GNU Linux-libre 6.8.9-gnu
[releases.git] / kernel / sched / fair.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
4  *
5  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
6  *
7  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
8  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
9  *
10  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
11  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
12  *
13  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
14  *  Copyright IBM Corporation, 2007
15  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
16  *
17  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
18  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
19  *
20  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
21  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra
22  */
23 #include <linux/energy_model.h>
24 #include <linux/mmap_lock.h>
25 #include <linux/hugetlb_inline.h>
26 #include <linux/jiffies.h>
27 #include <linux/mm_api.h>
28 #include <linux/highmem.h>
29 #include <linux/spinlock_api.h>
30 #include <linux/cpumask_api.h>
31 #include <linux/lockdep_api.h>
32 #include <linux/softirq.h>
33 #include <linux/refcount_api.h>
34 #include <linux/topology.h>
35 #include <linux/sched/clock.h>
36 #include <linux/sched/cond_resched.h>
37 #include <linux/sched/cputime.h>
38 #include <linux/sched/isolation.h>
39 #include <linux/sched/nohz.h>
40
41 #include <linux/cpuidle.h>
42 #include <linux/interrupt.h>
43 #include <linux/memory-tiers.h>
44 #include <linux/mempolicy.h>
45 #include <linux/mutex_api.h>
46 #include <linux/profile.h>
47 #include <linux/psi.h>
48 #include <linux/ratelimit.h>
49 #include <linux/task_work.h>
50 #include <linux/rbtree_augmented.h>
51
52 #include <asm/switch_to.h>
53
54 #include "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         /*
555          * Tiebreak on vruntime seems unnecessary since it can
556          * hardly happen.
557          */
558         return (s64)(a->deadline - b->deadline) < 0;
559 }
560
561 static inline s64 entity_key(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
562 {
563         return (s64)(se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime);
564 }
565
566 #define __node_2_se(node) \
567         rb_entry((node), struct sched_entity, run_node)
568
569 /*
570  * Compute virtual time from the per-task service numbers:
571  *
572  * Fair schedulers conserve lag:
573  *
574  *   \Sum lag_i = 0
575  *
576  * Where lag_i is given by:
577  *
578  *   lag_i = S - s_i = w_i * (V - v_i)
579  *
580  * Where S is the ideal service time and V is it's virtual time counterpart.
581  * Therefore:
582  *
583  *   \Sum lag_i = 0
584  *   \Sum w_i * (V - v_i) = 0
585  *   \Sum w_i * V - w_i * v_i = 0
586  *
587  * From which we can solve an expression for V in v_i (which we have in
588  * se->vruntime):
589  *
590  *       \Sum v_i * w_i   \Sum v_i * w_i
591  *   V = -------------- = --------------
592  *          \Sum w_i            W
593  *
594  * Specifically, this is the weighted average of all entity virtual runtimes.
595  *
596  * [[ NOTE: this is only equal to the ideal scheduler under the condition
597  *          that join/leave operations happen at lag_i = 0, otherwise the
598  *          virtual time has non-continguous motion equivalent to:
599  *
600  *            V +-= lag_i / W
601  *
602  *          Also see the comment in place_entity() that deals with this. ]]
603  *
604  * However, since v_i is u64, and the multiplcation could easily overflow
605  * transform it into a relative form that uses smaller quantities:
606  *
607  * Substitute: v_i == (v_i - v0) + v0
608  *
609  *     \Sum ((v_i - v0) + v0) * w_i   \Sum (v_i - v0) * w_i
610  * V = ---------------------------- = --------------------- + v0
611  *                  W                            W
612  *
613  * Which we track using:
614  *
615  *                    v0 := cfs_rq->min_vruntime
616  * \Sum (v_i - v0) * w_i := cfs_rq->avg_vruntime
617  *              \Sum w_i := cfs_rq->avg_load
618  *
619  * Since min_vruntime is a monotonic increasing variable that closely tracks
620  * the per-task service, these deltas: (v_i - v), will be in the order of the
621  * maximal (virtual) lag induced in the system due to quantisation.
622  *
623  * Also, we use scale_load_down() to reduce the size.
624  *
625  * As measured, the max (key * weight) value was ~44 bits for a kernel build.
626  */
627 static void
628 avg_vruntime_add(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
629 {
630         unsigned long weight = scale_load_down(se->load.weight);
631         s64 key = entity_key(cfs_rq, se);
632
633         cfs_rq->avg_vruntime += key * weight;
634         cfs_rq->avg_load += weight;
635 }
636
637 static void
638 avg_vruntime_sub(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
639 {
640         unsigned long weight = scale_load_down(se->load.weight);
641         s64 key = entity_key(cfs_rq, se);
642
643         cfs_rq->avg_vruntime -= key * weight;
644         cfs_rq->avg_load -= weight;
645 }
646
647 static inline
648 void avg_vruntime_update(struct cfs_rq *cfs_rq, s64 delta)
649 {
650         /*
651          * v' = v + d ==> avg_vruntime' = avg_runtime - d*avg_load
652          */
653         cfs_rq->avg_vruntime -= cfs_rq->avg_load * delta;
654 }
655
656 /*
657  * Specifically: avg_runtime() + 0 must result in entity_eligible() := true
658  * For this to be so, the result of this function must have a left bias.
659  */
660 u64 avg_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
661 {
662         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
663         s64 avg = cfs_rq->avg_vruntime;
664         long load = cfs_rq->avg_load;
665
666         if (curr && curr->on_rq) {
667                 unsigned long weight = scale_load_down(curr->load.weight);
668
669                 avg += entity_key(cfs_rq, curr) * weight;
670                 load += weight;
671         }
672
673         if (load) {
674                 /* sign flips effective floor / ceil */
675                 if (avg < 0)
676                         avg -= (load - 1);
677                 avg = div_s64(avg, load);
678         }
679
680         return cfs_rq->min_vruntime + avg;
681 }
682
683 /*
684  * lag_i = S - s_i = w_i * (V - v_i)
685  *
686  * However, since V is approximated by the weighted average of all entities it
687  * is possible -- by addition/removal/reweight to the tree -- to move V around
688  * and end up with a larger lag than we started with.
689  *
690  * Limit this to either double the slice length with a minimum of TICK_NSEC
691  * since that is the timing granularity.
692  *
693  * EEVDF gives the following limit for a steady state system:
694  *
695  *   -r_max < lag < max(r_max, q)
696  *
697  * XXX could add max_slice to the augmented data to track this.
698  */
699 static s64 entity_lag(u64 avruntime, struct sched_entity *se)
700 {
701         s64 vlag, limit;
702
703         vlag = avruntime - se->vruntime;
704         limit = calc_delta_fair(max_t(u64, 2*se->slice, TICK_NSEC), se);
705
706         return clamp(vlag, -limit, limit);
707 }
708
709 static void update_entity_lag(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
710 {
711         SCHED_WARN_ON(!se->on_rq);
712
713         se->vlag = entity_lag(avg_vruntime(cfs_rq), se);
714 }
715
716 /*
717  * Entity is eligible once it received less service than it ought to have,
718  * eg. lag >= 0.
719  *
720  * lag_i = S - s_i = w_i*(V - v_i)
721  *
722  * lag_i >= 0 -> V >= v_i
723  *
724  *     \Sum (v_i - v)*w_i
725  * V = ------------------ + v
726  *          \Sum w_i
727  *
728  * lag_i >= 0 -> \Sum (v_i - v)*w_i >= (v_i - v)*(\Sum w_i)
729  *
730  * Note: using 'avg_vruntime() > se->vruntime' is inacurate due
731  *       to the loss in precision caused by the division.
732  */
733 static int vruntime_eligible(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 vruntime)
734 {
735         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
736         s64 avg = cfs_rq->avg_vruntime;
737         long load = cfs_rq->avg_load;
738
739         if (curr && curr->on_rq) {
740                 unsigned long weight = scale_load_down(curr->load.weight);
741
742                 avg += entity_key(cfs_rq, curr) * weight;
743                 load += weight;
744         }
745
746         return avg >= (s64)(vruntime - cfs_rq->min_vruntime) * load;
747 }
748
749 int entity_eligible(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
750 {
751         return vruntime_eligible(cfs_rq, se->vruntime);
752 }
753
754 static u64 __update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 vruntime)
755 {
756         u64 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
757         /*
758          * open coded max_vruntime() to allow updating avg_vruntime
759          */
760         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
761         if (delta > 0) {
762                 avg_vruntime_update(cfs_rq, delta);
763                 min_vruntime = vruntime;
764         }
765         return min_vruntime;
766 }
767
768 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
769 {
770         struct sched_entity *se = __pick_root_entity(cfs_rq);
771         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
772         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
773
774         if (curr) {
775                 if (curr->on_rq)
776                         vruntime = curr->vruntime;
777                 else
778                         curr = NULL;
779         }
780
781         if (se) {
782                 if (!curr)
783                         vruntime = se->min_vruntime;
784                 else
785                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->min_vruntime);
786         }
787
788         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
789         u64_u32_store(cfs_rq->min_vruntime,
790                       __update_min_vruntime(cfs_rq, vruntime));
791 }
792
793 static inline bool __entity_less(struct rb_node *a, const struct rb_node *b)
794 {
795         return entity_before(__node_2_se(a), __node_2_se(b));
796 }
797
798 #define vruntime_gt(field, lse, rse) ({ (s64)((lse)->field - (rse)->field) > 0; })
799
800 static inline void __min_vruntime_update(struct sched_entity *se, struct rb_node *node)
801 {
802         if (node) {
803                 struct sched_entity *rse = __node_2_se(node);
804                 if (vruntime_gt(min_vruntime, se, rse))
805                         se->min_vruntime = rse->min_vruntime;
806         }
807 }
808
809 /*
810  * se->min_vruntime = min(se->vruntime, {left,right}->min_vruntime)
811  */
812 static inline bool min_vruntime_update(struct sched_entity *se, bool exit)
813 {
814         u64 old_min_vruntime = se->min_vruntime;
815         struct rb_node *node = &se->run_node;
816
817         se->min_vruntime = se->vruntime;
818         __min_vruntime_update(se, node->rb_right);
819         __min_vruntime_update(se, node->rb_left);
820
821         return se->min_vruntime == old_min_vruntime;
822 }
823
824 RB_DECLARE_CALLBACKS(static, min_vruntime_cb, struct sched_entity,
825                      run_node, min_vruntime, min_vruntime_update);
826
827 /*
828  * Enqueue an entity into the rb-tree:
829  */
830 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
831 {
832         avg_vruntime_add(cfs_rq, se);
833         se->min_vruntime = se->vruntime;
834         rb_add_augmented_cached(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline,
835                                 __entity_less, &min_vruntime_cb);
836 }
837
838 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
839 {
840         rb_erase_augmented_cached(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline,
841                                   &min_vruntime_cb);
842         avg_vruntime_sub(cfs_rq, se);
843 }
844
845 struct sched_entity *__pick_root_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
846 {
847         struct rb_node *root = cfs_rq->tasks_timeline.rb_root.rb_node;
848
849         if (!root)
850                 return NULL;
851
852         return __node_2_se(root);
853 }
854
855 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
856 {
857         struct rb_node *left = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
858
859         if (!left)
860                 return NULL;
861
862         return __node_2_se(left);
863 }
864
865 /*
866  * Earliest Eligible Virtual Deadline First
867  *
868  * In order to provide latency guarantees for different request sizes
869  * EEVDF selects the best runnable task from two criteria:
870  *
871  *  1) the task must be eligible (must be owed service)
872  *
873  *  2) from those tasks that meet 1), we select the one
874  *     with the earliest virtual deadline.
875  *
876  * We can do this in O(log n) time due to an augmented RB-tree. The
877  * tree keeps the entries sorted on deadline, but also functions as a
878  * heap based on the vruntime by keeping:
879  *
880  *  se->min_vruntime = min(se->vruntime, se->{left,right}->min_vruntime)
881  *
882  * Which allows tree pruning through eligibility.
883  */
884 static struct sched_entity *pick_eevdf(struct cfs_rq *cfs_rq)
885 {
886         struct rb_node *node = cfs_rq->tasks_timeline.rb_root.rb_node;
887         struct sched_entity *se = __pick_first_entity(cfs_rq);
888         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
889         struct sched_entity *best = NULL;
890
891         /*
892          * We can safely skip eligibility check if there is only one entity
893          * in this cfs_rq, saving some cycles.
894          */
895         if (cfs_rq->nr_running == 1)
896                 return curr && curr->on_rq ? curr : se;
897
898         if (curr && (!curr->on_rq || !entity_eligible(cfs_rq, curr)))
899                 curr = NULL;
900
901         /*
902          * Once selected, run a task until it either becomes non-eligible or
903          * until it gets a new slice. See the HACK in set_next_entity().
