722          * busy sibling.
9723          */
9724         if (group->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY) {
9725                 if (sgs->group_weight - sgs->idle_cpus != 1)
9726                         return false;
9727         }
9728
9729         return sched_asym_prefer(env->dst_cpu, group->asym_prefer_cpu);
9730 }
9731
9732 /* One group has more than one SMT CPU while the other group does not */
9733 static inline bool smt_vs_nonsmt_groups(struct sched_group *sg1,
9734                                     struct sched_group *sg2)
9735 {
9736         if (!sg1 || !sg2)
9737                 return false;
9738
9739         return (sg1->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY) !=
9740                 (sg2->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY);
9741 }
9742
9743 static inline bool smt_balance(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs,
9744                                struct sched_group *group)
9745 {
9746         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
9747                 return false;
9748
9749         /*
9750          * For SMT source group, it is better to move a task
9751          * to a CPU that doesn't have multiple tasks sharing its CPU capacity.
9752          * Note that if a group has a single SMT, SD_SHARE_CPUCAPACITY
9753          * will not be on.
9754          */
9755         if (group->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY &&
9756             sgs->sum_h_nr_running > 1)
9757                 return true;
9758
9759         return false;
9760 }
9761
9762 static inline long sibling_imbalance(struct lb_env *env,
9763                                     struct sd_lb_stats *sds,
9764                                     struct sg_lb_stats *busiest,
9765                                     struct sg_lb_stats *local)
9766 {
9767         int ncores_busiest, ncores_local;
9768         long imbalance;
9769
9770         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE || !busiest->sum_nr_running)
9771                 return 0;
9772
9773         ncores_busiest = sds->busiest->cores;
9774         ncores_local = sds->local->cores;
9775
9776         if (ncores_busiest == ncores_local) {
9777                 imbalance = busiest->sum_nr_running;
9778                 lsub_positive(&imbalance, local->sum_nr_running);
9779                 return imbalance;
9780         }
9781
9782         /* Balance such that nr_running/ncores ratio are same on both groups */
9783         imbalance = ncores_local * busiest->sum_nr_running;
9784         lsub_positive(&imbalance, ncores_busiest * local->sum_nr_running);
9785         /* Normalize imbalance and do rounding on normalization */
9786         imbalance = 2 * imbalance + ncores_local + ncores_busiest;
9787         imbalance /= ncores_local + ncores_busiest;
9788
9789         /* Take advantage of resource in an empty sched group */
9790         if (imbalance <= 1 && local->sum_nr_running == 0 &&
9791             busiest->sum_nr_running > 1)
9792                 imbalance = 2;
9793
9794         return imbalance;
9795 }
9796
9797 static inline bool
9798 sched_reduced_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
9799 {
9800         /*
9801          * When there is more than 1 task, the group_overloaded case already
9802          * takes care of cpu with reduced capacity
9803          */
9804         if (rq->cfs.h_nr_running != 1)
9805                 return false;
9806
9807         return check_cpu_capacity(rq, sd);
9808 }
9809
9810 /**
9811  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
9812  * @env: The load balancing environment.
9813  * @sds: Load-balancing data with statistics of the local group.
9814  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
9815  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
9816  * @sg_status: Holds flag indicating the status of the sched_group
9817  */
9818 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
9819                                       struct sd_lb_stats *sds,
9820                                       struct sched_group *group,
9821                                       struct sg_lb_stats *sgs,
9822                                       int *sg_status)
9823 {
9824         int i, nr_running, local_group;
9825
9826         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
9827
9828         local_group = group == sds->local;
9829
9830         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
9831                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
9832                 unsigned long load = cpu_load(rq);
9833
9834                 sgs->group_load += load;
9835                 sgs->group_util += cpu_util_cfs(i);
9836                 sgs->group_runnable += cpu_runnable(rq);
9837                 sgs->sum_h_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
9838
9839                 nr_running = rq->nr_running;
9840                 sgs->sum_nr_running += nr_running;
9841
9842                 if (nr_running > 1)
9843                         *sg_status |= SG_OVERLOAD;
9844
9845                 if (cpu_overutilized(i))
9846                         *sg_status |= SG_OVERUTILIZED;
9847
9848 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9849                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
9850                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
9851 #endif
9852                 /*
9853                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
9854                  */
9855                 if (!nr_running && idle_cpu(i)) {
9856                         sgs->idle_cpus++;
9857                         /* Idle cpu can't have misfit task */
9858                         continue;
9859                 }
9860
9861                 if (local_group)
9862                         continue;
9863
9864                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY) {
9865                         /* Check for a misfit task on the cpu */
9866                         if (sgs->group_misfit_task_load < rq->misfit_task_load) {
9867                                 sgs->group_misfit_task_load = rq->misfit_task_load;
9868                                 *sg_status |= SG_OVERLOAD;
9869                         }
9870                 } else if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
9871                            sched_reduced_capacity(rq, env->sd)) {
9872                         /* Check for a task running on a CPU with reduced capacity */
9873                         if (sgs->group_misfit_task_load < load)
9874                                 sgs->group_misfit_task_load = load;
9875                 }
9876         }
9877
9878         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
9879
9880         sgs->group_weight = group->group_weight;
9881
9882         /* Check if dst CPU is idle and preferred to this group */
9883         if (!local_group && env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING &&
9884             env->idle != CPU_NOT_IDLE && sgs->sum_h_nr_running &&
9885             sched_asym(env, sds, sgs, group)) {
9886                 sgs->group_asym_packing = 1;
9887         }
9888
9889         /* Check for loaded SMT group to be balanced to dst CPU */
9890         if (!local_group && smt_balance(env, sgs, group))
9891                 sgs->group_smt_balance = 1;
9892
9893         sgs->group_type = group_classify(env->sd->imbalance_pct, group, sgs);
9894
9895         /* Computing avg_load makes sense only when group is overloaded */
9896         if (sgs->group_type == group_overloaded)
9897                 sgs->avg_load = (sgs->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9898                                 sgs->group_capacity;
9899 }
9900
9901 /**
9902  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
9903  * @env: The load balancing environment.
9904  * @sds: sched_domain statistics
9905  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
9906  * @sgs: sched_group statistics
9907  *
9908  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
9909  * busiest group.
9910  *
9911  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
9912  * busiest group. %false otherwise.
9913  */
9914 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
9915                                    struct sd_lb_stats *sds,
9916                                    struct sched_group *sg,
9917                                    struct sg_lb_stats *sgs)
9918 {
9919         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
9920
9921         /* Make sure that there is at least one task to pull */
9922         if (!sgs->sum_h_nr_running)
9923                 return false;
9924
9925         /*
9926          * Don't try to pull misfit tasks we can't help.
9927          * We can use max_capacity here as reduction in capacity on some
9928          * CPUs in the group should either be possible to resolve
9929          * internally or be covered by avg_load imbalance (eventually).
9930          */
9931         if ((env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY) &&
9932             (sgs->group_type == group_misfit_task) &&
9933             (!capacity_greater(capacity_of(env->dst_cpu), sg->sgc->max_capacity) ||
9934              sds->local_stat.group_type != group_has_spare))
9935                 return false;
9936
9937         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
9938                 return true;
9939
9940         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
9941                 return false;
9942
9943         /*
9944          * The candidate and the current busiest group are the same type of
9945          * group. Let check which one is the busiest according to the type.
9946          */
9947
9948         switch (sgs->group_type) {
9949         case group_overloaded:
9950                 /* Select the overloaded group with highest avg_load. */
9951                 if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
9952                         return false;
9953                 break;
9954
9955         case group_imbalanced:
9956                 /*
9957                  * Select the 1st imbalanced group as we don't have any way to
9958                  * choose one more than another.
9959                  */
9960                 return false;
9961
9962         case group_asym_packing:
9963                 /* Prefer to move from lowest priority CPU's work */
9964                 if (sched_asym_prefer(sg->asym_prefer_cpu, sds->busiest->asym_prefer_cpu))
9965                         return false;
9966                 break;
9967
9968         case group_misfit_task:
9969                 /*
9970                  * If we have more than one misfit sg go with the biggest
9971                  * misfit.
9972                  */
9973                 if (sgs->group_misfit_task_load < busiest->group_misfit_task_load)
9974                         return false;
9975                 break;
9976
9977         case group_smt_balance:
9978                 /*
9979                  * Check if we have spare CPUs on either SMT group to
9980                  * choose has spare or fully busy handling.
9981                  */
9982                 if (sgs->idle_cpus != 0 || busiest->idle_cpus != 0)
9983                         goto has_spare;
9984
9985                 fallthrough;
9986
9987         case group_fully_busy:
9988                 /*
9989                  * Select the fully busy group with highest avg_load. In
9990                  * theory, there is no need to pull task from such kind of
9991                  * group because tasks have all compute capacity that they need
9992                  * but we can still improve the overall throughput by reducing
9993                  * contention when accessing shared HW resources.
9994                  *
9995                  * XXX for now avg_load is not computed and always 0 so we
9996                  * select the 1st one, except if @sg is composed of SMT
9997                  * siblings.
9998                  */
9999
10000                 if (sgs->avg_load < busiest->avg_load)
10001                         return false;
10002
10003                 if (sgs->avg_load == busiest->avg_load) {
10004                         /*
10005                          * SMT sched groups need more help than non-SMT groups.
10006                          * If @sg happens to also be SMT, either choice is good.
10007                          */
10008                         if (sds->busiest->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY)
10009                                 return false;
10010                 }
10011
10012                 break;
10013
10014         case group_has_spare:
10015                 /*
10016                  * Do not pick sg with SMT CPUs over sg with pure CPUs,
10017                  * as we do not want to pull task off SMT core with one task
10018                  * and make the core idle.
10019                  */
10020                 if (smt_vs_nonsmt_groups(sds->busiest, sg)) {
10021                         if (sg->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY && sgs->sum_h_nr_running <= 1)
10022                                 return false;
10023                         else
10024                                 return true;
10025                 }
10026 has_spare:
10027
10028                 /*
10029                  * Select not overloaded group with lowest number of idle cpus
10030                  * and highest number of running tasks. We could also compare
10031                  * the spare capacity which is more stable but it can end up
10032                  * that the group has less spare capacity but finally more idle
10033                  * CPUs which means less opportunity to pull tasks.
10034                  */
10035                 if (sgs->idle_cpus > busiest->idle_cpus)
10036                         return false;
10037                 else if ((sgs->idle_cpus == busiest->idle_cpus) &&
10038                          (sgs->sum_nr_running <= busiest->sum_nr_running))
10039                         return false;
10040
10041                 break;
10042         }
10043
10044         /*
10045          * Candidate sg has no more than one task per CPU and has higher
10046          * per-CPU capacity. Migrating tasks to less capable CPUs may harm
10047          * throughput. Maximize throughput, power/energy consequences are not
10048          * considered.
10049          */
10050         if ((env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY) &&
10051             (sgs->group_type <= group_fully_busy) &&
10052             (capacity_greater(sg->sgc->min_capacity, capacity_of(env->dst_cpu))))
10053                 return false;
10054
10055         return true;
10056 }
10057
10058 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
10059 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
10060 {
10061         if (sgs->sum_h_nr_running > sgs->nr_numa_running)
10062                 return regular;
10063         if (sgs->sum_h_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
10064                 return remote;
10065         return all;
10066 }
10067
10068 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
10069 {
10070         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
10071                 return regular;
10072         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
10073                 return remote;
10074         return all;
10075 }
10076 #else
10077 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
10078 {
10079         return all;
10080 }
10081
10082 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
10083 {
10084         return regular;
10085 }
10086 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
10087
10088
10089 struct sg_lb_stats;
10090
10091 /*
10092  * task_running_on_cpu - return 1 if @p is running on @cpu.
10093  */
10094
10095 static unsigned int task_running_on_cpu(int cpu, struct task_struct *p)
10096 {
10097         /* Task has no contribution or is new */
10098         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
10099                 return 0;
10100
10101         if (task_on_rq_queued(p))
10102                 return 1;
10103
10104         return 0;
10105 }
10106
10107 /**
10108  * idle_cpu_without - would a given CPU be idle without p ?
10109  * @cpu: the processor on which idleness is tested.
10110  * @p: task which should be ignored.
10111  *
10112  * Return: 1 if the CPU would be idle. 0 otherwise.
10113  */
10114 static int idle_cpu_without(int cpu, struct task_struct *p)
10115 {
10116         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
10117
10118         if (rq->curr != rq->idle && rq->curr != p)
10119                 return 0;
10120
10121         /*
10122          * rq->nr_running can't be used but an updated version without the
10123          * impact of p on cpu must be used instead. The updated nr_running
10124          * be computed and tested before calling idle_cpu_without().
10125          */
10126
10127 #ifdef CONFIG_SMP
10128         if (rq->ttwu_pending)
10129                 return 0;
10130 #endif
10131
10132         return 1;
10133 }
10134
10135 /*
10136  * update_sg_wakeup_stats - Update sched_group's statistics for wakeup.