904          */
905         if (sched_feat(RUN_TO_PARITY) && curr && curr->vlag == curr->deadline)
906                 return curr;
907
908         /* Pick the leftmost entity if it's eligible */
909         if (se && entity_eligible(cfs_rq, se)) {
910                 best = se;
911                 goto found;
912         }
913
914         /* Heap search for the EEVD entity */
915         while (node) {
916                 struct rb_node *left = node->rb_left;
917
918                 /*
919                  * Eligible entities in left subtree are always better
920                  * choices, since they have earlier deadlines.
921                  */
922                 if (left && vruntime_eligible(cfs_rq,
923                                         __node_2_se(left)->min_vruntime)) {
924                         node = left;
925                         continue;
926                 }
927
928                 se = __node_2_se(node);
929
930                 /*
931                  * The left subtree either is empty or has no eligible
932                  * entity, so check the current node since it is the one
933                  * with earliest deadline that might be eligible.
934                  */
935                 if (entity_eligible(cfs_rq, se)) {
936                         best = se;
937                         break;
938                 }
939
940                 node = node->rb_right;
941         }
942 found:
943         if (!best || (curr && entity_before(curr, best)))
944                 best = curr;
945
946         return best;
947 }
948
949 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
950 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
951 {
952         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline.rb_root);
953
954         if (!last)
955                 return NULL;
956
957         return __node_2_se(last);
958 }
959
960 /**************************************************************
961  * Scheduling class statistics methods:
962  */
963 #ifdef CONFIG_SMP
964 int sched_update_scaling(void)
965 {
966         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
967
968 #define WRT_SYSCTL(name) \
969         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
970         WRT_SYSCTL(sched_base_slice);
971 #undef WRT_SYSCTL
972
973         return 0;
974 }
975 #endif
976 #endif
977
978 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se);
979
980 /*
981  * XXX: strictly: vd_i += N*r_i/w_i such that: vd_i > ve_i
982  * this is probably good enough.
983  */
984 static void update_deadline(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
985 {
986         if ((s64)(se->vruntime - se->deadline) < 0)
987                 return;
988
989         /*
990          * For EEVDF the virtual time slope is determined by w_i (iow.
991          * nice) while the request time r_i is determined by
992          * sysctl_sched_base_slice.
993          */
994         se->slice = sysctl_sched_base_slice;
995
996         /*
997          * EEVDF: vd_i = ve_i + r_i / w_i
998          */
999         se->deadline = se->vruntime + calc_delta_fair(se->slice, se);
1000
1001         /*
1002          * The task has consumed its request, reschedule.
1003          */
1004         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
1005                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
1006                 clear_buddies(cfs_rq, se);
1007         }
1008 }
1009
1010 #include "pelt.h"
1011 #ifdef CONFIG_SMP
1012
1013 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev_cpu, int cpu);
1014 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
1015 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1016
1017 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
1018 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
1019 {
1020         struct sched_avg *sa = &se->avg;
1021
1022         memset(sa, 0, sizeof(*sa));
1023
1024         /*
1025          * Tasks are initialized with full load to be seen as heavy tasks until
1026          * they get a chance to stabilize to their real load level.
1027          * Group entities are initialized with zero load to reflect the fact that
1028          * nothing has been attached to the task group yet.
1029          */
1030         if (entity_is_task(se))
1031                 sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
1032
1033         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
1034 }
1035
1036 /*
1037  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
1038  * based on the cfs_rq's current util_avg:
1039  *
1040  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
1041  *
1042  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
1043  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
1044  * as when the series is a harmonic series.
1045  *
1046  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
1047  * only 1/2 of the left utilization budget:
1048  *
1049  *   util_avg_cap = (cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
1050  *
1051  * where n denotes the nth task and cpu_scale the CPU capacity.
1052  *
1053  * For example, for a CPU with 1024 of capacity, a simplest series from
1054  * the beginning would be like:
1055  *
1056  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
1057  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
1058  *
1059  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
1060  * if util_avg > util_avg_cap.
1061  */
1062 void post_init_entity_util_avg(struct task_struct *p)
1063 {
1064         struct sched_entity *se = &p->se;
1065         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
1066         struct sched_avg *sa = &se->avg;
1067         long cpu_scale = arch_scale_cpu_capacity(cpu_of(rq_of(cfs_rq)));
1068         long cap = (long)(cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
1069
1070         if (p->sched_class != &fair_sched_class) {
1071                 /*
1072                  * For !fair tasks do:
1073                  *
1074                 update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
1075                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
1076                 switched_from_fair(rq, p);
1077                  *
1078                  * such that the next switched_to_fair() has the
1079                  * expected state.
1080                  */
1081                 se->avg.last_update_time = cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
1082                 return;
1083         }
1084
1085         if (cap > 0) {
1086                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
1087                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
1088                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
1089
1090                         if (sa->util_avg > cap)
1091                                 sa->util_avg = cap;
1092                 } else {
1093                         sa->util_avg = cap;
1094                 }
1095         }
1096
1097         sa->runnable_avg = sa->util_avg;
1098 }
1099
1100 #else /* !CONFIG_SMP */
1101 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
1102 {
1103 }
1104 void post_init_entity_util_avg(struct task_struct *p)
1105 {
1106 }
1107 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
1108 {
1109 }
1110 #endif /* CONFIG_SMP */
1111
1112 static s64 update_curr_se(struct rq *rq, struct sched_entity *curr)
1113 {
1114         u64 now = rq_clock_task(rq);
1115         s64 delta_exec;
1116
1117         delta_exec = now - curr->exec_start;
1118         if (unlikely(delta_exec <= 0))
1119                 return delta_exec;
1120
1121         curr->exec_start = now;
1122         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
1123
1124         if (schedstat_enabled()) {
1125                 struct sched_statistics *stats;
1126
1127                 stats = __schedstats_from_se(curr);
1128                 __schedstat_set(stats->exec_max,
1129                                 max(delta_exec, stats->exec_max));
1130         }
1131
1132         return delta_exec;
1133 }
1134
1135 static inline void update_curr_task(struct task_struct *p, s64 delta_exec)
1136 {
1137         trace_sched_stat_runtime(p, delta_exec);
1138         account_group_exec_runtime(p, delta_exec);
1139         cgroup_account_cputime(p, delta_exec);
1140         if (p->dl_server)
1141                 dl_server_update(p->dl_server, delta_exec);
1142 }
1143
1144 /*
1145  * Used by other classes to account runtime.
1146  */
1147 s64 update_curr_common(struct rq *rq)
1148 {
1149         struct task_struct *curr = rq->curr;
1150         s64 delta_exec;
1151
1152         delta_exec = update_curr_se(rq, &curr->se);
1153         if (likely(delta_exec > 0))
1154                 update_curr_task(curr, delta_exec);
1155
1156         return delta_exec;
1157 }
1158
1159 /*
1160  * Update the current task's runtime statistics.
1161  */
1162 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
1163 {
1164         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
1165         s64 delta_exec;
1166
1167         if (unlikely(!curr))
1168                 return;
1169
1170         delta_exec = update_curr_se(rq_of(cfs_rq), curr);
1171         if (unlikely(delta_exec <= 0))
1172                 return;
1173
1174         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
1175         update_deadline(cfs_rq, curr);
1176         update_min_vruntime(cfs_rq);
1177
1178         if (entity_is_task(curr))
1179                 update_curr_task(task_of(curr), delta_exec);
1180
1181         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
1182 }
1183
1184 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
1185 {
1186         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
1187 }
1188
1189 static inline void
1190 update_stats_wait_start_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1191 {
1192         struct sched_statistics *stats;
1193         struct task_struct *p = NULL;
1194
1195         if (!schedstat_enabled())
1196                 return;
1197
1198         stats = __schedstats_from_se(se);
1199
1200         if (entity_is_task(se))
1201                 p = task_of(se);
1202
1203         __update_stats_wait_start(rq_of(cfs_rq), p, stats);
1204 }
1205
1206 static inline void
1207 update_stats_wait_end_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1208 {
1209         struct sched_statistics *stats;
1210         struct task_struct *p = NULL;
1211
1212         if (!schedstat_enabled())
1213                 return;
1214
1215         stats = __schedstats_from_se(se);
1216
1217         /*
1218          * When the sched_schedstat changes from 0 to 1, some sched se
1219          * maybe already in the runqueue, the se->statistics.wait_start
1220          * will be 0.So it will let the delta wrong. We need to avoid this
1221          * scenario.
1222          */
1223         if (unlikely(!schedstat_val(stats->wait_start)))
1224                 return;
1225
1226         if (entity_is_task(se))
1227                 p = task_of(se);
1228
1229         __update_stats_wait_end(rq_of(cfs_rq), p, stats);
1230 }
1231
1232 static inline void
1233 update_stats_enqueue_sleeper_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1234 {
1235         struct sched_statistics *stats;
1236         struct task_struct *tsk = NULL;
1237
1238         if (!schedstat_enabled())
1239                 return;
1240
1241         stats = __schedstats_from_se(se);
1242
1243         if (entity_is_task(se))
1244                 tsk = task_of(se);
1245
1246         __update_stats_enqueue_sleeper(rq_of(cfs_rq), tsk, stats);
1247 }
1248
1249 /*
1250  * Task is being enqueued - update stats:
1251  */
1252 static inline void
1253 update_stats_enqueue_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
1254 {
1255         if (!schedstat_enabled())
1256                 return;
1257
1258         /*
1259          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
1260          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
1261          */
1262         if (se != cfs_rq->curr)
1263                 update_stats_wait_start_fair(cfs_rq, se);
1264
1265         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
1266                 update_stats_enqueue_sleeper_fair(cfs_rq, se);
1267 }
1268
1269 static inline void
1270 update_stats_dequeue_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
1271 {
1272
1273         if (!schedstat_enabled())
1274                 return;
1275
1276         /*
1277          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
1278          * waiting task:
1279          */
1280         if (se != cfs_rq->curr)
1281                 update_stats_wait_end_fair(cfs_rq, se);
1282
1283         if ((flags & DEQUEUE_SLEEP) && entity_is_task(se)) {
1284                 struct task_struct *tsk = task_of(se);
1285                 unsigned int state;
1286
1287                 /* XXX racy against TTWU */
1288                 state = READ_ONCE(tsk->__state);
1289                 if (state & TASK_INTERRUPTIBLE)
1290                         __schedstat_set(tsk->stats.sleep_start,
1291                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1292                 if (state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
1293                         __schedstat_set(tsk->stats.block_start,
1294                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1295         }
1296 }
1297
1298 /*
1299  * We are picking a new current task - update its stats:
1300  */
1301 static inline void
1302 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1303 {
1304         /*
1305          * We are starting a new run period:
1306          */
1307         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
1308 }
1309
1310 /**************************************************
1311  * Scheduling class queueing methods:
1312  */
1313
1314 static inline bool is_core_idle(int cpu)
1315 {
1316 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
1317         int sibling;
1318
1319         for_each_cpu(sibling, cpu_smt_mask(cpu)) {
1320                 if (cpu == sibling)
1321                         continue;
1322
1323                 if (!idle_cpu(sibling))
1324                         return false;
1325         }
1326 #endif
1327
1328         return true;
1329 }
1330
1331 #ifdef CONFIG_NUMA
1332 #define NUMA_IMBALANCE_MIN 2
1333
1334 static inline long
1335 adjust_numa_imbalance(int imbalance, int dst_running, int imb_numa_nr)
1336 {
1337         /*
1338          * Allow a NUMA imbalance if busy CPUs is less than the maximum
1339          * threshold. Above this threshold, individual tasks may be contending
1340          * for both memory bandwidth and any shared HT resources.  This is an
1341          * approximation as the number of running tasks may not be related to
1342          * the number of busy CPUs due to sched_setaffinity.
1343          */
1344         if (dst_running > imb_numa_nr)
1345                 return imbalance;
1346
1347         /*
1348          * Allow a small imbalance based on a simple pair of communicating
1349          * tasks that remain local when the destination is lightly loaded.
1350          */
1351         if (imbalance <= NUMA_IMBALANCE_MIN)
1352                 return 0;
1353
1354         return imbalance;
1355 }
1356 #endif /* CONFIG_NUMA */
1357
1358 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1359 /*
1360  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
1361  * calculated based on the tasks virtual memory size and
1362  * numa_balancing_scan_size.
1363  */
1364 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
1365 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
1366
1367 /* Portion of address space to scan in MB */
1368 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
1369
1370 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
1371 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
1372
1373 /* The page with hint page fault latency < threshold in ms is considered hot */
1374 unsigned int sysctl_numa_balancing_hot_threshold = MSEC_PER_SEC;
1375
1376 struct numa_group {
1377         refcount_t refcount;
1378
1379         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
1380         int nr_tasks;
1381         pid_t gid;
1382         int active_nodes;
1383
1384         struct rcu_head rcu;
1385         unsigned long total_faults;
1386         unsigned long max_faults_cpu;
1387         /*
1388          * faults[] array is split into two regions: faults_mem and faults_cpu.
1389          *
1390          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
1391          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
1392          * more by CPU use than by memory faults.
1393          */
1394         unsigned long faults[];
1395 };
1396
1397 /*
1398  * For functions that can be called in multiple contexts that permit reading
1399  * ->numa_group (see struct task_struct for locking rules).
1400  */
1401 static struct numa_group *deref_task_numa_group(struct task_struct *p)
1402 {
1403         return rcu_dereference_check(p->numa_group, p == current ||
1404                 (lockdep_is_held(__rq_lockp(task_rq(p))) && !READ_ONCE(p->on_cpu)));
1405 }
1406
1407 static struct numa_group *deref_curr_numa_group(struct task_struct *p)
1408 {
1409         return rcu_dereference_protected(p->numa_group, p == current);
1410 }
1411
1412 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng);
1413 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng);
1414
1415 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
1416 {
1417         unsigned long rss = 0;
1418         unsigned long nr_scan_pages;
1419
1420         /*
1421          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
1422          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
1423          * on resident pages
1424          */
1425         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
1426         rss = get_mm_rss(p->mm);
1427         if (!rss)
1428                 rss = nr_scan_pages;
1429
1430         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
1431         return rss / nr_scan_pages;
1432 }
1433
1434 /* For sanity's sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
1435 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
1436
1437 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
1438 {
1439         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
1440         unsigned int scan, floor;
1441         unsigned int windows = 1;
1442
1443         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
1444                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
1445         floor = 1000 / windows;
1446
1447         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
1448         return max_t(unsigned int, floor, scan);
1449 }
1450
1451 static unsigned int task_scan_start(struct task_struct *p)
1452 {
1453         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1454         unsigned long period = smin;
1455         struct numa_group *ng;
1456
1457         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1458         rcu_read_lock();
1459         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
1460         if (ng) {
1461                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1462                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1463
1464                 period *= refcount_read(&ng->refcount);
1465                 period *= shared + 1;
1466                 period /= private + shared + 1;
1467         }
1468         rcu_read_unlock();
1469
1470         return max(smin, period);
1471 }
1472
1473 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
1474 {
1475         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1476         unsigned long smax;
1477         struct numa_group *ng;
1478
1479         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
1480         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
1481
1482         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1483         ng = deref_curr_numa_group(p);
1484         if (ng) {
1485                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1486                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1487                 unsigned long period = smax;
1488
1489                 period *= refcount_read(&ng->refcount);
1490                 period *= shared + 1;
1491                 period /= private + shared + 1;
1492
1493                 smax = max(smax, period);
1494         }
1495
1496         return max(smin, smax);
1497 }
1498
1499 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1500 {
1501         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE);
1502         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1503 }
1504
1505 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1506 {
1507         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE);
1508         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1509 }
1510
1511 /* Shared or private faults. */
1512 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1513
1514 /* Memory and CPU locality */
1515 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1516
1517 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1518 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1519
1520 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1521 {
1522         struct numa_group *ng;
1523         pid_t gid = 0;
1524
1525         rcu_read_lock();
1526         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
1527         if (ng)
1528                 gid = ng->gid;
1529         rcu_read_unlock();
1530
1531         return gid;
1532 }
1533
1534 /*
1535  * The averaged statistics, shared & private, memory & CPU,
1536  * occupy the first half of the array. The second half of the
1537  * array is for current counters, which are averaged into the
1538  * first set by task_numa_placement.
1539  */
1540 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1541 {
1542         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1543 }
1544
1545 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1546 {
1547         if (!p->numa_faults)
1548                 return 0;
1549
1550         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1551                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1552 }
1553
1554 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1555 {
1556         struct numa_group *ng = deref_task_numa_group(p);
1557
1558         if (!ng)
1559                 return 0;
1560
1561         return ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1562                 ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1563 }
1564
1565 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1566 {
1567         return group->faults[task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, 0)] +
1568                 group->faults[task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, 1)];
1569 }
1570
1571 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng)
1572 {
1573         unsigned long faults = 0;
1574         int node;
1575
1576         for_each_online_node(node) {
1577                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
1578         }
1579
1580         return faults;
1581 }
1582
1583 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng)
1584 {
1585         unsigned long faults = 0;
1586         int node;
1587
1588         for_each_online_node(node) {
1589                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
1590         }
1591
1592         return faults;
1593 }
1594
1595 /*
1596  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1597  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1598  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1599  */
1600 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1601
1602 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1603 {
1604         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1605 }
1606
1607 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1608 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1609                                         int lim_dist, bool task)
1610 {
1611         unsigned long score = 0;
1612         int node, max_dist;
1613
1614         /*
1615          * All nodes are directly connected, and the same distance
1616          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1617          */
1618         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1619                 return 0;
1620
1621         /* sched_max_numa_distance may be changed in parallel. */
1622         max_dist = READ_ONCE(sched_max_numa_distance);
1623         /*
1624          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1625          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1626          */
1627         for_each_online_node(node) {
1628                 unsigned long faults;
1629                 int dist = node_distance(nid, node);
1630
1631                 /*
1632                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1633                  * for placement; nid was already counted.
1634                  */
1635                 if (dist >= max_dist || node == nid)
1636                         continue;
1637
1638                 /*
1639                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1640                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1641                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1642                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1643                  * of each group. Skip other nodes.
1644                  */
1645                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE && dist >= lim_dist)
1646                         continue;
1647
1648                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1649                 if (task)
1650                         faults = task_faults(p, node);
1651                 else
1652                         faults = group_faults(p, node);
1653
1654                 /*
1655                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1656                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1657                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1658                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1659                  * The further away a node is, the less the faults count.
1660                  * This seems to result in good task placement.
1661                  */
1662                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1663                         faults *= (max_dist - dist);
1664                         faults /= (max_dist - LOCAL_DISTANCE);
1665                 }
1666
1667                 score += faults;
1668         }
1669
1670         return score;
1671 }
1672
1673 /*
1674  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1675  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1676  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1677  * evenly spread out between numa nodes.
1678  */
1679 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1680                                         int dist)
1681 {
1682         unsigned long faults, total_faults;
1683
1684         if (!p->numa_faults)
1685                 return 0;
1686
1687         total_faults = p->total_numa_faults;
1688
1689         if (!total_faults)
1690                 return 0;
1691
1692         faults = task_faults(p, nid);
1693         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1694
1695         return 1000 * faults / total_faults;
1696 }
1697
1698 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1699                                          int dist)
1700 {
1701         struct numa_group *ng = deref_task_numa_group(p);
1702         unsigned long faults, total_faults;
1703
1704         if (!ng)
1705                 return 0;
1706
1707         total_faults = ng->total_faults;
1708
1709         if (!total_faults)
1710                 return 0;
1711
1712         faults = group_faults(p, nid);
1713         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1714
1715         return 1000 * faults / total_faults;
1716 }
1717
1718 /*
1719  * If memory tiering mode is enabled, cpupid of slow memory page is
1720  * used to record scan time instead of CPU and PID.  When tiering mode
1721  * is disabled at run time, the scan time (in cpupid) will be
1722  * interpreted as CPU and PID.  So CPU needs to be checked to avoid to
1723  * access out of array bound.
1724  */
1725 static inline bool cpupid_valid(int cpupid)
1726 {
1727         return cpupid_to_cpu(cpupid) < nr_cpu_ids;
1728 }
1729
1730 /*
1731  * For memory tiering mode, if there are enough free pages (more than
1732  * enough watermark defined here) in fast memory node, to take full
1733  * advantage of fast memory capacity, all recently accessed slow
1734  * memory pages will be migrated to fast memory node without
1735  * considering hot threshold.
1736  */
1737 static bool pgdat_free_space_enough(struct pglist_data *pgdat)
1738 {
1739         int z;
1740         unsigned long enough_wmark;
1741
1742         enough_wmark = max(1UL * 1024 * 1024 * 1024 >> PAGE_SHIFT,
1743                            pgdat->node_present_pages >> 4);
1744         for (z = pgdat->nr_zones - 1; z >= 0; z--) {
1745                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + z;
1746
1747                 if (!populated_zone(zone))
1748                         continue;
1749
1750                 if (zone_watermark_ok(zone, 0,
1751                                       wmark_pages(zone, WMARK_PROMO) + enough_wmark,
1752                                       ZONE_MOVABLE, 0))
1753                         return true;
1754         }
1755         return false;
1756 }
1757
1758 /*
1759  * For memory tiering mode, when page tables are scanned, the scan
1760  * time will be recorded in struct page in addition to make page
1761  * PROT_NONE for slow memory page.  So when the page is accessed, in
1762  * hint page fault handler, the hint page fault latency is calculated
1763  * via,
1764  *
1765  *      hint page fault latency = hint page fault time - scan time
1766  *
1767  * The smaller the hint page fault latency, the higher the possibility
1768  * for the page to be hot.
1769  */
1770 static int numa_hint_fault_latency(struct folio *folio)
1771 {
1772         int last_time, time;
1773
1774         time = jiffies_to_msecs(jiffies);
1775         last_time = folio_xchg_access_time(folio, time);
1776
1777         return (time - last_time) & PAGE_ACCESS_TIME_MASK;
1778 }
1779
1780 /*
1781  * For memory tiering mode, too high promotion/demotion throughput may
1782  * hurt application latency.  So we provide a mechanism to rate limit
1783  * the number of pages that are tried to be promoted.
1784  */
1785 static bool numa_promotion_rate_limit(struct pglist_data *pgdat,
1786                                       unsigned long rate_limit, int nr)
1787 {
1788         unsigned long nr_cand;
1789         unsigned int now, start;
1790
1791         now = jiffies_to_msecs(jiffies);
1792         mod_node_page_state(pgdat, PGPROMOTE_CANDIDATE, nr);
1793         nr_cand = node_page_state(pgdat, PGPROMOTE_CANDIDATE);
1794         start = pgdat->nbp_rl_start;
1795         if (now - start > MSEC_PER_SEC &&
1796             cmpxchg(&pgdat->nbp_rl_start, start, now) == start)
1797                 pgdat->nbp_rl_nr_cand = nr_cand;
1798         if (nr_cand - pgdat->nbp_rl_nr_cand >= rate_limit)
1799                 return true;
1800         return false;
1801 }
1802
1803 #define NUMA_MIGRATION_ADJUST_STEPS     16
1804
1805 static void numa_promotion_adjust_threshold(struct pglist_data *pgdat,
1806                                             unsigned long rate_limit,
1807                                             unsigned int ref_th)
1808 {
1809         unsigned int now, start, th_period, unit_th, th;
1810         unsigned long nr_cand, ref_cand, diff_cand;
1811
1812         now = jiffies_to_msecs(jiffies);
1813         th_period = sysctl_numa_balancing_scan_period_max;
1814         start = pgdat->nbp_th_start;
1815         if (now - start > th_period &&
1816             cmpxchg(&pgdat->nbp_th_start, start, now) == start) {
1817                 ref_cand = rate_limit *
1818                         sysctl_numa_balancing_scan_period_max / MSEC_PER_SEC;
1819                 nr_cand = node_page_state(pgdat, PGPROMOTE_CANDIDATE);
1820                 diff_cand = nr_cand - pgdat->nbp_th_nr_cand;
1821                 unit_th = ref_th * 2 / NUMA_MIGRATION_ADJUST_STEPS;
1822                 th = pgdat->nbp_threshold ? : ref_th;
1823                 if (diff_cand > ref_cand * 11 / 10)
1824                         th = max(th - unit_th, unit_th);
1825                 else if (diff_cand < ref_cand * 9 / 10)
1826                         th = min(th + unit_th, ref_th * 2);
1827                 pgdat->nbp_th_nr_cand = nr_cand;
1828                 pgdat->nbp_threshold = th;
1829         }
1830 }
1831
1832 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct folio *folio,
1833                                 int src_nid, int dst_cpu)
1834 {
1835         struct numa_group *ng = deref_curr_numa_group(p);
1836         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1837         int last_cpupid, this_cpupid;
1838
1839         /*
1840          * The pages in slow memory node should be migrated according
1841          * to hot/cold instead of private/shared.