10137  * @sd: The sched_domain level to look for idlest group.
10138  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
10139  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
10140  * @p: The task for which we look for the idlest group/CPU.
10141  */
10142 static inline void update_sg_wakeup_stats(struct sched_domain *sd,
10143                                           struct sched_group *group,
10144                                           struct sg_lb_stats *sgs,
10145                                           struct task_struct *p)
10146 {
10147         int i, nr_running;
10148
10149         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
10150
10151         /* Assume that task can't fit any CPU of the group */
10152         if (sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY)
10153                 sgs->group_misfit_task_load = 1;
10154
10155         for_each_cpu(i, sched_group_span(group)) {
10156                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
10157                 unsigned int local;
10158
10159                 sgs->group_load += cpu_load_without(rq, p);
10160                 sgs->group_util += cpu_util_without(i, p);
10161                 sgs->group_runnable += cpu_runnable_without(rq, p);
10162                 local = task_running_on_cpu(i, p);
10163                 sgs->sum_h_nr_running += rq->cfs.h_nr_running - local;
10164
10165                 nr_running = rq->nr_running - local;
10166                 sgs->sum_nr_running += nr_running;
10167
10168                 /*
10169                  * No need to call idle_cpu_without() if nr_running is not 0
10170                  */
10171                 if (!nr_running && idle_cpu_without(i, p))
10172                         sgs->idle_cpus++;
10173
10174                 /* Check if task fits in the CPU */
10175                 if (sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
10176                     sgs->group_misfit_task_load &&
10177                     task_fits_cpu(p, i))
10178                         sgs->group_misfit_task_load = 0;
10179
10180         }
10181
10182         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
10183
10184         sgs->group_weight = group->group_weight;
10185
10186         sgs->group_type = group_classify(sd->imbalance_pct, group, sgs);
10187
10188         /*
10189          * Computing avg_load makes sense only when group is fully busy or
10190          * overloaded
10191          */
10192         if (sgs->group_type == group_fully_busy ||
10193                 sgs->group_type == group_overloaded)
10194                 sgs->avg_load = (sgs->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
10195                                 sgs->group_capacity;
10196 }
10197
10198 static bool update_pick_idlest(struct sched_group *idlest,
10199                                struct sg_lb_stats *idlest_sgs,
10200                                struct sched_group *group,
10201                                struct sg_lb_stats *sgs)
10202 {
10203         if (sgs->group_type < idlest_sgs->group_type)
10204                 return true;
10205
10206         if (sgs->group_type > idlest_sgs->group_type)
10207                 return false;
10208
10209         /*
10210          * The candidate and the current idlest group are the same type of
10211          * group. Let check which one is the idlest according to the type.
10212          */
10213
10214         switch (sgs->group_type) {
10215         case group_overloaded:
10216         case group_fully_busy:
10217                 /* Select the group with lowest avg_load. */
10218                 if (idlest_sgs->avg_load <= sgs->avg_load)
10219                         return false;
10220                 break;
10221
10222         case group_imbalanced:
10223         case group_asym_packing:
10224         case group_smt_balance:
10225                 /* Those types are not used in the slow wakeup path */
10226                 return false;
10227
10228         case group_misfit_task:
10229                 /* Select group with the highest max capacity */
10230                 if (idlest->sgc->max_capacity >= group->sgc->max_capacity)
10231                         return false;
10232                 break;
10233
10234         case group_has_spare:
10235                 /* Select group with most idle CPUs */
10236                 if (idlest_sgs->idle_cpus > sgs->idle_cpus)
10237                         return false;
10238
10239                 /* Select group with lowest group_util */
10240                 if (idlest_sgs->idle_cpus == sgs->idle_cpus &&
10241                         idlest_sgs->group_util <= sgs->group_util)
10242                         return false;
10243
10244                 break;
10245         }
10246
10247         return true;
10248 }
10249
10250 /*
10251  * find_idlest_group() finds and returns the least busy CPU group within the
10252  * domain.
10253  *
10254  * Assumes p is allowed on at least one CPU in sd.
10255  */
10256 static struct sched_group *
10257 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int this_cpu)
10258 {
10259         struct sched_group *idlest = NULL, *local = NULL, *group = sd->groups;
10260         struct sg_lb_stats local_sgs, tmp_sgs;
10261         struct sg_lb_stats *sgs;
10262         unsigned long imbalance;
10263         struct sg_lb_stats idlest_sgs = {
10264                         .avg_load = UINT_MAX,
10265                         .group_type = group_overloaded,
10266         };
10267
10268         do {
10269                 int local_group;
10270
10271                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
10272                 if (!cpumask_intersects(sched_group_span(group),
10273                                         p->cpus_ptr))
10274                         continue;
10275
10276                 /* Skip over this group if no cookie matched */
10277                 if (!sched_group_cookie_match(cpu_rq(this_cpu), p, group))
10278                         continue;
10279
10280                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
10281                                                sched_group_span(group));
10282
10283                 if (local_group) {
10284                         sgs = &local_sgs;
10285                         local = group;
10286                 } else {
10287                         sgs = &tmp_sgs;
10288                 }
10289
10290                 update_sg_wakeup_stats(sd, group, sgs, p);
10291
10292                 if (!local_group && update_pick_idlest(idlest, &idlest_sgs, group, sgs)) {
10293                         idlest = group;
10294                         idlest_sgs = *sgs;
10295                 }
10296
10297         } while (group = group->next, group != sd->groups);
10298
10299
10300         /* There is no idlest group to push tasks to */
10301         if (!idlest)
10302                 return NULL;
10303
10304         /* The local group has been skipped because of CPU affinity */
10305         if (!local)
10306                 return idlest;
10307
10308         /*
10309          * If the local group is idler than the selected idlest group
10310          * don't try and push the task.
10311          */
10312         if (local_sgs.group_type < idlest_sgs.group_type)
10313                 return NULL;
10314
10315         /*
10316          * If the local group is busier than the selected idlest group
10317          * try and push the task.
10318          */
10319         if (local_sgs.group_type > idlest_sgs.group_type)
10320                 return idlest;
10321
10322         switch (local_sgs.group_type) {
10323         case group_overloaded:
10324         case group_fully_busy:
10325
10326                 /* Calculate allowed imbalance based on load */
10327                 imbalance = scale_load_down(NICE_0_LOAD) *
10328                                 (sd->imbalance_pct-100) / 100;
10329
10330                 /*
10331                  * When comparing groups across NUMA domains, it's possible for
10332                  * the local domain to be very lightly loaded relative to the
10333                  * remote domains but "imbalance" skews the comparison making
10334                  * remote CPUs look much more favourable. When considering
10335                  * cross-domain, add imbalance to the load on the remote node
10336                  * and consider staying local.
10337                  */
10338
10339                 if ((sd->flags & SD_NUMA) &&
10340                     ((idlest_sgs.avg_load + imbalance) >= local_sgs.avg_load))
10341                         return NULL;
10342
10343                 /*
10344                  * If the local group is less loaded than the selected
10345                  * idlest group don't try and push any tasks.
10346                  */
10347                 if (idlest_sgs.avg_load >= (local_sgs.avg_load + imbalance))
10348                         return NULL;
10349
10350                 if (100 * local_sgs.avg_load <= sd->imbalance_pct * idlest_sgs.avg_load)
10351                         return NULL;
10352                 break;
10353
10354         case group_imbalanced:
10355         case group_asym_packing:
10356         case group_smt_balance:
10357                 /* Those type are not used in the slow wakeup path */
10358                 return NULL;
10359
10360         case group_misfit_task:
10361                 /* Select group with the highest max capacity */
10362                 if (local->sgc->max_capacity >= idlest->sgc->max_capacity)
10363                         return NULL;
10364                 break;
10365
10366         case group_has_spare:
10367 #ifdef CONFIG_NUMA
10368                 if (sd->flags & SD_NUMA) {
10369                         int imb_numa_nr = sd->imb_numa_nr;
10370 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
10371                         int idlest_cpu;
10372                         /*
10373                          * If there is spare capacity at NUMA, try to select
10374                          * the preferred node
10375                          */
10376                         if (cpu_to_node(this_cpu) == p->numa_preferred_nid)
10377                                 return NULL;
10378
10379                         idlest_cpu = cpumask_first(sched_group_span(idlest));
10380                         if (cpu_to_node(idlest_cpu) == p->numa_preferred_nid)
10381                                 return idlest;
10382 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
10383                         /*
10384                          * Otherwise, keep the task close to the wakeup source
10385                          * and improve locality if the number of running tasks
10386                          * would remain below threshold where an imbalance is
10387                          * allowed while accounting for the possibility the
10388                          * task is pinned to a subset of CPUs. If there is a
10389                          * real need of migration, periodic load balance will
10390                          * take care of it.
10391                          */
10392                         if (p->nr_cpus_allowed != NR_CPUS) {
10393                                 struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_rq_mask);
10394
10395                                 cpumask_and(cpus, sched_group_span(local), p->cpus_ptr);
10396                                 imb_numa_nr = min(cpumask_weight(cpus), sd->imb_numa_nr);
10397                         }
10398
10399                         imbalance = abs(local_sgs.idle_cpus - idlest_sgs.idle_cpus);
10400                         if (!adjust_numa_imbalance(imbalance,
10401                                                    local_sgs.sum_nr_running + 1,
10402                                                    imb_numa_nr)) {
10403                                 return NULL;
10404                         }
10405                 }
10406 #endif /* CONFIG_NUMA */
10407
10408                 /*
10409                  * Select group with highest number of idle CPUs. We could also
10410                  * compare the utilization which is more stable but it can end
10411                  * up that the group has less spare capacity but finally more
10412                  * idle CPUs which means more opportunity to run task.
10413                  */
10414                 if (local_sgs.idle_cpus >= idlest_sgs.idle_cpus)
10415                         return NULL;
10416                 break;
10417         }
10418
10419         return idlest;
10420 }
10421
10422 static void update_idle_cpu_scan(struct lb_env *env,
10423                                  unsigned long sum_util)
10424 {
10425         struct sched_domain_shared *sd_share;
10426         int llc_weight, pct;
10427         u64 x, y, tmp;
10428         /*
10429          * Update the number of CPUs to scan in LLC domain, which could
10430          * be used as a hint in select_idle_cpu(). The update of sd_share
10431          * could be expensive because it is within a shared cache line.
10432          * So the write of this hint only occurs during periodic load
10433          * balancing, rather than CPU_NEWLY_IDLE, because the latter
10434          * can fire way more frequently than the former.
10435          */
10436         if (!sched_feat(SIS_UTIL) || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
10437                 return;
10438
10439         llc_weight = per_cpu(sd_llc_size, env->dst_cpu);
10440         if (env->sd->span_weight != llc_weight)
10441                 return;
10442
10443         sd_share = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, env->dst_cpu));
10444         if (!sd_share)
10445                 return;
10446
10447         /*
10448          * The number of CPUs to search drops as sum_util increases, when
10449          * sum_util hits 85% or above, the scan stops.
10450          * The reason to choose 85% as the threshold is because this is the
10451          * imbalance_pct(117) when a LLC sched group is overloaded.
10452          *
10453          * let y = SCHED_CAPACITY_SCALE - p * x^2                       [1]
10454          * and y'= y / SCHED_CAPACITY_SCALE
10455          *
10456          * x is the ratio of sum_util compared to the CPU capacity:
10457          * x = sum_util / (llc_weight * SCHED_CAPACITY_SCALE)
10458          * y' is the ratio of CPUs to be scanned in the LLC domain,
10459          * and the number of CPUs to scan is calculated by:
10460          *
10461          * nr_scan = llc_weight * y'                                    [2]
10462          *
10463          * When x hits the threshold of overloaded, AKA, when
10464          * x = 100 / pct, y drops to 0. According to [1],
10465          * p should be SCHED_CAPACITY_SCALE * pct^2 / 10000
10466          *
10467          * Scale x by SCHED_CAPACITY_SCALE:
10468          * x' = sum_util / llc_weight;                                  [3]
10469          *
10470          * and finally [1] becomes:
10471          * y = SCHED_CAPACITY_SCALE -
10472          *     x'^2 * pct^2 / (10000 * SCHED_CAPACITY_SCALE)            [4]
10473          *
10474          */
10475         /* equation [3] */
10476         x = sum_util;
10477         do_div(x, llc_weight);
10478
10479         /* equation [4] */
10480         pct = env->sd->imbalance_pct;
10481         tmp = x * x * pct * pct;
10482         do_div(tmp, 10000 * SCHED_CAPACITY_SCALE);
10483         tmp = min_t(long, tmp, SCHED_CAPACITY_SCALE);
10484         y = SCHED_CAPACITY_SCALE - tmp;
10485
10486         /* equation [2] */
10487         y *= llc_weight;
10488         do_div(y, SCHED_CAPACITY_SCALE);
10489         if ((int)y != sd_share->nr_idle_scan)
10490                 WRITE_ONCE(sd_share->nr_idle_scan, (int)y);
10491 }
10492
10493 /**
10494  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
10495  * @env: The load balancing environment.