1842          */
1843         if (sysctl_numa_balancing_mode & NUMA_BALANCING_MEMORY_TIERING &&
1844             !node_is_toptier(src_nid)) {
1845                 struct pglist_data *pgdat;
1846                 unsigned long rate_limit;
1847                 unsigned int latency, th, def_th;
1848
1849                 pgdat = NODE_DATA(dst_nid);
1850                 if (pgdat_free_space_enough(pgdat)) {
1851                         /* workload changed, reset hot threshold */
1852                         pgdat->nbp_threshold = 0;
1853                         return true;
1854                 }
1855
1856                 def_th = sysctl_numa_balancing_hot_threshold;
1857                 rate_limit = sysctl_numa_balancing_promote_rate_limit << \
1858                         (20 - PAGE_SHIFT);
1859                 numa_promotion_adjust_threshold(pgdat, rate_limit, def_th);
1860
1861                 th = pgdat->nbp_threshold ? : def_th;
1862                 latency = numa_hint_fault_latency(folio);
1863                 if (latency >= th)
1864                         return false;
1865
1866                 return !numa_promotion_rate_limit(pgdat, rate_limit,
1867                                                   folio_nr_pages(folio));
1868         }
1869
1870         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1871         last_cpupid = folio_xchg_last_cpupid(folio, this_cpupid);
1872
1873         if (!(sysctl_numa_balancing_mode & NUMA_BALANCING_MEMORY_TIERING) &&
1874             !node_is_toptier(src_nid) && !cpupid_valid(last_cpupid))
1875                 return false;
1876
1877         /*
1878          * Allow first faults or private faults to migrate immediately early in
1879          * the lifetime of a task. The magic number 4 is based on waiting for
1880          * two full passes of the "multi-stage node selection" test that is
1881          * executed below.
1882          */
1883         if ((p->numa_preferred_nid == NUMA_NO_NODE || p->numa_scan_seq <= 4) &&
1884             (cpupid_pid_unset(last_cpupid) || cpupid_match_pid(p, last_cpupid)))
1885                 return true;
1886
1887         /*
1888          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1889          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1890          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1891          *
1892          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1893          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1894          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1895          *
1896          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1897          * same result twice in a row, given these samples are fully
1898          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1899          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1900          *
1901          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1902          * act on an unlikely task<->page relation.
1903          */
1904         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1905                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1906                 return false;
1907
1908         /* Always allow migrate on private faults */
1909         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1910                 return true;
1911
1912         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1913         if (!ng)
1914                 return true;
1915
1916         /*
1917          * Destination node is much more heavily used than the source
1918          * node? Allow migration.
1919          */
1920         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1921                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1922                 return true;
1923
1924         /*
1925          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1926          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1927          *
1928          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1929          * --------------- * - > ---------------
1930          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1931          */
1932         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1933                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1934 }
1935
1936 /*
1937  * 'numa_type' describes the node at the moment of load balancing.
1938  */
1939 enum numa_type {
1940         /* The node has spare capacity that can be used to run more tasks.  */
1941         node_has_spare = 0,
1942         /*
1943          * The node is fully used and the tasks don't compete for more CPU
1944          * cycles. Nevertheless, some tasks might wait before running.
1945          */
1946         node_fully_busy,
1947         /*
1948          * The node is overloaded and can't provide expected CPU cycles to all
1949          * tasks.
1950          */
1951         node_overloaded
1952 };
1953
1954 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1955 struct numa_stats {
1956         unsigned long load;
1957         unsigned long runnable;
1958         unsigned long util;
1959         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1960         unsigned long compute_capacity;
1961         unsigned int nr_running;
1962         unsigned int weight;
1963         enum numa_type node_type;
1964         int idle_cpu;
1965 };
1966
1967 struct task_numa_env {
1968         struct task_struct *p;
1969
1970         int src_cpu, src_nid;
1971         int dst_cpu, dst_nid;
1972         int imb_numa_nr;
1973
1974         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1975
1976         int imbalance_pct;
1977         int dist;
1978
1979         struct task_struct *best_task;
1980         long best_imp;
1981         int best_cpu;
1982 };
1983
1984 static unsigned long cpu_load(struct rq *rq);
1985 static unsigned long cpu_runnable(struct rq *rq);
1986
1987 static inline enum
1988 numa_type numa_classify(unsigned int imbalance_pct,
1989                          struct numa_stats *ns)
1990 {
1991         if ((ns->nr_running > ns->weight) &&
1992             (((ns->compute_capacity * 100) < (ns->util * imbalance_pct)) ||
1993              ((ns->compute_capacity * imbalance_pct) < (ns->runnable * 100))))
1994                 return node_overloaded;
1995
1996         if ((ns->nr_running < ns->weight) ||
1997             (((ns->compute_capacity * 100) > (ns->util * imbalance_pct)) &&
1998              ((ns->compute_capacity * imbalance_pct) > (ns->runnable * 100))))
1999                 return node_has_spare;
2000
2001         return node_fully_busy;
2002 }
2003
2004 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
2005 /* Forward declarations of select_idle_sibling helpers */
2006 static inline bool test_idle_cores(int cpu);
2007 static inline int numa_idle_core(int idle_core, int cpu)
2008 {
2009         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present) ||
2010             idle_core >= 0 || !test_idle_cores(cpu))
2011                 return idle_core;
2012
2013         /*
2014          * Prefer cores instead of packing HT siblings
2015          * and triggering future load balancing.
2016          */
2017         if (is_core_idle(cpu))
2018                 idle_core = cpu;
2019
2020         return idle_core;
2021 }
2022 #else
2023 static inline int numa_idle_core(int idle_core, int cpu)
2024 {
2025         return idle_core;
2026 }
2027 #endif
2028
2029 /*
2030  * Gather all necessary information to make NUMA balancing placement
2031  * decisions that are compatible with standard load balancer. This
2032  * borrows code and logic from update_sg_lb_stats but sharing a
2033  * common implementation is impractical.
2034  */
2035 static void update_numa_stats(struct task_numa_env *env,
2036                               struct numa_stats *ns, int nid,
2037                               bool find_idle)
2038 {
2039         int cpu, idle_core = -1;
2040
2041         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
2042         ns->idle_cpu = -1;
2043
2044         rcu_read_lock();
2045         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
2046                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
2047
2048                 ns->load += cpu_load(rq);
2049                 ns->runnable += cpu_runnable(rq);
2050                 ns->util += cpu_util_cfs(cpu);
2051                 ns->nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
2052                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
2053
2054                 if (find_idle && idle_core < 0 && !rq->nr_running && idle_cpu(cpu)) {
2055                         if (READ_ONCE(rq->numa_migrate_on) ||
2056                             !cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr))
2057                                 continue;
2058
2059                         if (ns->idle_cpu == -1)
2060                                 ns->idle_cpu = cpu;
2061
2062                         idle_core = numa_idle_core(idle_core, cpu);
2063                 }
2064         }
2065         rcu_read_unlock();
2066
2067         ns->weight = cpumask_weight(cpumask_of_node(nid));
2068
2069         ns->node_type = numa_classify(env->imbalance_pct, ns);
2070
2071         if (idle_core >= 0)
2072                 ns->idle_cpu = idle_core;
2073 }
2074
2075 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
2076                              struct task_struct *p, long imp)
2077 {
2078         struct rq *rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
2079
2080         /* Check if run-queue part of active NUMA balance. */
2081         if (env->best_cpu != env->dst_cpu && xchg(&rq->numa_migrate_on, 1)) {
2082                 int cpu;
2083                 int start = env->dst_cpu;
2084
2085                 /* Find alternative idle CPU. */
2086                 for_each_cpu_wrap(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid), start + 1) {
2087                         if (cpu == env->best_cpu || !idle_cpu(cpu) ||
2088                             !cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr)) {
2089                                 continue;
2090                         }
2091
2092                         env->dst_cpu = cpu;
2093                         rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
2094                         if (!xchg(&rq->numa_migrate_on, 1))
2095                                 goto assign;
2096                 }
2097
2098                 /* Failed to find an alternative idle CPU */
2099                 return;
2100         }
2101
2102 assign:
2103         /*
2104          * Clear previous best_cpu/rq numa-migrate flag, since task now
2105          * found a better CPU to move/swap.
2106          */
2107         if (env->best_cpu != -1 && env->best_cpu != env->dst_cpu) {
2108                 rq = cpu_rq(env->best_cpu);
2109                 WRITE_ONCE(rq->numa_migrate_on, 0);
2110         }
2111
2112         if (env->best_task)
2113                 put_task_struct(env->best_task);
2114         if (p)
2115                 get_task_struct(p);
2116
2117         env->best_task = p;
2118         env->best_imp = imp;
2119         env->best_cpu = env->dst_cpu;
2120 }
2121
2122 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
2123                                 struct task_numa_env *env)
2124 {
2125         long imb, old_imb;
2126         long orig_src_load, orig_dst_load;
2127         long src_capacity, dst_capacity;
2128
2129         /*
2130          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
2131          *
2132          * src_load        dst_load
2133          * ------------ vs ---------
2134          * src_capacity    dst_capacity
2135          */
2136         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
2137         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
2138
2139         imb = abs(dst_load * src_capacity - src_load * dst_capacity);
2140
2141         orig_src_load = env->src_stats.load;
2142         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
2143
2144         old_imb = abs(orig_dst_load * src_capacity - orig_src_load * dst_capacity);
2145
2146         /* Would this change make things worse? */
2147         return (imb > old_imb);
2148 }
2149
2150 /*
2151  * Maximum NUMA importance can be 1998 (2*999);
2152  * SMALLIMP @ 30 would be close to 1998/64.
2153  * Used to deter task migration.
2154  */
2155 #define SMALLIMP        30
2156
2157 /*
2158  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
2159  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
2160  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
2161  * be exchanged with the source task
2162  */
2163 static bool task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
2164                               long taskimp, long groupimp, bool maymove)
2165 {
2166         struct numa_group *cur_ng, *p_ng = deref_curr_numa_group(env->p);
2167         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
2168         long imp = p_ng ? groupimp : taskimp;
2169         struct task_struct *cur;
2170         long src_load, dst_load;
2171         int dist = env->dist;
2172         long moveimp = imp;
2173         long load;
2174         bool stopsearch = false;
2175
2176         if (READ_ONCE(dst_rq->numa_migrate_on))
2177                 return false;
2178
2179         rcu_read_lock();
2180         cur = rcu_dereference(dst_rq->curr);
2181         if (cur && ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur)))
2182                 cur = NULL;
2183
2184         /*
2185          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
2186          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
2187          */
2188         if (cur == env->p) {
2189                 stopsearch = true;
2190                 goto unlock;
2191         }
2192
2193         if (!cur) {
2194                 if (maymove && moveimp >= env->best_imp)
2195                         goto assign;
2196                 else
2197                         goto unlock;
2198         }
2199
2200         /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu. */
2201         if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, cur->cpus_ptr))
2202                 goto unlock;
2203
2204         /*
2205          * Skip this swap candidate if it is not moving to its preferred
2206          * node and the best task is.
2207          */
2208         if (env->best_task &&
2209             env->best_task->numa_preferred_nid == env->src_nid &&
2210             cur->numa_preferred_nid != env->src_nid) {
2211                 goto unlock;
2212         }
2213
2214         /*
2215          * "imp" is the fault differential for the source task between the
2216          * source and destination node. Calculate the total differential for
2217          * the source task and potential destination task. The more negative
2218          * the value is, the more remote accesses that would be expected to
2219          * be incurred if the tasks were swapped.
2220          *
2221          * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
2222          * in any group then look only at task weights.
2223          */
2224         cur_ng = rcu_dereference(cur->numa_group);
2225         if (cur_ng == p_ng) {
2226                 /*
2227                  * Do not swap within a group or between tasks that have
2228                  * no group if there is spare capacity. Swapping does
2229                  * not address the load imbalance and helps one task at
2230                  * the cost of punishing another.
2231                  */
2232                 if (env->dst_stats.node_type == node_has_spare)
2233                         goto unlock;
2234
2235                 imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
2236                       task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
2237                 /*
2238                  * Add some hysteresis to prevent swapping the
2239                  * tasks within a group over tiny differences.
2240                  */
2241                 if (cur_ng)
2242                         imp -= imp / 16;
2243         } else {
2244                 /*
2245                  * Compare the group weights. If a task is all by itself
2246                  * (not part of a group), use the task weight instead.
2247                  */
2248                 if (cur_ng && p_ng)
2249                         imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
2250                                group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
2251                 else
2252                         imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
2253                                task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
2254         }
2255
2256         /* Discourage picking a task already on its preferred node */
2257         if (cur->numa_preferred_nid == env->dst_nid)
2258                 imp -= imp / 16;
2259
2260         /*
2261          * Encourage picking a task that moves to its preferred node.
2262          * This potentially makes imp larger than it's maximum of
2263          * 1998 (see SMALLIMP and task_weight for why) but in this
2264          * case, it does not matter.
2265          */
2266         if (cur->numa_preferred_nid == env->src_nid)
2267                 imp += imp / 8;
2268
2269         if (maymove && moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
2270                 imp = moveimp;
2271                 cur = NULL;
2272                 goto assign;
2273         }
2274
2275         /*
2276          * Prefer swapping with a task moving to its preferred node over a
2277          * task that is not.
2278          */
2279         if (env->best_task && cur->numa_preferred_nid == env->src_nid &&
2280             env->best_task->numa_preferred_nid != env->src_nid) {
2281                 goto assign;
2282         }
2283
2284         /*
2285          * If the NUMA importance is less than SMALLIMP,
2286          * task migration might only result in ping pong
2287          * of tasks and also hurt performance due to cache
2288          * misses.
2289          */
2290         if (imp < SMALLIMP || imp <= env->best_imp + SMALLIMP / 2)
2291                 goto unlock;
2292
2293         /*
2294          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
2295          */
2296         load = task_h_load(env->p) - task_h_load(cur);
2297         if (!load)
2298                 goto assign;
2299
2300         dst_load = env->dst_stats.load + load;
2301         src_load = env->src_stats.load - load;
2302
2303         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
2304                 goto unlock;
2305
2306 assign:
2307         /* Evaluate an idle CPU for a task numa move. */
2308         if (!cur) {
2309                 int cpu = env->dst_stats.idle_cpu;
2310
2311                 /* Nothing cached so current CPU went idle since the search. */
2312                 if (cpu < 0)
2313                         cpu = env->dst_cpu;
2314
2315                 /*
2316                  * If the CPU is no longer truly idle and the previous best CPU
2317                  * is, keep using it.
2318                  */
2319                 if (!idle_cpu(cpu) && env->best_cpu >= 0 &&
2320                     idle_cpu(env->best_cpu)) {
2321                         cpu = env->best_cpu;
2322                 }
2323
2324                 env->dst_cpu = cpu;
2325         }
2326
2327         task_numa_assign(env, cur, imp);
2328
2329         /*
2330          * If a move to idle is allowed because there is capacity or load
2331          * balance improves then stop the search. While a better swap
2332          * candidate may exist, a search is not free.
2333          */
2334         if (maymove && !cur && env->best_cpu >= 0 && idle_cpu(env->best_cpu))
2335                 stopsearch = true;
2336
2337         /*
2338          * If a swap candidate must be identified and the current best task
2339          * moves its preferred node then stop the search.
2340          */
2341         if (!maymove && env->best_task &&
2342             env->best_task->numa_preferred_nid == env->src_nid) {
2343                 stopsearch = true;
2344         }
2345 unlock:
2346         rcu_read_unlock();
2347
2348         return stopsearch;
2349 }
2350
2351 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
2352                                 long taskimp, long groupimp)
2353 {
2354         bool maymove = false;
2355         int cpu;
2356
2357         /*
2358          * If dst node has spare capacity, then check if there is an
2359          * imbalance that would be overruled by the load balancer.
2360          */
2361         if (env->dst_stats.node_type == node_has_spare) {
2362                 unsigned int imbalance;
2363                 int src_running, dst_running;
2364
2365                 /*
2366                  * Would movement cause an imbalance? Note that if src has
2367                  * more running tasks that the imbalance is ignored as the
2368                  * move improves the imbalance from the perspective of the
2369                  * CPU load balancer.
2370                  * */
2371                 src_running = env->src_stats.nr_running - 1;
2372                 dst_running = env->dst_stats.nr_running + 1;
2373                 imbalance = max(0, dst_running - src_running);
2374                 imbalance = adjust_numa_imbalance(imbalance, dst_running,
2375                                                   env->imb_numa_nr);
2376
2377                 /* Use idle CPU if there is no imbalance */
2378                 if (!imbalance) {
2379                         maymove = true;
2380                         if (env->dst_stats.idle_cpu >= 0) {
2381                                 env->dst_cpu = env->dst_stats.idle_cpu;
2382                                 task_numa_assign(env, NULL, 0);
2383                                 return;
2384                         }
2385                 }
2386         } else {
2387                 long src_load, dst_load, load;
2388                 /*
2389                  * If the improvement from just moving env->p direction is better
2390                  * than swapping tasks around, check if a move is possible.
2391                  */
2392                 load = task_h_load(env->p);
2393                 dst_load = env->dst_stats.load + load;
2394                 src_load = env->src_stats.load - load;
2395                 maymove = !load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env);
2396         }
2397
2398         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
2399                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
2400                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr))
2401                         continue;
2402
2403                 env->dst_cpu = cpu;
2404                 if (task_numa_compare(env, taskimp, groupimp, maymove))
2405                         break;
2406         }
2407 }
2408
2409 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
2410 {
2411         struct task_numa_env env = {
2412                 .p = p,
2413
2414                 .src_cpu = task_cpu(p),
2415                 .src_nid = task_node(p),
2416
2417                 .imbalance_pct = 112,
2418
2419                 .best_task = NULL,
2420                 .best_imp = 0,
2421                 .best_cpu = -1,
2422         };
2423         unsigned long taskweight, groupweight;
2424         struct sched_domain *sd;
2425         long taskimp, groupimp;
2426         struct numa_group *ng;
2427         struct rq *best_rq;
2428         int nid, ret, dist;
2429
2430         /*
2431          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
2432          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
2433          *
2434          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
2435          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
2436          * to satisfy here.
2437          */
2438         rcu_read_lock();
2439         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
2440         if (sd) {
2441                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
2442                 env.imb_numa_nr = sd->imb_numa_nr;
2443         }
2444         rcu_read_unlock();
2445
2446         /*
2447          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
2448          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
2449          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
2450          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
2451          */
2452         if (unlikely(!sd)) {
2453                 sched_setnuma(p, task_node(p));
2454                 return -EINVAL;
2455         }
2456
2457         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
2458         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
2459         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
2460         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
2461         update_numa_stats(&env, &env.src_stats, env.src_nid, false);
2462         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
2463         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
2464         update_numa_stats(&env, &env.dst_stats, env.dst_nid, true);
2465
2466         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
2467         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
2468
2469         /*
2470          * Look at other nodes in these cases:
2471          * - there is no space available on the preferred_nid
2472          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
2473          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
2474          *   we need to check other locations.
2475          */
2476         ng = deref_curr_numa_group(p);
2477         if (env.best_cpu == -1 || (ng && ng->active_nodes > 1)) {
2478                 for_each_node_state(nid, N_CPU) {
2479                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
2480                                 continue;
2481
2482                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
2483                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
2484                                                 dist != env.dist) {
2485                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
2486                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
2487                         }
2488
2489                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
2490                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
2491                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
2492                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
2493                                 continue;
2494
2495                         env.dist = dist;
2496                         env.dst_nid = nid;
2497                         update_numa_stats(&env, &env.dst_stats, env.dst_nid, true);
2498                         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
2499                 }
2500         }
2501
2502         /*
2503          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
2504          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
2505          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
2506          * settle down.
2507          * A task that migrated to a second choice node will be better off
2508          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
2509          */
2510         if (ng) {
2511                 if (env.best_cpu == -1)
2512                         nid = env.src_nid;
2513                 else
2514                         nid = cpu_to_node(env.best_cpu);
2515
2516                 if (nid != p->numa_preferred_nid)
2517                         sched_setnuma(p, nid);
2518         }
2519
2520         /* No better CPU than the current one was found. */
2521         if (env.best_cpu == -1) {
2522                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, NULL, -1);
2523                 return -EAGAIN;
2524         }
2525
2526         best_rq = cpu_rq(env.best_cpu);
2527         if (env.best_task == NULL) {
2528                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
2529                 WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
2530                 if (ret != 0)
2531                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, NULL, env.best_cpu);
2532                 return ret;
2533         }
2534
2535         ret = migrate_swap(p, env.best_task, env.best_cpu, env.src_cpu);
2536         WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
2537
2538         if (ret != 0)
2539                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_task, env.best_cpu);
2540         put_task_struct(env.best_task);
2541         return ret;
2542 }
2543
2544 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
2545 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
2546 {
2547         unsigned long interval = HZ;
2548
2549         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
2550         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == NUMA_NO_NODE || !p->numa_faults))
2551                 return;
2552
2553         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
2554         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
2555         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
2556
2557         /* Success if task is already running on preferred CPU */
2558         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
2559                 return;
2560
2561         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
2562         task_numa_migrate(p);
2563 }
2564
2565 /*
2566  * Find out how many nodes the workload is actively running on. Do this by
2567  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
2568  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
2569  * located.
2570  */
2571 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
2572 {
2573         unsigned long faults, max_faults = 0;
2574         int nid, active_nodes = 0;
2575
2576         for_each_node_state(nid, N_CPU) {
2577                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
2578                 if (faults > max_faults)
2579                         max_faults = faults;
2580         }
2581
2582         for_each_node_state(nid, N_CPU) {
2583                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
2584                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
2585                         active_nodes++;
2586         }
2587
2588         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
2589         numa_group->active_nodes = active_nodes;
2590 }
2591
2592 /*
2593  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
2594  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
2595  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
2596  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
2597  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
2598  */
2599 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
2600 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
2601
2602 /*
2603  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
2604  * our memory is already on our local node, or if the majority of
2605  * the page accesses are shared with other processes.
2606  * Otherwise, decrease the scan period.
2607  */
2608 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
2609                         unsigned long shared, unsigned long private)
2610 {
2611         unsigned int period_slot;
2612         int lr_ratio, ps_ratio;
2613         int diff;
2614
2615         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
2616         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
2617
2618         /*
2619          * If there were no record hinting faults then either the task is
2620          * completely idle or all activity is in areas that are not of interest
2621          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
2622          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
2623          * node is overloaded. In either case, scan slower
2624          */
2625         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
2626                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
2627                         p->numa_scan_period << 1);
2628
2629                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
2630                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2631
2632                 return;
2633         }
2634
2635         /*
2636          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
2637          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
2638          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
2639          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
2640          */
2641         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
2642         lr_ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
2643         ps_ratio = (private * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (private + shared);
2644
2645         if (ps_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
2646                 /*
2647                  * Most memory accesses are local. There is no need to
2648                  * do fast NUMA scanning, since memory is already local.
2649                  */
2650                 int slot = ps_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
2651                 if (!slot)
2652                         slot = 1;
2653                 diff = slot * period_slot;
2654         } else if (lr_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
2655                 /*
2656                  * Most memory accesses are shared with other tasks.
2657                  * There is no point in continuing fast NUMA scanning,
2658                  * since other tasks may just move the memory elsewhere.
2659                  */
2660                 int slot = lr_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
2661                 if (!slot)
2662                         slot = 1;
2663                 diff = slot * period_slot;
2664         } else {
2665                 /*
2666                  * Private memory faults exceed (SLOTS-THRESHOLD)/SLOTS,
2667                  * yet they are not on the local NUMA node. Speed up
2668                  * NUMA scanning to get the memory moved over.
2669                  */
2670                 int ratio = max(lr_ratio, ps_ratio);
2671                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
2672         }
2673
2674         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
2675                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
2676         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2677 }
2678
2679 /*
2680  * Get the fraction of time the task has been running since the last
2681  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
2682  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
2683  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
2684  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
2685  */
2686 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
2687 {
2688         u64 runtime, delta, now;
2689         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
2690         now = p->se.exec_start;
2691         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2692
2693         if (p->last_task_numa_placement) {
2694                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
2695                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
2696
2697                 /* Avoid time going backwards, prevent potential divide error: */
2698                 if (unlikely((s64)*period < 0))
2699                         *period = 0;
2700         } else {
2701                 delta = p->se.avg.load_sum;
2702                 *period = LOAD_AVG_MAX;
2703         }
2704
2705         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
2706         p->last_task_numa_placement = now;
2707
2708         return delta;
2709 }
2710
2711 /*
2712  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
2713  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
2714  * otherwise workloads might not converge.
2715  */
2716 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
2717 {
2718         nodemask_t nodes;
2719         int dist;
2720
2721         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
2722         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
2723                 return nid;
2724
2725         /*
2726          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
2727          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
2728          * both the node itself, and on nearby nodes.
2729          */
2730         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
2731                 unsigned long score, max_score = 0;
2732                 int node, max_node = nid;
2733
2734                 dist = sched_max_numa_distance;
2735
2736                 for_each_node_state(node, N_CPU) {
2737                         score = group_weight(p, node, dist);
2738                         if (score > max_score) {
2739                                 max_score = score;
2740                                 max_node = node;
2741                         }
2742                 }
2743                 return max_node;
2744         }
2745
2746         /*
2747          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
2748          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
2749          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
2750          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
2751          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
2752          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
2753          * keep the complexity of the search down.
2754          */
2755         nodes = node_states[N_CPU];
2756         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
2757                 unsigned long max_faults = 0;
2758                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
2759                 int a, b;
2760
2761                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
2762                 if (!find_numa_distance(dist))
2763                         continue;
2764
2765                 for_each_node_mask(a, nodes) {
2766                         unsigned long faults = 0;
2767                         nodemask_t this_group;
2768                         nodes_clear(this_group);
2769
2770                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
2771                         for_each_node_mask(b, nodes) {
2772                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
2773                                         faults += group_faults(p, b);
2774                                         node_set(b, this_group);
2775                                         node_clear(b, nodes);
2776                                 }
2777                         }
2778
2779                         /* Remember the top group. */
2780                         if (faults > max_faults) {
2781                                 max_faults = faults;
2782                                 max_group = this_group;
2783                                 /*
2784                                  * subtle: at the smallest distance there is
2785                                  * just one node left in each "group", the
2786                                  * winner is the preferred nid.