10496  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
10497  */
10498
10499 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
10500 {
10501         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
10502         struct sg_lb_stats *local = &sds->local_stat;
10503         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
10504         unsigned long sum_util = 0;
10505         int sg_status = 0;
10506
10507         do {
10508                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
10509                 int local_group;
10510
10511                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(sg));
10512                 if (local_group) {
10513                         sds->local = sg;
10514                         sgs = local;
10515
10516                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
10517                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
10518                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
10519                 }
10520
10521                 update_sg_lb_stats(env, sds, sg, sgs, &sg_status);
10522
10523                 if (local_group)
10524                         goto next_group;
10525
10526
10527                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
10528                         sds->busiest = sg;
10529                         sds->busiest_stat = *sgs;
10530                 }
10531
10532 next_group:
10533                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
10534                 sds->total_load += sgs->group_load;
10535                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
10536
10537                 sum_util += sgs->group_util;
10538                 sg = sg->next;
10539         } while (sg != env->sd->groups);
10540
10541         /*
10542          * Indicate that the child domain of the busiest group prefers tasks
10543          * go to a child's sibling domains first. NB the flags of a sched group
10544          * are those of the child domain.
10545          */
10546         if (sds->busiest)
10547                 sds->prefer_sibling = !!(sds->busiest->flags & SD_PREFER_SIBLING);
10548
10549
10550         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
10551                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
10552
10553         if (!env->sd->parent) {
10554                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
10555
10556                 /* update overload indicator if we are at root domain */
10557                 WRITE_ONCE(rd->overload, sg_status & SG_OVERLOAD);
10558
10559                 /* Update over-utilization (tipping point, U >= 0) indicator */
10560                 WRITE_ONCE(rd->overutilized, sg_status & SG_OVERUTILIZED);
10561                 trace_sched_overutilized_tp(rd, sg_status & SG_OVERUTILIZED);
10562         } else if (sg_status & SG_OVERUTILIZED) {
10563                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
10564
10565                 WRITE_ONCE(rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
10566                 trace_sched_overutilized_tp(rd, SG_OVERUTILIZED);
10567         }
10568
10569         update_idle_cpu_scan(env, sum_util);
10570 }
10571
10572 /**
10573  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
10574  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
10575  * @env: load balance environment
10576  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
10577  */
10578 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
10579 {
10580         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
10581
10582         local = &sds->local_stat;
10583         busiest = &sds->busiest_stat;
10584
10585         if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
10586                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY) {
10587                         /* Set imbalance to allow misfit tasks to be balanced. */
10588                         env->migration_type = migrate_misfit;
10589                         env->imbalance = 1;
10590                 } else {
10591                         /*
10592                          * Set load imbalance to allow moving task from cpu
10593                          * with reduced capacity.
10594                          */
10595                         env->migration_type = migrate_load;
10596                         env->imbalance = busiest->group_misfit_task_load;
10597                 }
10598                 return;
10599         }
10600
10601         if (busiest->group_type == group_asym_packing) {
10602                 /*
10603                  * In case of asym capacity, we will try to migrate all load to
10604                  * the preferred CPU.
10605                  */
10606                 env->migration_type = migrate_task;
10607                 env->imbalance = busiest->sum_h_nr_running;
10608                 return;
10609         }
10610
10611         if (busiest->group_type == group_smt_balance) {
10612                 /* Reduce number of tasks sharing CPU capacity */
10613                 env->migration_type = migrate_task;
10614                 env->imbalance = 1;
10615                 return;
10616         }
10617
10618         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
10619                 /*
10620                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
10621                  * to ensure CPU-load equilibrium, try to move any task to fix
10622                  * the imbalance. The next load balance will take care of
10623                  * balancing back the system.
10624                  */
10625                 env->migration_type = migrate_task;
10626                 env->imbalance = 1;
10627                 return;
10628         }
10629
10630         /*
10631          * Try to use spare capacity of local group without overloading it or
10632          * emptying busiest.
10633          */
10634         if (local->group_type == group_has_spare) {
10635                 if ((busiest->group_type > group_fully_busy) &&
10636                     !(env->sd->flags & SD_SHARE_PKG_RESOURCES)) {
10637                         /*
10638                          * If busiest is overloaded, try to fill spare
10639                          * capacity. This might end up creating spare capacity
10640                          * in busiest or busiest still being overloaded but
10641                          * there is no simple way to directly compute the
10642                          * amount of load to migrate in order to balance the
10643                          * system.
10644                          */
10645                         env->migration_type = migrate_util;
10646                         env->imbalance = max(local->group_capacity, local->group_util) -
10647                                          local->group_util;
10648
10649                         /*
10650                          * In some cases, the group's utilization is max or even
10651                          * higher than capacity because of migrations but the
10652                          * local CPU is (newly) idle. There is at least one
10653                          * waiting task in this overloaded busiest group. Let's
10654                          * try to pull it.
10655                          */
10656                         if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->imbalance == 0) {
10657                                 env->migration_type = migrate_task;
10658                                 env->imbalance = 1;
10659                         }
10660
10661                         return;
10662                 }
10663
10664                 if (busiest->group_weight == 1 || sds->prefer_sibling) {
10665                         /*
10666                          * When prefer sibling, evenly spread running tasks on
10667                          * groups.
10668                          */
10669                         env->migration_type = migrate_task;
10670                         env->imbalance = sibling_imbalance(env, sds, busiest, local);
10671                 } else {
10672
10673                         /*
10674                          * If there is no overload, we just want to even the number of
10675                          * idle cpus.
10676                          */
10677                         env->migration_type = migrate_task;
10678                         env->imbalance = max_t(long, 0,
10679                                                (local->idle_cpus - busiest->idle_cpus));
10680                 }
10681
10682 #ifdef CONFIG_NUMA
10683                 /* Consider allowing a small imbalance between NUMA groups */
10684                 if (env->sd->flags & SD_NUMA) {
10685                         env->imbalance = adjust_numa_imbalance(env->imbalance,
10686                                                                local->sum_nr_running + 1,
10687                                                                env->sd->imb_numa_nr);
10688                 }
10689 #endif
10690
10691                 /* Number of tasks to move to restore balance */
10692                 env->imbalance >>= 1;
10693
10694                 return;
10695         }
10696
10697         /*
10698          * Local is fully busy but has to take more load to relieve the
10699          * busiest group
10700          */
10701         if (local->group_type < group_overloaded) {
10702                 /*
10703                  * Local will become overloaded so the avg_load metrics are
10704                  * finally needed.
10705                  */
10706
10707                 local->avg_load = (local->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
10708                                   local->group_capacity;
10709
10710                 /*
10711                  * If the local group is more loaded than the selected
10712                  * busiest group don't try to pull any tasks.
10713                  */
10714                 if (local->avg_load >= busiest->avg_load) {
10715                         env->imbalance = 0;
10716                         return;
10717                 }
10718
10719                 sds->avg_load = (sds->total_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
10720                                 sds->total_capacity;
10721
10722                 /*
10723                  * If the local group is more loaded than the average system
10724                  * load, don't try to pull any tasks.
10725                  */
10726                 if (local->avg_load >= sds->avg_load) {
10727                         env->imbalance = 0;
10728                         return;
10729                 }
10730
10731         }
10732
10733         /*
10734          * Both group are or will become overloaded and we're trying to get all
10735          * the CPUs to the average_load, so we don't want to push ourselves
10736          * above the average load, nor do we wish to reduce the max loaded CPU
10737          * below the average load. At the same time, we also don't want to
10738          * reduce the group load below the group capacity. Thus we look for
10739          * the minimum possible imbalance.
10740          */
10741         env->migration_type = migrate_load;
10742         env->imbalance = min(
10743                 (busiest->avg_load - sds->avg_load) * busiest->group_capacity,
10744                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
10745         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
10746 }
10747
10748 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
10749
10750 /*
10751  * Decision matrix according to the local and busiest group type:
10752  *
10753  * busiest \ local has_spare fully_busy misfit asym imbalanced overloaded
10754  * has_spare        nr_idle   balanced   N/A    N/A  balanced   balanced
10755  * fully_busy       nr_idle   nr_idle    N/A    N/A  balanced   balanced
10756  * misfit_task      force     N/A        N/A    N/A  N/A        N/A
10757  * asym_packing     force     force      N/A    N/A  force      force
10758  * imbalanced       force     force      N/A    N/A  force      force
10759  * overloaded       force     force      N/A    N/A  force      avg_load
10760  *
10761  * N/A :      Not Applicable because already filtered while updating
10762  *            statistics.
10763  * balanced : The system is balanced for these 2 groups.
10764  * force :    Calculate the imbalance as load migration is probably needed.
10765  * avg_load : Only if imbalance is significant enough.
10766  * nr_idle :  dst_cpu is not busy and the number of idle CPUs is quite
10767  *            different in groups.
10768  */
10769
10770 /**
10771  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
10772  * if there is an imbalance.
10773  * @env: The load balancing environment.
10774  *
10775  * Also calculates the amount of runnable load which should be moved
10776  * to restore balance.
10777  *
10778  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
10779  */
10780 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
10781 {
10782         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
10783         struct sd_lb_stats sds;
10784
10785         init_sd_lb_stats(&sds);
10786
10787         /*
10788          * Compute the various statistics relevant for load balancing at
10789          * this level.
10790          */
10791         update_sd_lb_stats(env, &sds);
10792
10793         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
10794         if (!sds.busiest)
10795                 goto out_balanced;
10796
10797         busiest = &sds.busiest_stat;
10798
10799         /* Misfit tasks should be dealt with regardless of the avg load */
10800         if (busiest->group_type == group_misfit_task)
10801                 goto force_balance;
10802
10803         if (sched_energy_enabled()) {
10804                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
10805
10806                 if (rcu_dereference(rd->pd) && !READ_ONCE(rd->overutilized))
10807                         goto out_balanced;
10808         }
10809
10810         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
10811         if (busiest->group_type == group_asym_packing)
10812                 goto force_balance;
10813
10814         /*
10815          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
10816          * work because they assume all things are equal, which typically
10817          * isn't true due to cpus_ptr constraints and the like.
10818          */
10819         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
10820                 goto force_balance;
10821
10822         local = &sds.local_stat;
10823         /*
10824          * If the local group is busier than the selected busiest group
10825          * don't try and pull any tasks.
10826          */
10827         if (local->group_type > busiest->group_type)
10828                 goto out_balanced;
10829
10830         /*
10831          * When groups are overloaded, use the avg_load to ensure fairness
10832          * between tasks.
10833          */
10834         if (local->group_type == group_overloaded) {
10835                 /*
10836                  * If the local group is more loaded than the selected
10837                  * busiest group don't try to pull any tasks.
10838                  */
10839                 if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
10840                         goto out_balanced;
10841
10842                 /* XXX broken for overlapping NUMA groups */
10843                 sds.avg_load = (sds.total_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
10844                                 sds.total_capacity;
10845
10846                 /*
10847                  * Don't pull any tasks if this group is already above the
10848                  * domain average load.
10849                  */
10850                 if (local->avg_load >= sds.avg_load)
10851                         goto out_balanced;
10852
10853                 /*
10854                  * If the busiest group is more loaded, use imbalance_pct to be
10855                  * conservative.
10856                  */
10857                 if (100 * busiest->avg_load <=
10858                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
10859                         goto out_balanced;
10860         }
10861
10862         /*
10863          * Try to move all excess tasks to a sibling domain of the busiest
10864          * group's child domain.
10865          */
10866         if (sds.prefer_sibling && local->group_type == group_has_spare &&
10867             sibling_imbalance(env, &sds, busiest, local) > 1)
10868                 goto force_balance;
10869
10870         if (busiest->group_type != group_overloaded) {
10871                 if (env->idle == CPU_NOT_IDLE) {
10872                         /*
10873                          * If the busiest group is not overloaded (and as a
10874                          * result the local one too) but this CPU is already
10875                          * busy, let another idle CPU try to pull task.
10876                          */
10877                         goto out_balanced;
10878                 }
10879
10880                 if (busiest->group_type == group_smt_balance &&
10881                     smt_vs_nonsmt_groups(sds.local, sds.busiest)) {
10882                         /* Let non SMT CPU pull from SMT CPU sharing with sibling */
10883                         goto force_balance;
10884                 }
10885
10886                 if (busiest->group_weight > 1 &&
10887                     local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)) {
10888                         /*
10889                          * If the busiest group is not overloaded
10890                          * and there is no imbalance between this and busiest
10891                          * group wrt idle CPUs, it is balanced. The imbalance
10892                          * becomes significant if the diff is greater than 1
10893                          * otherwise we might end up to just move the imbalance
10894                          * on another group. Of course this applies only if
10895                          * there is more than 1 CPU per group.