2787                                  */
2788                                 nid = a;
2789                         }
2790                 }
2791                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
2792                 if (!max_faults)
2793                         break;
2794                 nodes = max_group;
2795         }
2796         return nid;
2797 }
2798
2799 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
2800 {
2801         int seq, nid, max_nid = NUMA_NO_NODE;
2802         unsigned long max_faults = 0;
2803         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
2804         unsigned long total_faults;
2805         u64 runtime, period;
2806         spinlock_t *group_lock = NULL;
2807         struct numa_group *ng;
2808
2809         /*
2810          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
2811          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
2812          * that the field is read in a single access:
2813          */
2814         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
2815         if (p->numa_scan_seq == seq)
2816                 return;
2817         p->numa_scan_seq = seq;
2818         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2819
2820         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
2821                        p->numa_faults_locality[1];
2822         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
2823
2824         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
2825         ng = deref_curr_numa_group(p);
2826         if (ng) {
2827                 group_lock = &ng->lock;
2828                 spin_lock_irq(group_lock);
2829         }
2830
2831         /* Find the node with the highest number of faults */
2832         for_each_online_node(nid) {
2833                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
2834                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
2835                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
2836                 int priv;
2837
2838                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
2839                         long diff, f_diff, f_weight;
2840
2841                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
2842                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
2843                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
2844                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
2845
2846                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
2847                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
2848                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
2849                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
2850
2851                         /*
2852                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
2853                          * count according to CPU use, instead of by the raw
2854                          * number of faults. Tasks with little runtime have
2855                          * little over-all impact on throughput, and thus their
2856                          * faults are less important.
2857                          */
2858                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
2859                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
2860                                    (total_faults + 1);
2861                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
2862                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
2863
2864                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
2865                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
2866                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
2867                         p->total_numa_faults += diff;
2868                         if (ng) {
2869                                 /*
2870                                  * safe because we can only change our own group
2871                                  *
2872                                  * mem_idx represents the offset for a given
2873                                  * nid and priv in a specific region because it
2874                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2875                                  */
2876                                 ng->faults[mem_idx] += diff;
2877                                 ng->faults[cpu_idx] += f_diff;
2878                                 ng->total_faults += diff;
2879                                 group_faults += ng->faults[mem_idx];
2880                         }
2881                 }
2882
2883                 if (!ng) {
2884                         if (faults > max_faults) {
2885                                 max_faults = faults;
2886                                 max_nid = nid;
2887                         }
2888                 } else if (group_faults > max_faults) {
2889                         max_faults = group_faults;
2890                         max_nid = nid;
2891                 }
2892         }
2893
2894         /* Cannot migrate task to CPU-less node */
2895         max_nid = numa_nearest_node(max_nid, N_CPU);
2896
2897         if (ng) {
2898                 numa_group_count_active_nodes(ng);
2899                 spin_unlock_irq(group_lock);
2900                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_nid);
2901         }
2902
2903         if (max_faults) {
2904                 /* Set the new preferred node */
2905                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2906                         sched_setnuma(p, max_nid);
2907         }
2908
2909         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2910 }
2911
2912 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2913 {
2914         return refcount_inc_not_zero(&grp->refcount);
2915 }
2916
2917 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2918 {
2919         if (refcount_dec_and_test(&grp->refcount))
2920                 kfree_rcu(grp, rcu);
2921 }
2922
2923 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2924                         int *priv)
2925 {
2926         struct numa_group *grp, *my_grp;
2927         struct task_struct *tsk;
2928         bool join = false;
2929         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2930         int i;
2931
2932         if (unlikely(!deref_curr_numa_group(p))) {
2933                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2934                                     NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS *
2935                                     nr_node_ids * sizeof(unsigned long);
2936
2937                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2938                 if (!grp)
2939                         return;
2940
2941                 refcount_set(&grp->refcount, 1);
2942                 grp->active_nodes = 1;
2943                 grp->max_faults_cpu = 0;
2944                 spin_lock_init(&grp->lock);
2945                 grp->gid = p->pid;
2946
2947                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2948                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2949
2950                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2951
2952                 grp->nr_tasks++;
2953                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2954         }
2955
2956         rcu_read_lock();
2957         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2958
2959         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2960                 goto no_join;
2961
2962         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2963         if (!grp)
2964                 goto no_join;
2965
2966         my_grp = deref_curr_numa_group(p);
2967         if (grp == my_grp)
2968                 goto no_join;
2969
2970         /*
2971          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2972          * the other task will join us.
2973          */
2974         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2975                 goto no_join;
2976
2977         /*
2978          * Tie-break on the grp address.
2979          */
2980         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2981                 goto no_join;
2982
2983         /* Always join threads in the same process. */
2984         if (tsk->mm == current->mm)
2985                 join = true;
2986
2987         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2988         if (flags & TNF_SHARED)
2989                 join = true;
2990
2991         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2992         *priv = !join;
2993
2994         if (join && !get_numa_group(grp))
2995                 goto no_join;
2996
2997         rcu_read_unlock();
2998
2999         if (!join)
3000                 return;
3001
3002         WARN_ON_ONCE(irqs_disabled());
3003         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
3004
3005         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
3006                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
3007                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
3008         }
3009         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
3010         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
3011
3012         my_grp->nr_tasks--;
3013         grp->nr_tasks++;
3014
3015         spin_unlock(&my_grp->lock);
3016         spin_unlock_irq(&grp->lock);
3017
3018         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
3019
3020         put_numa_group(my_grp);
3021         return;
3022
3023 no_join:
3024         rcu_read_unlock();
3025         return;
3026 }
3027
3028 /*
3029  * Get rid of NUMA statistics associated with a task (either current or dead).
3030  * If @final is set, the task is dead and has reached refcount zero, so we can
3031  * safely free all relevant data structures. Otherwise, there might be
3032  * concurrent reads from places like load balancing and procfs, and we should
3033  * reset the data back to default state without freeing ->numa_faults.
3034  */
3035 void task_numa_free(struct task_struct *p, bool final)
3036 {
3037         /* safe: p either is current or is being freed by current */
3038         struct numa_group *grp = rcu_dereference_raw(p->numa_group);
3039         unsigned long *numa_faults = p->numa_faults;
3040         unsigned long flags;
3041         int i;
3042
3043         if (!numa_faults)
3044                 return;
3045
3046         if (grp) {
3047                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
3048                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
3049                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
3050                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
3051
3052                 grp->nr_tasks--;
3053                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
3054                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
3055                 put_numa_group(grp);
3056         }
3057
3058         if (final) {
3059                 p->numa_faults = NULL;
3060                 kfree(numa_faults);
3061         } else {
3062                 p->total_numa_faults = 0;
3063                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
3064                         numa_faults[i] = 0;
3065         }
3066 }
3067
3068 /*
3069  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
3070  */
3071 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
3072 {
3073         struct task_struct *p = current;
3074         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
3075         int cpu_node = task_node(current);
3076         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
3077         struct numa_group *ng;
3078         int priv;
3079
3080         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
3081                 return;
3082
3083         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
3084         if (!p->mm)
3085                 return;
3086
3087         /*
3088          * NUMA faults statistics are unnecessary for the slow memory
3089          * node for memory tiering mode.
3090          */
3091         if (!node_is_toptier(mem_node) &&
3092             (sysctl_numa_balancing_mode & NUMA_BALANCING_MEMORY_TIERING ||
3093              !cpupid_valid(last_cpupid)))
3094                 return;
3095
3096         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
3097         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
3098                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
3099                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
3100
3101                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
3102                 if (!p->numa_faults)
3103                         return;
3104
3105                 p->total_numa_faults = 0;
3106                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
3107         }
3108
3109         /*
3110          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
3111          * to be private if the accessing pid has not changed
3112          */
3113         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
3114                 priv = 1;
3115         } else {
3116                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
3117                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
3118                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
3119         }
3120
3121         /*
3122          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
3123          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
3124          * actively using should be counted as local. This allows the
3125          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
3126          */
3127         ng = deref_curr_numa_group(p);
3128         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
3129                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
3130                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
3131                 local = 1;
3132
3133         /*
3134          * Retry to migrate task to preferred node periodically, in case it
3135          * previously failed, or the scheduler moved us.
3136          */
3137         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry)) {
3138                 task_numa_placement(p);
3139                 numa_migrate_preferred(p);
3140         }
3141
3142         if (migrated)
3143                 p->numa_pages_migrated += pages;
3144         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
3145                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
3146
3147         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
3148         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
3149         p->numa_faults_locality[local] += pages;
3150 }
3151
3152 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
3153 {
3154         /*
3155          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
3156          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
3157          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
3158          * much of an issue though, since this is just used for
3159          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
3160          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
3161          */
3162         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
3163         p->mm->numa_scan_offset = 0;
3164 }
3165
3166 static bool vma_is_accessed(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma)
3167 {
3168         unsigned long pids;
3169         /*
3170          * Allow unconditional access first two times, so that all the (pages)
3171          * of VMAs get prot_none fault introduced irrespective of accesses.
3172          * This is also done to avoid any side effect of task scanning
3173          * amplifying the unfairness of disjoint set of VMAs' access.
3174          */
3175         if ((READ_ONCE(current->mm->numa_scan_seq) - vma->numab_state->start_scan_seq) < 2)
3176                 return true;
3177
3178         pids = vma->numab_state->pids_active[0] | vma->numab_state->pids_active[1];
3179         if (test_bit(hash_32(current->pid, ilog2(BITS_PER_LONG)), &pids))
3180                 return true;
3181
3182         /*
3183          * Complete a scan that has already started regardless of PID access, or
3184          * some VMAs may never be scanned in multi-threaded applications:
3185          */
3186         if (mm->numa_scan_offset > vma->vm_start) {
3187                 trace_sched_skip_vma_numa(mm, vma, NUMAB_SKIP_IGNORE_PID);
3188                 return true;
3189         }
3190
3191         return false;
3192 }
3193
3194 #define VMA_PID_RESET_PERIOD (4 * sysctl_numa_balancing_scan_delay)
3195
3196 /*
3197  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
3198  * Triggered from task_tick_numa().
3199  */
3200 static void task_numa_work(struct callback_head *work)
3201 {
3202         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
3203         struct task_struct *p = current;
3204         struct mm_struct *mm = p->mm;
3205         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
3206         struct vm_area_struct *vma;
3207         unsigned long start, end;
3208         unsigned long nr_pte_updates = 0;
3209         long pages, virtpages;
3210         struct vma_iterator vmi;
3211         bool vma_pids_skipped;
3212         bool vma_pids_forced = false;
3213
3214         SCHED_WARN_ON(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
3215
3216         work->next = work;
3217         /*
3218          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
3219          *
3220          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
3221          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
3222          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
3223          * work.
3224          */
3225         if (p->flags & PF_EXITING)
3226                 return;
3227
3228         if (!mm->numa_next_scan) {
3229                 mm->numa_next_scan = now +
3230                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
3231         }
3232
3233         /*
3234          * Enforce maximal scan/migration frequency..
3235          */
3236         migrate = mm->numa_next_scan;
3237         if (time_before(now, migrate))
3238                 return;
3239
3240         if (p->numa_scan_period == 0) {
3241                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
3242                 p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
3243         }
3244
3245         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
3246         if (!try_cmpxchg(&mm->numa_next_scan, &migrate, next_scan))
3247                 return;
3248
3249         /*
3250          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
3251          * the next time around.
3252          */
3253         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
3254
3255         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
3256         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
3257         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
3258         if (!pages)
3259                 return;
3260
3261
3262         if (!mmap_read_trylock(mm))
3263                 return;
3264
3265         /*
3266          * VMAs are skipped if the current PID has not trapped a fault within
3267          * the VMA recently. Allow scanning to be forced if there is no
3268          * suitable VMA remaining.