10896                          */
10897                         goto out_balanced;
10898                 }
10899
10900                 if (busiest->sum_h_nr_running == 1) {
10901                         /*
10902                          * busiest doesn't have any tasks waiting to run
10903                          */
10904                         goto out_balanced;
10905                 }
10906         }
10907
10908 force_balance:
10909         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
10910         calculate_imbalance(env, &sds);
10911         return env->imbalance ? sds.busiest : NULL;
10912
10913 out_balanced:
10914         env->imbalance = 0;
10915         return NULL;
10916 }
10917
10918 /*
10919  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the CPUs in the group.
10920  */
10921 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
10922                                      struct sched_group *group)
10923 {
10924         struct rq *busiest = NULL, *rq;
10925         unsigned long busiest_util = 0, busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
10926         unsigned int busiest_nr = 0;
10927         int i;
10928
10929         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
10930                 unsigned long capacity, load, util;
10931                 unsigned int nr_running;
10932                 enum fbq_type rt;
10933
10934                 rq = cpu_rq(i);
10935                 rt = fbq_classify_rq(rq);
10936
10937                 /*
10938                  * We classify groups/runqueues into three groups:
10939                  *  - regular: there are !numa tasks
10940                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
10941                  *  - all:     there is no distinction
10942                  *
10943                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
10944                  * ignore those when there's better options.
10945                  *
10946                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
10947                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
10948                  * queue by moving tasks around inside the node.
10949                  *
10950                  * If we cannot move enough load due to this classification
10951                  * the next pass will adjust the group classification and
10952                  * allow migration of more tasks.
10953                  *
10954                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
10955                  */
10956                 if (rt > env->fbq_type)
10957                         continue;
10958
10959                 nr_running = rq->cfs.h_nr_running;
10960                 if (!nr_running)
10961                         continue;
10962
10963                 capacity = capacity_of(i);
10964
10965                 /*
10966                  * For ASYM_CPUCAPACITY domains, don't pick a CPU that could
10967                  * eventually lead to active_balancing high->low capacity.
10968                  * Higher per-CPU capacity is considered better than balancing
10969                  * average load.
10970                  */
10971                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
10972                     !capacity_greater(capacity_of(env->dst_cpu), capacity) &&
10973                     nr_running == 1)
10974                         continue;
10975
10976                 /*
10977                  * Make sure we only pull tasks from a CPU of lower priority
10978                  * when balancing between SMT siblings.
10979                  *
10980                  * If balancing between cores, let lower priority CPUs help
10981                  * SMT cores with more than one busy sibling.
10982                  */
10983                 if ((env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING) &&
10984                     sched_use_asym_prio(env->sd, i) &&
10985                     sched_asym_prefer(i, env->dst_cpu) &&
10986                     nr_running == 1)
10987                         continue;
10988
10989                 switch (env->migration_type) {
10990                 case migrate_load:
10991                         /*
10992                          * When comparing with load imbalance, use cpu_load()
10993                          * which is not scaled with the CPU capacity.
10994                          */
10995                         load = cpu_load(rq);
10996
10997                         if (nr_running == 1 && load > env->imbalance &&
10998                             !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
10999                                 break;
11000
11001                         /*
11002                          * For the load comparisons with the other CPUs,
11003                          * consider the cpu_load() scaled with the CPU
11004                          * capacity, so that the load can be moved away
11005                          * from the CPU that is potentially running at a
11006                          * lower capacity.
11007                          *
11008                          * Thus we're looking for max(load_i / capacity_i),
11009                          * crosswise multiplication to rid ourselves of the
11010                          * division works out to:
11011                          * load_i * capacity_j > load_j * capacity_i;
11012                          * where j is our previous maximum.
11013                          */
11014                         if (load * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
11015                                 busiest_load = load;
11016                                 busiest_capacity = capacity;
11017                                 busiest = rq;
11018                         }
11019                         break;
11020
11021                 case migrate_util:
11022                         util = cpu_util_cfs_boost(i);
11023
11024                         /*
11025                          * Don't try to pull utilization from a CPU with one
11026                          * running task. Whatever its utilization, we will fail
11027                          * detach the task.
11028                          */
11029                         if (nr_running <= 1)
11030                                 continue;
11031
11032                         if (busiest_util < util) {
11033                                 busiest_util = util;
11034                                 busiest = rq;
11035                         }
11036                         break;
11037
11038                 case migrate_task:
11039                         if (busiest_nr < nr_running) {
11040                                 busiest_nr = nr_running;
11041                                 busiest = rq;
11042                         }
11043                         break;
11044
11045                 case migrate_misfit:
11046                         /*
11047                          * For ASYM_CPUCAPACITY domains with misfit tasks we
11048                          * simply seek the "biggest" misfit task.
11049                          */
11050                         if (rq->misfit_task_load > busiest_load) {
11051                                 busiest_load = rq->misfit_task_load;
11052                                 busiest = rq;
11053                         }
11054
11055                         break;
11056
11057                 }
11058         }
11059
11060         return busiest;
11061 }
11062
11063 /*
11064  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
11065  * so long as it is large enough.
11066  */
11067 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
11068
11069 static inline bool
11070 asym_active_balance(struct lb_env *env)
11071 {
11072         /*
11073          * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but lower
11074          * priority CPUs in order to pack all tasks in the highest priority
11075          * CPUs. When done between cores, do it only if the whole core if the
11076          * whole core is idle.
11077          *
11078          * If @env::src_cpu is an SMT core with busy siblings, let
11079          * the lower priority @env::dst_cpu help it. Do not follow
11080          * CPU priority.
11081          */
11082         return env->idle != CPU_NOT_IDLE && (env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING) &&
11083                sched_use_asym_prio(env->sd, env->dst_cpu) &&
11084                (sched_asym_prefer(env->dst_cpu, env->src_cpu) ||
11085                 !sched_use_asym_prio(env->sd, env->src_cpu));
11086 }
11087
11088 static inline bool
11089 imbalanced_active_balance(struct lb_env *env)
11090 {
11091         struct sched_domain *sd = env->sd;
11092
11093         /*
11094          * The imbalanced case includes the case of pinned tasks preventing a fair
11095          * distribution of the load on the system but also the even distribution of the
11096          * threads on a system with spare capacity
11097          */
11098         if ((env->migration_type == migrate_task) &&
11099             (sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2))
11100                 return 1;
11101
11102         return 0;
11103 }
11104
11105 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
11106 {
11107         struct sched_domain *sd = env->sd;
11108
11109         if (asym_active_balance(env))
11110                 return 1;
11111
11112         if (imbalanced_active_balance(env))
11113                 return 1;
11114
11115         /*
11116          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
11117          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
11118          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
11119          * available on dst_cpu.
11120          */
11121         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
11122             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
11123                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
11124                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
11125                         return 1;
11126         }
11127
11128         if (env->migration_type == migrate_misfit)
11129                 return 1;
11130
11131         return 0;
11132 }
11133
11134 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
11135
11136 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
11137 {
11138         struct cpumask *swb_cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(should_we_balance_tmpmask);
11139         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
11140         int cpu, idle_smt = -1;
11141
11142         /*
11143          * Ensure the balancing environment is consistent; can happen
11144          * when the softirq triggers 'during' hotplug.
11145          */
11146         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, env->cpus))
11147                 return 0;
11148
11149         /*
11150          * In the newly idle case, we will allow all the CPUs
11151          * to do the newly idle load balance.
11152          *
11153          * However, we bail out if we already have tasks or a wakeup pending,
11154          * to optimize wakeup latency.
11155          */
11156         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
11157                 if (env->dst_rq->nr_running > 0 || env->dst_rq->ttwu_pending)
11158                         return 0;
11159                 return 1;
11160         }
11161
11162         cpumask_copy(swb_cpus, group_balance_mask(sg));
11163         /* Try to find first idle CPU */
11164         for_each_cpu_and(cpu, swb_cpus, env->cpus) {
11165                 if (!idle_cpu(cpu))
11166                         continue;
11167
11168                 /*
11169                  * Don't balance to idle SMT in busy core right away when
11170                  * balancing cores, but remember the first idle SMT CPU for
11171                  * later consideration.  Find CPU on an idle core first.
11172                  */
11173                 if (!(env->sd->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY) && !is_core_idle(cpu)) {
11174                         if (idle_smt == -1)
11175                                 idle_smt = cpu;
11176                         /*
11177                          * If the core is not idle, and first SMT sibling which is
11178                          * idle has been found, then its not needed to check other
11179                          * SMT siblings for idleness:
11180                          */
11181 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
11182                         cpumask_andnot(swb_cpus, swb_cpus, cpu_smt_mask(cpu));
11183 #endif
11184                         continue;
11185                 }
11186
11187                 /*
11188                  * Are we the first idle core in a non-SMT domain or higher,
11189                  * or the first idle CPU in a SMT domain?
11190                  */
11191                 return cpu == env->dst_cpu;
11192         }
11193
11194         /* Are we the first idle CPU with busy siblings? */
11195         if (idle_smt != -1)
11196                 return idle_smt == env->dst_cpu;
11197
11198         /* Are we the first CPU of this group ? */
11199         return group_balance_cpu(sg) == env->dst_cpu;
11200 }
11201
11202 /*
11203  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
11204  * tasks if there is an imbalance.
11205  */
11206 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
11207                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
11208                         int *continue_balancing)
11209 {
11210         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
11211         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
11212         struct sched_group *group;
11213         struct rq *busiest;
11214         struct rq_flags rf;
11215         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
11216         struct lb_env env = {
11217                 .sd             = sd,
11218                 .dst_cpu        = this_cpu,
11219                 .dst_rq         = this_rq,
11220                 .dst_grpmask    = group_balance_mask(sd->groups),
11221                 .idle           = idle,
11222                 .loop_break     = SCHED_NR_MIGRATE_BREAK,
11223                 .cpus           = cpus,
11224                 .fbq_type       = all,
11225                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
11226         };
11227
11228         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), cpu_active_mask);
11229
11230         schedstat_inc(sd->lb_count[idle]);
11231
11232 redo:
11233         if (!should_we_balance(&env)) {
11234                 *continue_balancing = 0;
11235                 goto out_balanced;
11236         }
11237
11238         group = find_busiest_group(&env);
11239         if (!group) {
11240                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyg[idle]);
11241                 goto out_balanced;
11242         }
11243
11244         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
11245         if (!busiest) {
11246                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyq[idle]);
11247                 goto out_balanced;
11248         }
11249
11250         WARN_ON_ONCE(busiest == env.dst_rq);
11251
11252         schedstat_add(sd->lb_imbalance[idle], env.imbalance);
11253
11254         env.src_cpu = busiest->cpu;
11255         env.src_rq = busiest;
11256
11257         ld_moved = 0;
11258         /* Clear this flag as soon as we find a pullable task */
11259         env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
11260         if (busiest->nr_running > 1) {
11261                 /*
11262                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
11263                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
11264                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
11265                  * correctly treated as an imbalance.
11266                  */
11267                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
11268
11269 more_balance:
11270                 rq_lock_irqsave(busiest, &rf);
11271                 update_rq_clock(busiest);
11272
11273                 /*
11274                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
11275                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
11276                  */
11277                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
11278
11279                 /*
11280                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
11281                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
11282                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
11283                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
11284                  * See task_rq_lock() family for the details.
11285                  */
11286
11287                 rq_unlock(busiest, &rf);
11288
11289                 if (cur_ld_moved) {
11290                         attach_tasks(&env);
11291                         ld_moved += cur_ld_moved;
11292                 }
11293
11294                 local_irq_restore(rf.flags);
11295
11296                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
11297                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
11298                         /* Stop if we tried all running tasks */
11299                         if (env.loop < busiest->nr_running)
11300                                 goto more_balance;
11301                 }
11302
11303                 /*
11304                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
11305                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
11306                  * where they can run. The upper limit on how many times we
11307                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of CPUs in our
11308                  * sched_group.
11309                  *
11310                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
11311                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
11312                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
11313                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
11314                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
11315                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
11316                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
11317                  * given_cpu) causing excess load to be moved to given_cpu.
11318                  * This however should not happen so much in practice and
11319                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
11320                  * excess load moved.
11321                  */
11322                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
11323
11324                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs */
11325                         __cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
11326
11327                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
11328                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
11329                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
11330                         env.loop         = 0;
11331                         env.loop_break   = SCHED_NR_MIGRATE_BREAK;
11332
11333                         /*
11334                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
11335                          * need to continue with same src_cpu.
11336                          */
11337                         goto more_balance;
11338                 }
11339
11340                 /*
11341                  * We failed to reach balance because of affinity.
11342                  */
11343                 if (sd_parent) {
11344                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
11345
11346                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
11347                                 *group_imbalance = 1;
11348                 }
11349
11350                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
11351                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
11352                         __cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
11353                         /*
11354                          * Attempting to continue load balancing at the current
11355                          * sched_domain level only makes sense if there are
11356                          * active CPUs remaining as possible busiest CPUs to
11357                          * pull load from which are not contained within the
11358                          * destination group that is receiving any migrated
11359                          * load.
11360                          */
11361                         if (!cpumask_subset(cpus, env.dst_grpmask)) {
11362                                 env.loop = 0;
11363                                 env.loop_break = SCHED_NR_MIGRATE_BREAK;
11364                                 goto redo;
11365                         }
11366                         goto out_all_pinned;
11367                 }
11368         }
11369
11370         if (!ld_moved) {
11371                 schedstat_inc(sd->lb_failed[idle]);
11372                 /*
11373                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
11374                  * We do not want newidle balance, which can be very
11375                  * frequent, pollute the failure counter causing
11376                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
11377                  */
11378                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
11379                         sd->nr_balance_failed++;
11380
11381                 if (need_active_balance(&env)) {
11382                         unsigned long flags;
11383
11384                         raw_spin_rq_lock_irqsave(busiest, flags);
11385
11386                         /*
11387                          * Don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
11388                          * if the curr task on busiest CPU can't be
11389                          * moved to this_cpu:
11390                          */
11391                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu, busiest->curr->cpus_ptr)) {
11392                                 raw_spin_rq_unlock_irqrestore(busiest, flags);
11393                                 goto out_one_pinned;
11394                         }
11395
11396                         /* Record that we found at least one task that could run on this_cpu */
11397                         env.flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
11398
11399                         /*
11400                          * ->active_balance synchronizes accesses to
11401                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
11402                          * only after active load balance is finished.
11403                          */
11404                         if (!busiest->active_balance) {
11405                                 busiest->active_balance = 1;
11406                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
11407                                 active_balance = 1;
11408                         }
11409
11410                         preempt_disable();
11411                         raw_spin_rq_unlock_irqrestore(busiest, flags);
11412                         if (active_balance) {
11413                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
11414                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
11415                                         &busiest->active_balance_work);
11416                         }
11417                         preempt_enable();
11418                 }
11419         } else {
11420                 sd->nr_balance_failed = 0;
11421         }
11422
11423         if (likely(!active_balance) || need_active_balance(&env)) {
11424                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
11425                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
11426         }
11427
11428         goto out;
11429
11430 out_balanced:
11431         /*
11432          * We reach balance although we may have faced some affinity
11433          * constraints. Clear the imbalance flag only if other tasks got
11434          * a chance to move and fix the imbalance.
11435          */
11436         if (sd_parent && !(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
11437                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
11438
11439                 if (*group_imbalance)
11440                         *group_imbalance = 0;
11441         }
11442
11443 out_all_pinned:
11444         /*
11445          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
11446          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
11447          * can try to migrate them.
11448          */
11449         schedstat_inc(sd->lb_balanced[idle]);
11450
11451         sd->nr_balance_failed = 0;
11452
11453 out_one_pinned:
11454         ld_moved = 0;
11455
11456         /*
11457          * newidle_balance() disregards balance intervals, so we could
11458          * repeatedly reach this code, which would lead to balance_interval
11459          * skyrocketing in a short amount of time. Skip the balance_interval
11460          * increase logic to avoid that.
11461          */
11462         if (env.idle == CPU_NEWLY_IDLE)
11463                 goto out;
11464
11465         /* tune up the balancing interval */
11466         if ((env.flags & LBF_ALL_PINNED &&
11467              sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
11468             sd->balance_interval < sd->max_interval)
11469                 sd->balance_interval *= 2;
11470 out:
11471         return ld_moved;
11472 }
11473
11474 static inline unsigned long
11475 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
11476 {
11477         unsigned long interval = sd->balance_interval;
11478
11479         if (cpu_busy)
11480                 interval *= sd->busy_factor;
11481
11482         /* scale ms to jiffies */
11483         interval = msecs_to_jiffies(interval);
11484
11485         /*
11486          * Reduce likelihood of busy balancing at higher domains racing with
11487          * balancing at lower domains by preventing their balancing periods
11488          * from being multiples of each other.
11489          */
11490         if (cpu_busy)
11491                 interval -= 1;
11492
11493         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
11494
11495         return interval;
11496 }
11497
11498 static inline void
11499 update_next_balance(struct sched_domain *sd, unsigned long *next_balance)
11500 {
11501         unsigned long interval, next;
11502
11503         /* used by idle balance, so cpu_busy = 0 */
11504         interval = get_sd_balance_interval(sd, 0);
11505         next = sd->last_balance + interval;
11506
11507         if (time_after(*next_balance, next))
11508                 *next_balance = next;
11509 }
11510
11511 /*
11512  * active_load_balance_cpu_stop is run by the CPU stopper. It pushes
11513  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
11514  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
11515  * avoids physical / logical imbalances.
11516  */
11517 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
11518 {
11519         struct rq *busiest_rq = data;
11520         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
11521         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
11522         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
11523         struct sched_domain *sd;
11524         struct task_struct *p = NULL;
11525         struct rq_flags rf;
11526
11527         rq_lock_irq(busiest_rq, &rf);
11528         /*
11529          * Between queueing the stop-work and running it is a hole in which
11530          * CPUs can become inactive. We should not move tasks from or to
11531          * inactive CPUs.
11532          */
11533         if (!cpu_active(busiest_cpu) || !cpu_active(target_cpu))
11534                 goto out_unlock;
11535
11536         /* Make sure the requested CPU hasn't gone down in the meantime: */
11537         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
11538                      !busiest_rq->active_balance))
11539                 goto out_unlock;
11540
11541         /* Is there any task to move? */
11542         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
11543                 goto out_unlock;
11544
11545         /*
11546          * This condition is "impossible", if it occurs
11547          * we need to fix it. Originally reported by
11548          * Bjorn Helgaas on a 128-CPU setup.
11549          */
11550         WARN_ON_ONCE(busiest_rq == target_rq);
11551
11552         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
11553         rcu_read_lock();
11554         for_each_domain(target_cpu, sd) {
11555                 if (cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
11556                         break;
11557         }
11558
11559         if (likely(sd)) {
11560                 struct lb_env env = {
11561                         .sd             = sd,
11562                         .dst_cpu        = target_cpu,
11563                         .dst_rq         = target_rq,
11564                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
11565                         .src_rq         = busiest_rq,
11566                         .idle           = CPU_IDLE,
11567                         .flags          = LBF_ACTIVE_LB,
11568                 };
11569
11570                 schedstat_inc(sd->alb_count);
11571                 update_rq_clock(busiest_rq);
11572
11573                 p = detach_one_task(&env);
11574                 if (p) {
11575                         schedstat_inc(sd->alb_pushed);
11576                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
11577                         sd->nr_balance_failed = 0;
11578                 } else {
11579                         schedstat_inc(sd->alb_failed);
11580                 }
11581         }
11582         rcu_read_unlock();
11583 out_unlock:
11584         busiest_rq->active_balance = 0;
11585         rq_unlock(busiest_rq, &rf);
11586
11587         if (p)
11588                 attach_one_task(target_rq, p);
11589
11590         local_irq_enable();
11591
11592         return 0;
11593 }
11594
11595 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
11596
11597 /*
11598  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
11599  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
11600  */
11601 void update_max_interval(void)
11602 {
11603         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
11604 }
11605
11606 static inline bool update_newidle_cost(struct sched_domain *sd, u64 cost)
11607 {
11608         if (cost > sd->max_newidle_lb_cost) {
11609                 /*
11610                  * Track max cost of a domain to make sure to not delay the
11611                  * next wakeup on the CPU.
11612                  */
11613                 sd->max_newidle_lb_cost = cost;
11614                 sd->last_decay_max_lb_cost = jiffies;
11615         } else if (time_after(jiffies, sd->last_decay_max_lb_cost + HZ)) {
11616                 /*
11617                  * Decay the newidle max times by ~1% per second to ensure that
11618                  * it is not outdated and the current max cost is actually
11619                  * shorter.
11620                  */
11621                 sd->max_newidle_lb_cost = (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
11622                 sd->last_decay_max_lb_cost = jiffies;
11623
11624                 return true;
11625         }
11626
11627         return false;
11628 }
11629
11630 /*
11631  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
11632  * and initiates a balancing operation if so.
11633  *
11634  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
11635  */
11636 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
11637 {
11638         int continue_balancing = 1;
11639         int cpu = rq->cpu;
11640         int busy = idle != CPU_IDLE && !sched_idle_cpu(cpu);
11641         unsigned long interval;
11642         struct sched_domain *sd;
11643         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
11644         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
11645         int update_next_balance = 0;
11646         int need_serialize, need_decay = 0;
11647         u64 max_cost = 0;
11648
11649         rcu_read_lock();
11650         for_each_domain(cpu, sd) {
11651                 /*
11652                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
11653                  * visit to all the domains.
11654                  */
11655                 need_decay = update_newidle_cost(sd, 0);
11656                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
11657
11658                 /*
11659                  * Stop the load balance at this level. There is another
11660                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
11661                  * actively.
11662                  */
11663                 if (!continue_balancing) {
11664                         if (need_decay)
11665                                 continue;
11666                         break;
11667                 }
11668
11669                 interval = get_sd_balance_interval(sd, busy);
11670
11671                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
11672                 if (need_serialize) {
11673                         if (!spin_trylock(&balancing))
11674                                 goto out;
11675                 }
11676
11677                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
11678                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
11679                                 /*
11680                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
11681                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
11682                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
11683                                  */
11684                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
11685                                 busy = idle != CPU_IDLE && !sched_idle_cpu(cpu);
11686                         }
11687                         sd->last_balance = jiffies;
11688                         interval = get_sd_balance_interval(sd, busy);
11689                 }
11690                 if (need_serialize)
11691                         spin_unlock(&balancing);
11692 out:
11693                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
11694                         next_balance = sd->last_balance + interval;
11695                         update_next_balance = 1;
11696                 }
11697         }
11698         if (need_decay) {
11699                 /*
11700                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
11701                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
11702                  */
11703                 rq->max_idle_balance_cost =
11704                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
11705         }
11706         rcu_read_unlock();
11707
11708         /*
11709          * next_balance will be updated only when there is a need.
11710          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
11711          * updated.
11712          */
11713         if (likely(update_next_balance))
11714                 rq->next_balance = next_balance;
11715
11716 }
11717
11718 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
11719 {
11720         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
11721 }
11722
11723 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
11724 /*
11725  * NOHZ idle load balancing (ILB) details:
11726  *
11727  * - When one of the busy CPUs notices that there may be an idle rebalancing
11728  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
11729  *   load balancing for all the idle CPUs.
11730  *
11731  * - HK_TYPE_MISC CPUs are used for this task, because HK_TYPE_SCHED is not set
11732  *   anywhere yet.
11733  */
11734 static inline int find_new_ilb(void)
11735 {
11736         const struct cpumask *hk_mask;
11737         int ilb_cpu;
11738
11739         hk_mask = housekeeping_cpumask(HK_TYPE_MISC);
11740
11741         for_each_cpu_and(ilb_cpu, nohz.idle_cpus_mask, hk_mask) {
11742
11743                 if (ilb_cpu == smp_processor_id())
11744                         continue;
11745
11746                 if (idle_cpu(ilb_cpu))
11747                         return ilb_cpu;
11748         }
11749
11750         return -1;
11751 }
11752
11753 /*
11754  * Kick a CPU to do the NOHZ balancing, if it is time for it, via a cross-CPU
11755  * SMP function call (IPI).
11756  *
11757  * We pick the first idle CPU in the HK_TYPE_MISC housekeeping set (if there is one).
11758  */
11759 static void kick_ilb(unsigned int flags)
11760 {
11761         int ilb_cpu;
11762
11763         /*
11764          * Increase nohz.next_balance only when if full ilb is triggered but
11765          * not if we only update stats.
11766          */
11767         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
11768                 nohz.next_balance = jiffies+1;
11769
11770         ilb_cpu = find_new_ilb();
11771         if (ilb_cpu < 0)
11772                 return;
11773
11774         /*
11775          * Access to rq::nohz_csd is serialized by NOHZ_KICK_MASK; he who sets
11776          * the first flag owns it; cleared by nohz_csd_func().
11777          */
11778         flags = atomic_fetch_or(flags, nohz_flags(ilb_cpu));
11779         if (flags & NOHZ_KICK_MASK)
11780                 return;
11781
11782         /*
11783          * This way we generate an IPI on the target CPU which
11784          * is idle, and the softirq performing NOHZ idle load balancing
11785          * will be run before returning from the IPI.
11786          */
11787         smp_call_function_single_async(ilb_cpu, &cpu_rq(ilb_cpu)->nohz_csd);
11788 }
11789
11790 /*
11791  * Current decision point for kicking the idle load balancer in the presence
11792  * of idle CPUs in the system.