3269          */
3270         vma_pids_skipped = false;
3271
3272 retry_pids:
3273         start = mm->numa_scan_offset;
3274         vma_iter_init(&vmi, mm, start);
3275         vma = vma_next(&vmi);
3276         if (!vma) {
3277                 reset_ptenuma_scan(p);
3278                 start = 0;
3279                 vma_iter_set(&vmi, start);
3280                 vma = vma_next(&vmi);
3281         }
3282
3283         do {
3284                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
3285                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
3286                         trace_sched_skip_vma_numa(mm, vma, NUMAB_SKIP_UNSUITABLE);
3287                         continue;
3288                 }
3289
3290                 /*
3291                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
3292                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
3293                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
3294                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
3295                  */
3296                 if (!vma->vm_mm ||
3297                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ))) {
3298                         trace_sched_skip_vma_numa(mm, vma, NUMAB_SKIP_SHARED_RO);
3299                         continue;
3300                 }
3301
3302                 /*
3303                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
3304                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
3305                  */
3306                 if (!vma_is_accessible(vma)) {
3307                         trace_sched_skip_vma_numa(mm, vma, NUMAB_SKIP_INACCESSIBLE);
3308                         continue;
3309                 }
3310
3311                 /* Initialise new per-VMA NUMAB state. */
3312                 if (!vma->numab_state) {
3313                         vma->numab_state = kzalloc(sizeof(struct vma_numab_state),
3314                                 GFP_KERNEL);
3315                         if (!vma->numab_state)
3316                                 continue;
3317
3318                         vma->numab_state->start_scan_seq = mm->numa_scan_seq;
3319
3320                         vma->numab_state->next_scan = now +
3321                                 msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
3322
3323                         /* Reset happens after 4 times scan delay of scan start */
3324                         vma->numab_state->pids_active_reset =  vma->numab_state->next_scan +
3325                                 msecs_to_jiffies(VMA_PID_RESET_PERIOD);
3326
3327                         /*
3328                          * Ensure prev_scan_seq does not match numa_scan_seq,
3329                          * to prevent VMAs being skipped prematurely on the
3330                          * first scan:
3331                          */
3332                          vma->numab_state->prev_scan_seq = mm->numa_scan_seq - 1;
3333                 }
3334
3335                 /*
3336                  * Scanning the VMA's of short lived tasks add more overhead. So
3337                  * delay the scan for new VMAs.
3338                  */
3339                 if (mm->numa_scan_seq && time_before(jiffies,
3340                                                 vma->numab_state->next_scan)) {
3341                         trace_sched_skip_vma_numa(mm, vma, NUMAB_SKIP_SCAN_DELAY);
3342                         continue;
3343                 }
3344
3345                 /* RESET access PIDs regularly for old VMAs. */
3346                 if (mm->numa_scan_seq &&
3347                                 time_after(jiffies, vma->numab_state->pids_active_reset)) {
3348                         vma->numab_state->pids_active_reset = vma->numab_state->pids_active_reset +
3349                                 msecs_to_jiffies(VMA_PID_RESET_PERIOD);
3350                         vma->numab_state->pids_active[0] = READ_ONCE(vma->numab_state->pids_active[1]);
3351                         vma->numab_state->pids_active[1] = 0;
3352                 }
3353
3354                 /* Do not rescan VMAs twice within the same sequence. */
3355                 if (vma->numab_state->prev_scan_seq == mm->numa_scan_seq) {
3356                         mm->numa_scan_offset = vma->vm_end;
3357                         trace_sched_skip_vma_numa(mm, vma, NUMAB_SKIP_SEQ_COMPLETED);
3358                         continue;
3359                 }
3360
3361                 /*
3362                  * Do not scan the VMA if task has not accessed it, unless no other
3363                  * VMA candidate exists.
3364                  */
3365                 if (!vma_pids_forced && !vma_is_accessed(mm, vma)) {
3366                         vma_pids_skipped = true;
3367                         trace_sched_skip_vma_numa(mm, vma, NUMAB_SKIP_PID_INACTIVE);
3368                         continue;
3369                 }
3370
3371                 do {
3372                         start = max(start, vma->vm_start);
3373                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
3374                         end = min(end, vma->vm_end);
3375                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
3376
3377                         /*
3378                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
3379                          * hpages that have at least one present PTE that
3380                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
3381                          * areas that are unused or already full of prot_numa
3382                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
3383                          * areas faster.
3384                          */
3385                         if (nr_pte_updates)
3386                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
3387                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
3388
3389                         start = end;
3390                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
3391                                 goto out;
3392
3393                         cond_resched();
3394                 } while (end != vma->vm_end);
3395
3396                 /* VMA scan is complete, do not scan until next sequence. */
3397                 vma->numab_state->prev_scan_seq = mm->numa_scan_seq;
3398
3399                 /*
3400                  * Only force scan within one VMA at a time, to limit the
3401                  * cost of scanning a potentially uninteresting VMA.
3402                  */
3403                 if (vma_pids_forced)
3404                         break;
3405         } for_each_vma(vmi, vma);
3406
3407         /*
3408          * If no VMAs are remaining and VMAs were skipped due to the PID
3409          * not accessing the VMA previously, then force a scan to ensure
3410          * forward progress:
3411          */
3412         if (!vma && !vma_pids_forced && vma_pids_skipped) {
3413                 vma_pids_forced = true;
3414                 goto retry_pids;
3415         }
3416
3417 out:
3418         /*
3419          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
3420          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
3421          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
3422          * scanner to the start so check it now.
3423          */
3424         if (vma)
3425                 mm->numa_scan_offset = start;
3426         else
3427                 reset_ptenuma_scan(p);
3428         mmap_read_unlock(mm);
3429
3430         /*
3431          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
3432          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
3433          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
3434          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
3435          */
3436         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
3437                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
3438                 p->node_stamp += 32 * diff;
3439         }
3440 }
3441
3442 void init_numa_balancing(unsigned long clone_flags, struct task_struct *p)
3443 {
3444         int mm_users = 0;
3445         struct mm_struct *mm = p->mm;
3446
3447         if (mm) {
3448                 mm_users = atomic_read(&mm->mm_users);
3449                 if (mm_users == 1) {
3450                         mm->numa_next_scan = jiffies + msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
3451                         mm->numa_scan_seq = 0;
3452                 }
3453         }
3454         p->node_stamp                   = 0;
3455         p->numa_scan_seq                = mm ? mm->numa_scan_seq : 0;
3456         p->numa_scan_period             = sysctl_numa_balancing_scan_delay;
3457         p->numa_migrate_retry           = 0;
3458         /* Protect against double add, see task_tick_numa and task_numa_work */
3459         p->numa_work.next               = &p->numa_work;
3460         p->numa_faults                  = NULL;
3461         p->numa_pages_migrated          = 0;
3462         p->total_numa_faults            = 0;
3463         RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
3464         p->last_task_numa_placement     = 0;
3465         p->last_sum_exec_runtime        = 0;
3466
3467         init_task_work(&p->numa_work, task_numa_work);
3468
3469         /* New address space, reset the preferred nid */
3470         if (!(clone_flags & CLONE_VM)) {
3471                 p->numa_preferred_nid = NUMA_NO_NODE;
3472                 return;
3473         }
3474
3475         /*
3476          * New thread, keep existing numa_preferred_nid which should be copied
3477          * already by arch_dup_task_struct but stagger when scans start.
3478          */
3479         if (mm) {
3480                 unsigned int delay;
3481
3482                 delay = min_t(unsigned int, task_scan_max(current),
3483                         current->numa_scan_period * mm_users * NSEC_PER_MSEC);
3484                 delay += 2 * TICK_NSEC;
3485                 p->node_stamp = delay;
3486         }
3487 }
3488
3489 /*
3490  * Drive the periodic memory faults..
3491  */
3492 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
3493 {
3494         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
3495         u64 period, now;
3496
3497         /*
3498          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
3499          */
3500         if (!curr->mm || (curr->flags & (PF_EXITING | PF_KTHREAD)) || work->next != work)
3501                 return;
3502
3503         /*
3504          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
3505          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
3506          * task needs to have done some actual work before we bother with
3507          * NUMA placement.
3508          */
3509         now = curr->se.sum_exec_runtime;
3510         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
3511
3512         if (now > curr->node_stamp + period) {
3513                 if (!curr->node_stamp)
3514                         curr->numa_scan_period = task_scan_start(curr);
3515                 curr->node_stamp += period;
3516
3517                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan))
3518                         task_work_add(curr, work, TWA_RESUME);
3519         }
3520 }
3521
3522 static void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
3523 {
3524         int src_nid = cpu_to_node(task_cpu(p));
3525         int dst_nid = cpu_to_node(new_cpu);
3526
3527         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
3528                 return;
3529
3530         if (!p->mm || !p->numa_faults || (p->flags & PF_EXITING))
3531                 return;
3532
3533         if (src_nid == dst_nid)
3534                 return;
3535
3536         /*
3537          * Allow resets if faults have been trapped before one scan
3538          * has completed. This is most likely due to a new task that
3539          * is pulled cross-node due to wakeups or load balancing.
3540          */
3541         if (p->numa_scan_seq) {
3542                 /*
3543                  * Avoid scan adjustments if moving to the preferred
3544                  * node or if the task was not previously running on
3545                  * the preferred node.
3546                  */
3547                 if (dst_nid == p->numa_preferred_nid ||
3548                     (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE &&
3549                         src_nid != p->numa_preferred_nid))
3550                         return;
3551         }
3552
3553         p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
3554 }
3555
3556 #else
3557 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
3558 {
3559 }
3560
3561 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
3562 {
3563 }
3564
3565 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
3566 {
3567 }
3568
3569 static inline void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
3570 {
3571 }
3572
3573 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
3574
3575 static void
3576 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3577 {
3578         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3579 #ifdef CONFIG_SMP
3580         if (entity_is_task(se)) {
3581                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3582
3583                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
3584                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
3585         }
3586 #endif
3587         cfs_rq->nr_running++;
3588         if (se_is_idle(se))
3589                 cfs_rq->idle_nr_running++;
3590 }
3591
3592 static void
3593 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3594 {
3595         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3596 #ifdef CONFIG_SMP
3597         if (entity_is_task(se)) {
3598                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
3599                 list_del_init(&se->group_node);
3600         }
3601 #endif
3602         cfs_rq->nr_running--;
3603         if (se_is_idle(se))
3604                 cfs_rq->idle_nr_running--;
3605 }
3606
3607 /*
3608  * Signed add and clamp on underflow.
3609  *
3610  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
3611  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
3612  * values.
3613  */
3614 #define add_positive(_ptr, _val) do {                           \
3615         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3616         typeof(_val) val = (_val);                              \
3617         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
3618                                                                 \
3619         res = var + val;                                        \
3620                                                                 \
3621         if (val < 0 && res > var)                               \
3622                 res = 0;                                        \
3623                                                                 \
3624         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
3625 } while (0)
3626
3627 /*
3628  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
3629  *
3630  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
3631  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
3632  * values.
3633  */
3634 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
3635         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3636         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
3637         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
3638         res = var - val;                                        \
3639         if (res > var)                                          \
3640                 res = 0;                                        \
3641         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
3642 } while (0)
3643
3644 /*
3645  * Remove and clamp on negative, from a local variable.
3646  *
3647  * A variant of sub_positive(), which does not use explicit load-store
3648  * and is thus optimized for local variable updates.
3649  */
3650 #define lsub_positive(_ptr, _val) do {                          \
3651         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3652         *ptr -= min_t(typeof(*ptr), *ptr, _val);                \
3653 } while (0)
3654
3655 #ifdef CONFIG_SMP
3656 static inline void
3657 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3658 {
3659         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
3660         cfs_rq->avg.load_sum += se_weight(se) * se->avg.load_sum;
3661 }
3662
3663 static inline void
3664 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3665 {
3666         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
3667         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se_weight(se) * se->avg.load_sum);
3668         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
3669         cfs_rq->avg.load_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.load_sum,
3670                                           cfs_rq->avg.load_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
3671 }
3672 #else
3673 static inline void
3674 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
3675 static inline void
3676 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
3677 #endif
3678
3679 static void reweight_eevdf(struct sched_entity *se, u64 avruntime,
3680                            unsigned long weight)
3681 {
3682         unsigned long old_weight = se->load.weight;
3683         s64 vlag, vslice;
3684
3685         /*
3686          * VRUNTIME
3687          * ========
3688          *
3689          * COROLLARY #1: The virtual runtime of the entity needs to be
3690          * adjusted if re-weight at !0-lag point.
3691          *
3692          * Proof: For contradiction assume this is not true, so we can
3693          * re-weight without changing vruntime at !0-lag point.