11793  */
11794 static void nohz_balancer_kick(struct rq *rq)
11795 {
11796         unsigned long now = jiffies;
11797         struct sched_domain_shared *sds;
11798         struct sched_domain *sd;
11799         int nr_busy, i, cpu = rq->cpu;
11800         unsigned int flags = 0;
11801
11802         if (unlikely(rq->idle_balance))
11803                 return;
11804
11805         /*
11806          * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
11807          * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
11808          */
11809         nohz_balance_exit_idle(rq);
11810
11811         /*
11812          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
11813          * balancing:
11814          */
11815         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
11816                 return;
11817
11818         if (READ_ONCE(nohz.has_blocked) &&
11819             time_after(now, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
11820                 flags = NOHZ_STATS_KICK;
11821
11822         if (time_before(now, nohz.next_balance))
11823                 goto out;
11824
11825         if (rq->nr_running >= 2) {
11826                 flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
11827                 goto out;
11828         }
11829
11830         rcu_read_lock();
11831
11832         sd = rcu_dereference(rq->sd);
11833         if (sd) {
11834                 /*
11835                  * If there's a runnable CFS task and the current CPU has reduced
11836                  * capacity, kick the ILB to see if there's a better CPU to run on:
11837                  */
11838                 if (rq->cfs.h_nr_running >= 1 && check_cpu_capacity(rq, sd)) {
11839                         flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
11840                         goto unlock;
11841                 }
11842         }
11843
11844         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_packing, cpu));
11845         if (sd) {
11846                 /*
11847                  * When ASYM_PACKING; see if there's a more preferred CPU
11848                  * currently idle; in which case, kick the ILB to move tasks
11849                  * around.
11850                  *
11851                  * When balancing betwen cores, all the SMT siblings of the
11852                  * preferred CPU must be idle.
11853                  */
11854                 for_each_cpu_and(i, sched_domain_span(sd), nohz.idle_cpus_mask) {
11855                         if (sched_use_asym_prio(sd, i) &&
11856                             sched_asym_prefer(i, cpu)) {
11857                                 flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
11858                                 goto unlock;
11859                         }
11860                 }
11861         }
11862
11863         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_cpucapacity, cpu));
11864         if (sd) {
11865                 /*
11866                  * When ASYM_CPUCAPACITY; see if there's a higher capacity CPU
11867                  * to run the misfit task on.
11868                  */
11869                 if (check_misfit_status(rq, sd)) {
11870                         flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
11871                         goto unlock;
11872                 }
11873
11874                 /*
11875                  * For asymmetric systems, we do not want to nicely balance
11876                  * cache use, instead we want to embrace asymmetry and only
11877                  * ensure tasks have enough CPU capacity.
11878                  *
11879                  * Skip the LLC logic because it's not relevant in that case.
11880                  */
11881                 goto unlock;
11882         }
11883
11884         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
11885         if (sds) {
11886                 /*
11887                  * If there is an imbalance between LLC domains (IOW we could
11888                  * increase the overall cache utilization), we need a less-loaded LLC
11889                  * domain to pull some load from. Likewise, we may need to spread
11890                  * load within the current LLC domain (e.g. packed SMT cores but
11891                  * other CPUs are idle). We can't really know from here how busy
11892                  * the others are - so just get a NOHZ balance going if it looks
11893                  * like this LLC domain has tasks we could move.
11894                  */
11895                 nr_busy = atomic_read(&sds->nr_busy_cpus);
11896                 if (nr_busy > 1) {
11897                         flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
11898                         goto unlock;
11899                 }
11900         }
11901 unlock:
11902         rcu_read_unlock();
11903 out:
11904         if (READ_ONCE(nohz.needs_update))
11905                 flags |= NOHZ_NEXT_KICK;
11906
11907         if (flags)
11908                 kick_ilb(flags);
11909 }
11910
11911 static void set_cpu_sd_state_busy(int cpu)
11912 {
11913         struct sched_domain *sd;
11914
11915         rcu_read_lock();
11916         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
11917
11918         if (!sd || !sd->nohz_idle)
11919                 goto unlock;
11920         sd->nohz_idle = 0;
11921
11922         atomic_inc(&sd->shared->nr_busy_cpus);
11923 unlock:
11924         rcu_read_unlock();
11925 }
11926
11927 void nohz_balance_exit_idle(struct rq *rq)
11928 {
11929         SCHED_WARN_ON(rq != this_rq());
11930
11931         if (likely(!rq->nohz_tick_stopped))
11932                 return;
11933
11934         rq->nohz_tick_stopped = 0;
11935         cpumask_clear_cpu(rq->cpu, nohz.idle_cpus_mask);
11936         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
11937
11938         set_cpu_sd_state_busy(rq->cpu);
11939 }
11940
11941 static void set_cpu_sd_state_idle(int cpu)
11942 {
11943         struct sched_domain *sd;
11944
11945         rcu_read_lock();
11946         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
11947
11948         if (!sd || sd->nohz_idle)
11949                 goto unlock;
11950         sd->nohz_idle = 1;
11951
11952         atomic_dec(&sd->shared->nr_busy_cpus);
11953 unlock:
11954         rcu_read_unlock();
11955 }
11956
11957 /*
11958  * This routine will record that the CPU is going idle with tick stopped.
11959  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
11960  */
11961 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
11962 {
11963         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
11964
11965         SCHED_WARN_ON(cpu != smp_processor_id());
11966
11967         /* If this CPU is going down, then nothing needs to be done: */
11968         if (!cpu_active(cpu))
11969                 return;
11970
11971         /* Spare idle load balancing on CPUs that don't want to be disturbed: */
11972         if (!housekeeping_cpu(cpu, HK_TYPE_SCHED))
11973                 return;
11974
11975         /*
11976          * Can be set safely without rq->lock held
11977          * If a clear happens, it will have evaluated last additions because
11978          * rq->lock is held during the check and the clear
11979          */
11980         rq->has_blocked_load = 1;
11981
11982         /*
11983          * The tick is still stopped but load could have been added in the
11984          * meantime. We set the nohz.has_blocked flag to trig a check of the
11985          * *_avg. The CPU is already part of nohz.idle_cpus_mask so the clear
11986          * of nohz.has_blocked can only happen after checking the new load
11987          */
11988         if (rq->nohz_tick_stopped)
11989                 goto out;
11990
11991         /* If we're a completely isolated CPU, we don't play: */
11992         if (on_null_domain(rq))
11993                 return;
11994
11995         rq->nohz_tick_stopped = 1;
11996
11997         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
11998         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
11999
12000         /*
12001          * Ensures that if nohz_idle_balance() fails to observe our
12002          * @idle_cpus_mask store, it must observe the @has_blocked
12003          * and @needs_update stores.
12004          */
12005         smp_mb__after_atomic();
12006
12007         set_cpu_sd_state_idle(cpu);
12008
12009         WRITE_ONCE(nohz.needs_update, 1);
12010 out:
12011         /*
12012          * Each time a cpu enter idle, we assume that it has blocked load and
12013          * enable the periodic update of the load of idle cpus
12014          */
12015         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
12016 }
12017
12018 static bool update_nohz_stats(struct rq *rq)
12019 {
12020         unsigned int cpu = rq->cpu;
12021
12022         if (!rq->has_blocked_load)
12023                 return false;
12024
12025         if (!cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))
12026                 return false;
12027
12028         if (!time_after(jiffies, READ_ONCE(rq->last_blocked_load_update_tick)))
12029                 return true;
12030
12031         update_blocked_averages(cpu);
12032
12033         return rq->has_blocked_load;
12034 }
12035
12036 /*
12037  * Internal function that runs load balance for all idle cpus. The load balance
12038  * can be a simple update of blocked load or a complete load balance with
12039  * tasks movement depending of flags.
12040  */
12041 static void _nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, unsigned int flags)
12042 {
12043         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
12044         unsigned long now = jiffies;
12045         unsigned long next_balance = now + 60*HZ;
12046         bool has_blocked_load = false;
12047         int update_next_balance = 0;
12048         int this_cpu = this_rq->cpu;
12049         int balance_cpu;
12050         struct rq *rq;
12051
12052         SCHED_WARN_ON((flags & NOHZ_KICK_MASK) == NOHZ_BALANCE_KICK);
12053
12054         /*
12055          * We assume there will be no idle load after this update and clear
12056          * the has_blocked flag. If a cpu enters idle in the mean time, it will
12057          * set the has_blocked flag and trigger another update of idle load.
12058          * Because a cpu that becomes idle, is added to idle_cpus_mask before
12059          * setting the flag, we are sure to not clear the state and not
12060          * check the load of an idle cpu.
12061          *
12062          * Same applies to idle_cpus_mask vs needs_update.
12063          */
12064         if (flags & NOHZ_STATS_KICK)
12065                 WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 0);
12066         if (flags & NOHZ_NEXT_KICK)
12067                 WRITE_ONCE(nohz.needs_update, 0);
12068
12069         /*
12070          * Ensures that if we miss the CPU, we must see the has_blocked
12071          * store from nohz_balance_enter_idle().
12072          */
12073         smp_mb();
12074
12075         /*
12076          * Start with the next CPU after this_cpu so we will end with this_cpu and let a
12077          * chance for other idle cpu to pull load.
12078          */
12079         for_each_cpu_wrap(balance_cpu,  nohz.idle_cpus_mask, this_cpu+1) {
12080                 if (!idle_cpu(balance_cpu))
12081                         continue;
12082
12083                 /*
12084                  * If this CPU gets work to do, stop the load balancing
12085                  * work being done for other CPUs. Next load
12086                  * balancing owner will pick it up.
12087                  */
12088                 if (need_resched()) {
12089                         if (flags & NOHZ_STATS_KICK)
12090                                 has_blocked_load = true;
12091                         if (flags & NOHZ_NEXT_KICK)
12092                                 WRITE_ONCE(nohz.needs_update, 1);
12093                         goto abort;
12094                 }
12095
12096                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
12097
12098                 if (flags & NOHZ_STATS_KICK)
12099                         has_blocked_load |= update_nohz_stats(rq);
12100
12101                 /*
12102                  * If time for next balance is due,
12103                  * do the balance.
12104                  */
12105                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
12106                         struct rq_flags rf;
12107
12108                         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
12109                         update_rq_clock(rq);
12110                         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
12111
12112                         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
12113                                 rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
12114                 }
12115
12116                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
12117                         next_balance = rq->next_balance;
12118                         update_next_balance = 1;
12119                 }
12120         }
12121
12122         /*
12123          * next_balance will be updated only when there is a need.
12124          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
12125          * updated.
12126          */
12127         if (likely(update_next_balance))
12128                 nohz.next_balance = next_balance;
12129
12130         if (flags & NOHZ_STATS_KICK)
12131                 WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
12132                            now + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
12133
12134 abort:
12135         /* There is still blocked load, enable periodic update */
12136         if (has_blocked_load)
12137                 WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
12138 }
12139
12140 /*
12141  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
12142  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
12143  */
12144 static bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
12145 {
12146         unsigned int flags = this_rq->nohz_idle_balance;
12147
12148         if (!flags)
12149                 return false;
12150
12151         this_rq->nohz_idle_balance = 0;
12152
12153         if (idle != CPU_IDLE)
12154                 return false;
12155
12156         _nohz_idle_balance(this_rq, flags);
12157
12158         return true;
12159 }
12160
12161 /*
12162  * Check if we need to directly run the ILB for updating blocked load before
12163  * entering idle state. Here we run ILB directly without issuing IPIs.
12164  *
12165  * Note that when this function is called, the tick may not yet be stopped on
12166  * this CPU yet. nohz.idle_cpus_mask is updated only when tick is stopped and
12167  * cleared on the next busy tick. In other words, nohz.idle_cpus_mask updates
12168  * don't align with CPUs enter/exit idle to avoid bottlenecks due to high idle
12169  * entry/exit rate (usec). So it is possible that _nohz_idle_balance() is
12170  * called from this function on (this) CPU that's not yet in the mask. That's
12171  * OK because the goal of nohz_run_idle_balance() is to run ILB only for
12172  * updating the blocked load of already idle CPUs without waking up one of
12173  * those idle CPUs and outside the preempt disable / irq off phase of the local
12174  * cpu about to enter idle, because it can take a long time.
12175  */
12176 void nohz_run_idle_balance(int cpu)
12177 {
12178         unsigned int flags;
12179
12180         flags = atomic_fetch_andnot(NOHZ_NEWILB_KICK, nohz_flags(cpu));
12181
12182         /*
12183          * Update the blocked load only if no SCHED_SOFTIRQ is about to happen
12184          * (ie NOHZ_STATS_KICK set) and will do the same.
12185          */
12186         if ((flags == NOHZ_NEWILB_KICK) && !need_resched())
12187                 _nohz_idle_balance(cpu_rq(cpu), NOHZ_STATS_KICK);
12188 }
12189
12190 static void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq)
12191 {
12192         int this_cpu = this_rq->cpu;
12193
12194         /*
12195          * This CPU doesn't want to be disturbed by scheduler
12196          * housekeeping
12197          */
12198         if (!housekeeping_cpu(this_cpu, HK_TYPE_SCHED))
12199                 return;
12200
12201         /* Will wake up very soon. No time for doing anything else*/
12202         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost)
12203                 return;
12204
12205         /* Don't need to update blocked load of idle CPUs*/
12206         if (!READ_ONCE(nohz.has_blocked) ||
12207             time_before(jiffies, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
12208                 return;
12209
12210         /*
12211          * Set the need to trigger ILB in order to update blocked load
12212          * before entering idle state.
12213          */
12214         atomic_or(NOHZ_NEWILB_KICK, nohz_flags(this_cpu));
12215 }
12216
12217 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
12218 static inline void nohz_balancer_kick(struct rq *rq) { }
12219
12220 static inline bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
12221 {
12222         return false;
12223 }
12224
12225 static inline void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq) { }
12226 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
12227
12228 /*
12229  * newidle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
12230  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
12231  *
12232  * Returns:
12233  *   < 0 - we released the lock and there are !fair tasks present
12234  *     0 - failed, no new tasks
12235  *   > 0 - success, new (fair) tasks present
12236  */
12237 static int newidle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf)
12238 {
12239         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
12240         int this_cpu = this_rq->cpu;
12241         u64 t0, t1, curr_cost = 0;
12242         struct sched_domain *sd;
12243         int pulled_task = 0;
12244
12245         update_misfit_status(NULL, this_rq);
12246
12247         /*
12248          * There is a task waiting to run. No need to search for one.
12249          * Return 0; the task will be enqueued when switching to idle.
12250          */
12251         if (this_rq->ttwu_pending)
12252                 return 0;
12253
12254         /*
12255          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
12256          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
12257          */
12258         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
12259
12260         /*
12261          * Do not pull tasks towards !active CPUs...
12262          */
12263         if (!cpu_active(this_cpu))
12264                 return 0;
12265
12266         /*
12267          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
12268          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
12269          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
12270          * re-start the picking loop.
12271          */
12272         rq_unpin_lock(this_rq, rf);
12273
12274         rcu_read_lock();
12275         sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
12276
12277         if (!READ_ONCE(this_rq->rd->overload) ||
12278             (sd && this_rq->avg_idle < sd->max_newidle_lb_cost)) {
12279
12280                 if (sd)
12281                         update_next_balance(sd, &next_balance);
12282                 rcu_read_unlock();
12283
12284                 goto out;
12285         }
12286         rcu_read_unlock();
12287
12288         raw_spin_rq_unlock(this_rq);
12289
12290         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
12291         update_blocked_averages(this_cpu);
12292
12293         rcu_read_lock();
12294         for_each_domain(this_cpu, sd) {
12295                 int continue_balancing = 1;
12296                 u64 domain_cost;
12297
12298                 update_next_balance(sd, &next_balance);
12299
12300                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost)
12301                         break;
12302
12303                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
12304
12305                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
12306                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
12307                                                    &continue_balancing);
12308
12309                         t1 = sched_clock_cpu(this_cpu);
12310                         domain_cost = t1 - t0;
12311                         update_newidle_cost(sd, domain_cost);
12312
12313                         curr_cost += domain_cost;
12314                         t0 = t1;
12315                 }
12316
12317                 /*
12318                  * Stop searching for tasks to pull if there are
12319                  * now runnable tasks on this rq.
12320                  */
12321                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0 ||
12322                     this_rq->ttwu_pending)
12323                         break;
12324         }
12325         rcu_read_unlock();
12326
12327         raw_spin_rq_lock(this_rq);
12328
12329         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
12330                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
12331
12332         /*
12333          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
12334          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
12335          * pretend we pulled a task.
12336          */
12337         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
12338                 pulled_task = 1;
12339
12340         /* Is there a task of a high priority class? */
12341         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
12342                 pulled_task = -1;
12343
12344 out:
12345         /* Move the next balance forward */
12346         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
12347                 this_rq->next_balance = next_balance;
12348
12349         if (pulled_task)
12350                 this_rq->idle_stamp = 0;
12351         else
12352                 nohz_newidle_balance(this_rq);
12353
12354         rq_repin_lock(this_rq, rf);
12355
12356         return pulled_task;
12357 }
12358
12359 /*
12360  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
12361  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
12362  */
12363 static __latent_entropy void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
12364 {
12365         struct rq *this_rq = this_rq();
12366         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
12367                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
12368
12369         /*
12370          * If this CPU has a pending nohz_balance_kick, then do the
12371          * balancing on behalf of the other idle CPUs whose ticks are
12372          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
12373          * give the idle CPUs a chance to load balance. Else we may
12374          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
12375          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
12376          */
12377         if (nohz_idle_balance(this_rq, idle))
12378                 return;
12379
12380         /* normal load balance */
12381         update_blocked_averages(this_rq->cpu);
12382         rebalance_domains(this_rq, idle);
12383 }
12384
12385 /*
12386  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
12387  */
12388 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
12389 {
12390         /*
12391          * Don't need to rebalance while attached to NULL domain or
12392          * runqueue CPU is not active
12393          */
12394         if (unlikely(on_null_domain(rq) || !cpu_active(cpu_of(rq))))
12395                 return;
12396
12397         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
12398                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
12399
12400         nohz_balancer_kick(rq);
12401 }
12402
12403 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
12404 {
12405         update_sysctl();
12406
12407         update_runtime_enabled(rq);
12408 }
12409
12410 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
12411 {
12412         update_sysctl();
12413
12414         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
12415         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
12416 }
12417
12418 #endif /* CONFIG_SMP */
12419
12420 #ifdef CONFIG_SCHED_CORE
12421 static inline bool
12422 __entity_slice_used(struct sched_entity *se, int min_nr_tasks)
12423 {
12424         u64 rtime = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
12425         u64 slice = se->slice;
12426
12427         return (rtime * min_nr_tasks > slice);
12428 }
12429
12430 #define MIN_NR_TASKS_DURING_FORCEIDLE   2
12431 static inline void task_tick_core(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
12432 {
12433         if (!sched_core_enabled(rq))
12434                 return;
12435
12436         /*
12437          * If runqueue has only one task which used up its slice and
12438          * if the sibling is forced idle, then trigger schedule to
12439          * give forced idle task a chance.
12440          *
12441          * sched_slice() considers only this active rq and it gets the
12442          * whole slice. But during force idle, we have siblings acting
12443          * like a single runqueue and hence we need to consider runnable
12444          * tasks on this CPU and the forced idle CPU. Ideally, we should
12445          * go through the forced idle rq, but that would be a perf hit.
12446          * We can assume that the forced idle CPU has at least
12447          * MIN_NR_TASKS_DURING_FORCEIDLE - 1 tasks and use that to check
12448          * if we need to give up the CPU.
12449          */
12450         if (rq->core->core_forceidle_count && rq->cfs.nr_running == 1 &&
12451             __entity_slice_used(&curr->se, MIN_NR_TASKS_DURING_FORCEIDLE))
12452                 resched_curr(rq);
12453 }
12454
12455 /*
12456  * se_fi_update - Update the cfs_rq->min_vruntime_fi in a CFS hierarchy if needed.
12457  */
12458 static void se_fi_update(const struct sched_entity *se, unsigned int fi_seq,
12459                          bool forceidle)
12460 {
12461         for_each_sched_entity(se) {
12462                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
12463
12464                 if (forceidle) {
12465                         if (cfs_rq->forceidle_seq == fi_seq)
12466                                 break;
12467                         cfs_rq->forceidle_seq = fi_seq;
12468                 }
12469
12470                 cfs_rq->min_vruntime_fi = cfs_rq->min_vruntime;
12471         }
12472 }
12473
12474 void task_vruntime_update(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool in_fi)
12475 {
12476         struct sched_entity *se = &p->se;
12477
12478         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
12479                 return;
12480
12481         se_fi_update(se, rq->core->core_forceidle_seq, in_fi);
12482 }
12483
12484 bool cfs_prio_less(const struct task_struct *a, const struct task_struct *b,
12485                         bool in_fi)
12486 {
12487         struct rq *rq = task_rq(a);
12488         const struct sched_entity *sea = &a->se;
12489         const struct sched_entity *seb = &b->se;
12490         struct cfs_rq *cfs_rqa;
12491         struct cfs_rq *cfs_rqb;
12492         s64 delta;
12493
12494         SCHED_WARN_ON(task_rq(b)->core != rq->core);
12495
12496 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
12497         /*
12498          * Find an se in the hierarchy for tasks a and b, such that the se's
12499          * are immediate siblings.
12500          */
12501         while (sea->cfs_rq->tg != seb->cfs_rq->tg) {
12502                 int sea_depth = sea->depth;
12503                 int seb_depth = seb->depth;
12504
12505                 if (sea_depth >= seb_depth)
12506                         sea = parent_entity(sea);
12507                 if (sea_depth <= seb_depth)
12508                         seb = parent_entity(seb);
12509         }
12510
12511         se_fi_update(sea, rq->core->core_forceidle_seq, in_fi);
12512         se_fi_update(seb, rq->core->core_forceidle_seq, in_fi);
12513
12514         cfs_rqa = sea->cfs_rq;
12515         cfs_rqb = seb->cfs_rq;
12516 #else
12517         cfs_rqa = &task_rq(a)->cfs;
12518         cfs_rqb = &task_rq(b)->cfs;
12519 #endif
12520
12521         /*
12522          * Find delta after normalizing se's vruntime with its cfs_rq's
12523          * min_vruntime_fi, which would have been updated in prior calls
12524          * to se_fi_update().
12525          */
12526         delta = (s64)(sea->vruntime - seb->vruntime) +
12527                 (s64)(cfs_rqb->min_vruntime_fi - cfs_rqa->min_vruntime_fi);
12528
12529         return delta > 0;
12530 }
12531
12532 static int task_is_throttled_fair(struct task_struct *p, int cpu)
12533 {
12534         struct cfs_rq *cfs_rq;
12535
12536 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
12537         cfs_rq = task_group(p)->cfs_rq[cpu];
12538 #else
12539         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
12540 #endif
12541         return throttled_hierarchy(cfs_rq);
12542 }
12543 #else
12544 static inline void task_tick_core(struct rq *rq, struct task_struct *curr) {}
12545 #endif
12546
12547 /*
12548  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class.
12549  *
12550  * NOTE: This function can be called remotely by the tick offload that
12551  * goes along full dynticks. Therefore no local assumption can be made
12552  * and everything must be accessed through the @rq and @curr passed in
12553  * parameters.
12554  */
12555 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
12556 {
12557         struct cfs_rq *cfs_rq;
12558         struct sched_entity *se = &curr->se;
12559
12560         for_each_sched_entity(se) {
12561                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
12562                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
12563         }
12564
12565         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
12566                 task_tick_numa(rq, curr);
12567
12568         update_misfit_status(curr, rq);
12569         update_overutilized_status(task_rq(curr));
12570
12571         task_tick_core(rq, curr);
12572 }
12573
12574 /*
12575  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
12576  *  - child not yet on the tasklist
12577  *  - preemption disabled
12578  */
12579 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
12580 {
12581         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
12582         struct cfs_rq *cfs_rq;
12583         struct rq *rq = this_rq();
12584         struct rq_flags rf;
12585
12586         rq_lock(rq, &rf);
12587         update_rq_clock(rq);
12588
12589         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
12590         curr = cfs_rq->curr;
12591         if (curr)
12592                 update_curr(cfs_rq);
12593         place_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_INITIAL);
12594         rq_unlock(rq, &rf);
12595 }
12596
12597 /*
12598  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
12599  * the current task.
12600  */
12601 static void
12602 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
12603 {
12604         if (!task_on_rq_queued(p))
12605                 return;
12606
12607         if (rq->cfs.nr_running == 1)
12608                 return;
12609
12610         /*
12611          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
12612          * our priority decreased, or if we are not currently running on
12613          * this runqueue and our priority is higher than the current's
12614          */
12615         if (task_current(rq, p)) {
12616                 if (p->prio > oldprio)
12617                         resched_curr(rq);
12618         } else
12619                 wakeup_preempt(rq, p, 0);
12620 }
12621
12622 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
12623 /*
12624  * Propagate the changes of the sched_entity across the tg tree to make it
12625  * visible to the root
12626  */
12627 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
12628 {
12629         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
12630
12631         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
12632                 return;
12633
12634         if (!throttled_hierarchy(cfs_rq))
12635                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
12636
12637         /* Start to propagate at parent */
12638         se = se->parent;
12639
12640         for_each_sched_entity(se) {
12641                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
12642
12643                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
12644
12645                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
12646                         break;
12647
12648                 if (!throttled_hierarchy(cfs_rq))
12649                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
12650         }
12651 }
12652 #else
12653 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se) { }
12654 #endif
12655
12656 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
12657 {
12658         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
12659
12660 #ifdef CONFIG_SMP
12661         /*
12662          * In case the task sched_avg hasn't been attached:
12663          * - A forked task which hasn't been woken up by wake_up_new_task().
12664          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() but is
12665          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
12666          */
12667         if (!se->avg.last_update_time)
12668                 return;
12669 #endif
12670
12671         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
12672         update_load_avg(cfs_rq, se, 0);
12673         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
12674         update_tg_load_avg(cfs_rq);
12675         propagate_entity_cfs_rq(se);
12676 }
12677
12678 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
12679 {
12680         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
12681
12682         /* Synchronize entity with its cfs_rq */
12683         update_load_avg(cfs_rq, se, sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD) ? 0 : SKIP_AGE_LOAD);
12684         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
12685         update_tg_load_avg(cfs_rq);
12686         propagate_entity_cfs_rq(se);
12687 }
12688
12689 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
12690 {
12691         struct sched_entity *se = &p->se;
12692
12693         detach_entity_cfs_rq(se);
12694 }
12695
12696 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
12697 {
12698         struct sched_entity *se = &p->se;
12699
12700         attach_entity_cfs_rq(se);
12701 }
12702
12703 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
12704 {
12705         detach_task_cfs_rq(p);
12706 }
12707
12708 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
12709 {
12710         attach_task_cfs_rq(p);
12711
12712         if (task_on_rq_queued(p)) {
12713                 /*
12714                  * We were most likely switched from sched_rt, so
12715                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
12716                  * if we can still preempt the current task.
12717                  */
12718                 if (task_current(rq, p))
12719                         resched_curr(rq);
12720                 else
12721                         wakeup_preempt(rq, p, 0);
12722         }
12723 }
12724
12725 /* Account for a task changing its policy or group.
12726  *
12727  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
12728  * migrates between groups/classes.
12729  */
12730 static void set_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool first)
12731 {
12732         struct sched_entity *se = &p->se;
12733
12734 #ifdef CONFIG_SMP
12735         if (task_on_rq_queued(p)) {
12736                 /*
12737                  * Move the next running task to the front of the list, so our
12738                  * cfs_tasks list becomes MRU one.
12739                  */
12740                 list_move(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
12741         }
12742 #endif
12743
12744         for_each_sched_entity(se) {
12745                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
12746
12747                 set_next_entity(cfs_rq, se);
12748                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
12749                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
12750         }
12751 }
12752
12753 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
12754 {
12755         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT_CACHED;
12756         u64_u32_store(cfs_rq->min_vruntime, (u64)(-(1LL << 20)));
12757 #ifdef CONFIG_SMP
12758         raw_spin_lock_init(&cfs_rq->removed.lock);
12759 #endif
12760 }
12761
12762 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
12763 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p)
12764 {
12765         /*
12766          * We couldn't detach or attach a forked task which
12767          * hasn't been woken up by wake_up_new_task().
12768          */
12769         if (READ_ONCE(p->__state) == TASK_NEW)
12770                 return;
12771
12772         detach_task_cfs_rq(p);
12773
12774 #ifdef CONFIG_SMP
12775         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
12776         p->se.avg.last_update_time = 0;
12777 #endif
12778         set_task_rq(p, task_cpu(p));
12779         attach_task_cfs_rq(p);
12780 }
12781
12782 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
12783 {
12784         int i;
12785
12786         for_each_possible_cpu(i) {
12787                 if (tg->cfs_rq)
12788                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
12789                 if (tg->se)
12790                         kfree(tg->se[i]);
12791         }
12792
12793         kfree(tg->cfs_rq);
12794         kfree(tg->se);
12795 }
12796
12797 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
12798 {
12799         struct sched_entity *se;
12800         struct cfs_rq *cfs_rq;
12801         int i;
12802
12803         tg->cfs_rq = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(cfs_rq), GFP_KERNEL);
12804         if (!tg->cfs_rq)
12805                 goto err;
12806         tg->se = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(se), GFP_KERNEL);
12807         if (!tg->se)
12808                 goto err;
12809
12810         tg->shares = NICE_0_LOAD;
12811
12812         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg), tg_cfs_bandwidth(parent));
12813
12814         for_each_possible_cpu(i) {
12815                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
12816                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
12817                 if (!cfs_rq)
12818                         goto err;
12819
12820                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity_stats),
12821                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
12822                 if (!se)
12823                         goto err_free_rq;
12824
12825                 init_cfs_rq(cfs_rq);
12826                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
12827                 init_entity_runnable_average(se);
12828         }
12829
12830         return 1;
12831
12832 err_free_rq:
12833         kfree(cfs_rq);
12834 err:
12835         return 0;
12836 }
12837
12838 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg)
12839 {
12840         struct sched_entity *se;
12841         struct rq_flags rf;
12842         struct rq *rq;
12843         int i;
12844
12845         for_each_possible_cpu(i) {
12846                 rq = cpu_rq(i);
12847                 se = tg->se[i];
12848                 rq_lock_irq(rq, &rf);
12849                 update_rq_clock(rq);
12850                 attach_entity_cfs_rq(se);
12851                 sync_throttle(tg, i);
12852                 rq_unlock_irq(rq, &rf);
12853         }
12854 }
12855
12856 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
12857 {
12858         unsigned long flags;
12859         struct rq *rq;
12860         int cpu;
12861
12862         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
12863
12864         for_each_possible_cpu(cpu) {
12865                 if (tg->se[cpu])
12866                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
12867
12868                 /*
12869                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
12870                  * check on_list without danger of it being re-added.
12871                  */
12872                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
12873                         continue;
12874
12875                 rq = cpu_rq(cpu);
12876
12877                 raw_spin_rq_lock_irqsave(rq, flags);
12878                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
12879                 raw_spin_rq_unlock_irqrestore(rq, flags);
12880         }
12881 }
12882
12883 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
12884                         struct sched_entity *se, int cpu,
12885                         struct sched_entity *parent)
12886 {
12887         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
12888
12889         cfs_rq->tg = tg;
12890         cfs_rq->rq = rq;
12891         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
12892
12893         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
12894         tg->se[cpu] = se;
12895
12896         /* se could be NULL for root_task_group */
12897         if (!se)
12898                 return;
12899
12900         if (!parent) {
12901                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
12902                 se->depth = 0;
12903         } else {
12904                 se->cfs_rq = parent->my_q;
12905                 se->depth = parent->depth + 1;
12906         }
12907
12908         se->my_q = cfs_rq;
12909         /* guarantee group entities always have weight */
12910         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
12911         se->parent = parent;
12912 }
12913
12914 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
12915
12916 static int __sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
12917 {
12918         int i;
12919
12920         lockdep_assert_held(&shares_mutex);
12921
12922         /*
12923          * We can't change the weight of the root cgroup.
12924          */
12925         if (!tg->se[0])
12926                 return -EINVAL;
12927
12928         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
12929
12930         if (tg->shares == shares)
12931                 return 0;
12932
12933         tg->shares = shares;
12934         for_each_possible_cpu(i) {
12935                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
12936                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
12937                 struct rq_flags rf;
12938
12939                 /* Propagate contribution to hierarchy */
12940                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
12941                 update_rq_clock(rq);
12942                 for_each_sched_entity(se) {
12943                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
12944                         update_cfs_group(se);
12945                 }
12946                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
12947         }
12948
12949         return 0;
12950 }
12951
12952 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
12953 {
12954         int ret;
12955
12956         mutex_lock(&shares_mutex);
12957         if (tg_is_idle(tg))
12958                 ret = -EINVAL;
12959         else
12960                 ret = __sched_group_set_shares(tg, shares);
12961         mutex_unlock(&shares_mutex);
12962
12963         return ret;
12964 }
12965
12966 int sched_group_set_idle(struct task_group *tg, long idle)
12967 {
12968         int i;
12969
12970         if (tg == &root_task_group)
12971                 return -EINVAL;
12972
12973         if (idle < 0 || idle > 1)
12974                 return -EINVAL;
12975
12976         mutex_lock(&shares_mutex);
12977
12978         if (tg->idle == idle) {
12979                 mutex_unlock(&shares_mutex);
12980                 return 0;
12981         }
12982
12983         tg->idle = idle;
12984
12985         for_each_possible_cpu(i) {
12986                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
12987                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
12988                 struct cfs_rq *parent_cfs_rq, *grp_cfs_rq = tg->cfs_rq[i];
12989                 bool was_idle = cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq);
12990                 long idle_task_delta;
12991                 struct rq_flags rf;
12992
12993                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
12994
12995                 grp_cfs_rq->idle = idle;
12996                 if (WARN_ON_ONCE(was_idle == cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq)))
12997                         goto next_cpu;
12998
12999                 if (se->on_rq) {
13000                         parent_cfs_rq = cfs_rq_of(se);
13001                         if (cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq))
13002                                 parent_cfs_rq->idle_nr_running++;
13003                         else
13004                                 parent_cfs_rq->idle_nr_running--;
13005                 }
13006
13007                 idle_task_delta = grp_cfs_rq->h_nr_running -
13008                                   grp_cfs_rq->idle_h_nr_running;
13009                 if (!cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq))
13010                         idle_task_delta *= -1;
13011
13012                 for_each_sched_entity(se) {
13013                         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
13014
13015                         if (!se->on_rq)
13016                                 break;
13017
13018                         cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
13019
13020                         /* Already accounted at parent level and above. */
13021                         if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
13022                                 break;
13023                 }
13024
13025 next_cpu:
13026                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
13027         }
13028
13029         /* Idle groups have minimum weight. */
13030         if (tg_is_idle(tg))
13031                 __sched_group_set_shares(tg, scale_load(WEIGHT_IDLEPRIO));
13032         else
13033                 __sched_group_set_shares(tg, NICE_0_LOAD);
13034
13035         mutex_unlock(&shares_mutex);
13036         return 0;
13037 }
13038
13039 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
13040
13041 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
13042
13043 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
13044 {
13045         return 1;
13046 }
13047
13048 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
13049
13050 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
13051
13052 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
13053
13054
13055 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
13056 {
13057         struct sched_entity *se = &task->se;
13058         unsigned int rr_interval = 0;
13059
13060         /*
13061          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
13062          * idle runqueue:
13063          */
13064         if (rq->cfs.load.weight)
13065                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(se->slice);
13066
13067         return rr_interval;
13068 }
13069
13070 /*
13071  * All the scheduling class methods:
13072  */
13073 DEFINE_SCHED_CLASS(fair) = {
13074
13075         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
13076         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
13077         .yield_task             = yield_task_fair,
13078         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
13079
13080         .wakeup_preempt         = check_preempt_wakeup_fair,
13081
13082         .pick_next_task         = __pick_next_task_fair,
13083         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
13084         .set_next_task          = set_next_task_fair,
13085
13086 #ifdef CONFIG_SMP
13087         .balance                = balance_fair,
13088         .pick_task              = pick_task_fair,
13089         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
13090         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
13091
13092         .rq_online              = rq_online_fair,
13093         .rq_offline             = rq_offline_fair,
13094
13095         .task_dead              = task_dead_fair,
13096         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
13097 #endif
13098
13099         .task_tick              = task_tick_fair,
13100         .task_fork              = task_fork_fair,
13101
13102         .prio_changed           = prio_changed_fair,
13103         .switched_from          = switched_from_fair,
13104         .switched_to            = switched_to_fair,
13105
13106         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
13107
13108         .update_curr            = update_curr_fair,
13109
13110 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
13111         .task_change_group      = task_change_group_fair,
13112 #endif
13113
13114 #ifdef CONFIG_SCHED_CORE
13115         .task_is_throttled      = task_is_throttled_fair,
13116 #endif
13117
13118 #ifdef CONFIG_UCLAMP_TASK
13119         .uclamp_enabled         = 1,
13120 #endif
13121 };
13122
13123 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
13124 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
13125 {
13126         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
13127
13128         rcu_read_lock();
13129         for_each_leaf_cfs_rq_safe(cpu_rq(cpu), cfs_rq, pos)
13130                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
13131         rcu_read_unlock();
13132 }
13133
13134 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
13135 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
13136 {
13137         int node;
13138         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
13139         struct numa_group *ng;
13140
13141         rcu_read_lock();
13142         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
13143         for_each_online_node(node) {
13144                 if (p->numa_faults) {
13145                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
13146                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
13147                 }
13148                 if (ng) {
13149                         gsf = ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
13150                         gpf = ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
13151                 }
13152                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
13153         }
13154         rcu_read_unlock();
13155 }
13156 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
13157 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
13158
13159 __init void init_sched_fair_class(void)
13160 {
13161 #ifdef CONFIG_SMP
13162         int i;
13163
13164         for_each_possible_cpu(i) {
13165                 zalloc_cpumask_var_node(&per_cpu(load_balance_mask, i), GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
13166                 zalloc_cpumask_var_node(&per_cpu(select_rq_mask,    i), GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
13167                 zalloc_cpumask_var_node(&per_cpu(should_we_balance_tmpmask, i),
13168                                         GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
13169
13170 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
13171                 INIT_CSD(&cpu_rq(i)->cfsb_csd, __cfsb_csd_unthrottle, cpu_rq(i));
13172                 INIT_LIST_HEAD(&cpu_rq(i)->cfsb_csd_list);
13173 #endif
13174         }
13175
13176         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
13177
13178 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
13179         nohz.next_balance = jiffies;
13180         nohz.next_blocked = jiffies;
13181         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
13182 #endif
13183 #endif /* SMP */
13184
13185 }