3694          *
3695          *             Weight   VRuntime   Avg-VRuntime
3696          *     before    w          v            V
3697          *      after    w'         v'           V'
3698          *
3699          * Since lag needs to be preserved through re-weight:
3700          *
3701          *      lag = (V - v)*w = (V'- v')*w', where v = v'
3702          *      ==>     V' = (V - v)*w/w' + v           (1)
3703          *
3704          * Let W be the total weight of the entities before reweight,
3705          * since V' is the new weighted average of entities:
3706          *
3707          *      V' = (WV + w'v - wv) / (W + w' - w)     (2)
3708          *
3709          * by using (1) & (2) we obtain:
3710          *
3711          *      (WV + w'v - wv) / (W + w' - w) = (V - v)*w/w' + v
3712          *      ==> (WV-Wv+Wv+w'v-wv)/(W+w'-w) = (V - v)*w/w' + v
3713          *      ==> (WV - Wv)/(W + w' - w) + v = (V - v)*w/w' + v
3714          *      ==>     (V - v)*W/(W + w' - w) = (V - v)*w/w' (3)
3715          *
3716          * Since we are doing at !0-lag point which means V != v, we
3717          * can simplify (3):
3718          *
3719          *      ==>     W / (W + w' - w) = w / w'
3720          *      ==>     Ww' = Ww + ww' - ww
3721          *      ==>     W * (w' - w) = w * (w' - w)
3722          *      ==>     W = w   (re-weight indicates w' != w)
3723          *
3724          * So the cfs_rq contains only one entity, hence vruntime of
3725          * the entity @v should always equal to the cfs_rq's weighted
3726          * average vruntime @V, which means we will always re-weight
3727          * at 0-lag point, thus breach assumption. Proof completed.
3728          *
3729          *
3730          * COROLLARY #2: Re-weight does NOT affect weighted average
3731          * vruntime of all the entities.
3732          *
3733          * Proof: According to corollary #1, Eq. (1) should be:
3734          *
3735          *      (V - v)*w = (V' - v')*w'
3736          *      ==>    v' = V' - (V - v)*w/w'           (4)
3737          *
3738          * According to the weighted average formula, we have:
3739          *
3740          *      V' = (WV - wv + w'v') / (W - w + w')
3741          *         = (WV - wv + w'(V' - (V - v)w/w')) / (W - w + w')
3742          *         = (WV - wv + w'V' - Vw + wv) / (W - w + w')
3743          *         = (WV + w'V' - Vw) / (W - w + w')
3744          *
3745          *      ==>  V'*(W - w + w') = WV + w'V' - Vw
3746          *      ==>     V' * (W - w) = (W - w) * V      (5)
3747          *
3748          * If the entity is the only one in the cfs_rq, then reweight
3749          * always occurs at 0-lag point, so V won't change. Or else
3750          * there are other entities, hence W != w, then Eq. (5) turns
3751          * into V' = V. So V won't change in either case, proof done.
3752          *
3753          *
3754          * So according to corollary #1 & #2, the effect of re-weight
3755          * on vruntime should be:
3756          *
3757          *      v' = V' - (V - v) * w / w'              (4)
3758          *         = V  - (V - v) * w / w'
3759          *         = V  - vl * w / w'
3760          *         = V  - vl'
3761          */
3762         if (avruntime != se->vruntime) {
3763                 vlag = entity_lag(avruntime, se);
3764                 vlag = div_s64(vlag * old_weight, weight);
3765                 se->vruntime = avruntime - vlag;
3766         }
3767
3768         /*
3769          * DEADLINE
3770          * ========
3771          *
3772          * When the weight changes, the virtual time slope changes and
3773          * we should adjust the relative virtual deadline accordingly.
3774          *
3775          *      d' = v' + (d - v)*w/w'
3776          *         = V' - (V - v)*w/w' + (d - v)*w/w'
3777          *         = V  - (V - v)*w/w' + (d - v)*w/w'
3778          *         = V  + (d - V)*w/w'
3779          */
3780         vslice = (s64)(se->deadline - avruntime);
3781         vslice = div_s64(vslice * old_weight, weight);
3782         se->deadline = avruntime + vslice;
3783 }
3784
3785 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
3786                             unsigned long weight)
3787 {
3788         bool curr = cfs_rq->curr == se;
3789         u64 avruntime;
3790
3791         if (se->on_rq) {
3792                 /* commit outstanding execution time */
3793                 update_curr(cfs_rq);
3794                 avruntime = avg_vruntime(cfs_rq);
3795                 if (!curr)
3796                         __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3797                 update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3798         }
3799         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
3800
3801         if (se->on_rq) {
3802                 reweight_eevdf(se, avruntime, weight);
3803         } else {
3804                 /*
3805                  * Because we keep se->vlag = V - v_i, while: lag_i = w_i*(V - v_i),
3806                  * we need to scale se->vlag when w_i changes.
3807                  */
3808                 se->vlag = div_s64(se->vlag * se->load.weight, weight);
3809         }
3810
3811         update_load_set(&se->load, weight);
3812
3813 #ifdef CONFIG_SMP
3814         do {
3815                 u32 divider = get_pelt_divider(&se->avg);
3816
3817                 se->avg.load_avg = div_u64(se_weight(se) * se->avg.load_sum, divider);
3818         } while (0);
3819 #endif
3820
3821         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
3822         if (se->on_rq) {
3823                 update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3824                 if (!curr)
3825                         __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3826
3827                 /*
3828                  * The entity's vruntime has been adjusted, so let's check
3829                  * whether the rq-wide min_vruntime needs updated too. Since
3830                  * the calculations above require stable min_vruntime rather
3831                  * than up-to-date one, we do the update at the end of the
3832                  * reweight process.
3833                  */
3834                 update_min_vruntime(cfs_rq);
3835         }
3836 }
3837
3838 void reweight_task(struct task_struct *p, int prio)
3839 {
3840         struct sched_entity *se = &p->se;
3841         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3842         struct load_weight *load = &se->load;
3843         unsigned long weight = scale_load(sched_prio_to_weight[prio]);
3844
3845         reweight_entity(cfs_rq, se, weight);
3846         load->inv_weight = sched_prio_to_wmult[prio];
3847 }
3848
3849 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
3850
3851 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3852 #ifdef CONFIG_SMP
3853 /*
3854  * All this does is approximate the hierarchical proportion which includes that
3855  * global sum we all love to hate.
3856  *
3857  * That is, the weight of a group entity, is the proportional share of the
3858  * group weight based on the group runqueue weights. That is:
3859  *
3860  *                     tg->weight * grq->load.weight
3861  *   ge->load.weight = -----------------------------               (1)
3862  *                       \Sum grq->load.weight
3863  *
3864  * Now, because computing that sum is prohibitively expensive to compute (been
3865  * there, done that) we approximate it with this average stuff. The average
3866  * moves slower and therefore the approximation is cheaper and more stable.
3867  *
3868  * So instead of the above, we substitute:
3869  *
3870  *   grq->load.weight -> grq->avg.load_avg                         (2)
3871  *
3872  * which yields the following:
3873  *
3874  *                     tg->weight * grq->avg.load_avg
3875  *   ge->load.weight = ------------------------------              (3)
3876  *                             tg->load_avg
3877  *
3878  * Where: tg->load_avg ~= \Sum grq->avg.load_avg
3879  *
3880  * That is shares_avg, and it is right (given the approximation (2)).
3881  *
3882  * The problem with it is that because the average is slow -- it was designed
3883  * to be exactly that of course -- this leads to transients in boundary
3884  * conditions. In specific, the case where the group was idle and we start the
3885  * one task. It takes time for our CPU's grq->avg.load_avg to build up,
3886  * yielding bad latency etc..
3887  *
3888  * Now, in that special case (1) reduces to:
3889  *
3890  *                     tg->weight * grq->load.weight
3891  *   ge->load.weight = ----------------------------- = tg->weight   (4)
3892  *                         grp->load.weight
3893  *
3894  * That is, the sum collapses because all other CPUs are idle; the UP scenario.
3895  *
3896  * So what we do is modify our approximation (3) to approach (4) in the (near)
3897  * UP case, like:
3898  *
3899  *   ge->load.weight =
3900  *
3901  *              tg->weight * grq->load.weight
3902  *     ---------------------------------------------------         (5)
3903  *     tg->load_avg - grq->avg.load_avg + grq->load.weight
3904  *
3905  * But because grq->load.weight can drop to 0, resulting in a divide by zero,
3906  * we need to use grq->avg.load_avg as its lower bound, which then gives:
3907  *
3908  *
3909  *                     tg->weight * grq->load.weight
3910  *   ge->load.weight = -----------------------------               (6)
3911  *                             tg_load_avg'
3912  *
3913  * Where:
3914  *
3915  *   tg_load_avg' = tg->load_avg - grq->avg.load_avg +
3916  *                  max(grq->load.weight, grq->avg.load_avg)
3917  *
3918  * And that is shares_weight and is icky. In the (near) UP case it approaches
3919  * (4) while in the normal case it approaches (3). It consistently
3920  * overestimates the ge->load.weight and therefore:
3921  *
3922  *   \Sum ge->load.weight >= tg->weight
3923  *
3924  * hence icky!
3925  */
3926 static long calc_group_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
3927 {
3928         long tg_weight, tg_shares, load, shares;
3929         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3930
3931         tg_shares = READ_ONCE(tg->shares);
3932
3933         load = max(scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->avg.load_avg);
3934
3935         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
3936
3937         /* Ensure tg_weight >= load */
3938         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3939         tg_weight += load;
3940
3941         shares = (tg_shares * load);
3942         if (tg_weight)
3943                 shares /= tg_weight;
3944
3945         /*
3946          * MIN_SHARES has to be unscaled here to support per-CPU partitioning
3947          * of a group with small tg->shares value. It is a floor value which is
3948          * assigned as a minimum load.weight to the sched_entity representing
3949          * the group on a CPU.
3950          *
3951          * E.g. on 64-bit for a group with tg->shares of scale_load(15)=15*1024
3952          * on an 8-core system with 8 tasks each runnable on one CPU shares has
3953          * to be 15*1024*1/8=1920 instead of scale_load(MIN_SHARES)=2*1024. In
3954          * case no task is runnable on a CPU MIN_SHARES=2 should be returned
3955          * instead of 0.
3956          */
3957         return clamp_t(long, shares, MIN_SHARES, tg_shares);
3958 }
3959 #endif /* CONFIG_SMP */
3960
3961 /*
3962  * Recomputes the group entity based on the current state of its group
3963  * runqueue.
3964  */
3965 static void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3966 {
3967         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3968         long shares;
3969
3970         if (!gcfs_rq)
3971                 return;
3972
3973         if (throttled_hierarchy(gcfs_rq))
3974                 return;
3975
3976 #ifndef CONFIG_SMP
3977         shares = READ_ONCE(gcfs_rq->tg->shares);
3978 #else
3979         shares = calc_group_shares(gcfs_rq);
3980 #endif
3981         if (unlikely(se->load.weight != shares))
3982                 reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
3983 }
3984
3985 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3986 static inline void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3987 {
3988 }
3989 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3990
3991 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq, int flags)
3992 {
3993         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3994
3995         if (&rq->cfs == cfs_rq) {
3996                 /*
3997                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
3998                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
3999                  * a real problem.
4000                  *
4001                  * It will not get called when we go idle, because the idle
4002                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
4003                  * number include things like RT tasks.
4004                  *
4005                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
4006                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
4007                  *
4008                  * See cpu_util_cfs().
4009                  */
4010                 cpufreq_update_util(rq, flags);
4011         }
4012 }
4013
4014 #ifdef CONFIG_SMP
4015 static inline bool load_avg_is_decayed(struct sched_avg *sa)
4016 {
4017         if (sa->load_sum)
4018                 return false;
4019
4020         if (sa->util_sum)
4021                 return false;
4022
4023         if (sa->runnable_sum)
4024                 return false;
4025
4026         /*
4027          * _avg must be null when _sum are null because _avg = _sum / divider
4028          * Make sure that rounding and/or propagation of PELT values never
4029          * break this.
4030          */
4031         SCHED_WARN_ON(sa->load_avg ||
4032                       sa->util_avg ||
4033                       sa->runnable_avg);
4034
4035         return true;
4036 }
4037
4038 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
4039 {
4040         return u64_u32_load_copy(cfs_rq->avg.last_update_time,
4041                                  cfs_rq->last_update_time_copy);
4042 }
4043 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4044 /*
4045  * Because list_add_leaf_cfs_rq always places a child cfs_rq on the list
4046  * immediately before a parent cfs_rq, and cfs_rqs are removed from the list
4047  * bottom-up, we only have to test whether the cfs_rq before us on the list
4048  * is our child.
4049  * If cfs_rq is not on the list, test whether a child needs its to be added to
4050  * connect a branch to the tree  * (see list_add_leaf_cfs_rq() for details).
4051  */
4052 static inline bool child_cfs_rq_on_list(struct cfs_rq *cfs_rq)
4053 {
4054         struct cfs_rq *prev_cfs_rq;
4055         struct list_head *prev;
4056
4057         if (cfs_rq->on_list) {
4058                 prev = cfs_rq->leaf_cfs_rq_list.prev;
4059         } else {
4060                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4061
4062                 prev = rq->tmp_alone_branch;
4063         }
4064
4065         prev_cfs_rq = container_of(prev, struct cfs_rq, leaf_cfs_rq_list);
4066
4067         return (prev_cfs_rq->tg->parent == cfs_rq->tg);
4068 }
4069
4070 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
4071 {
4072         if (cfs_rq->load.weight)
4073                 return false;
4074
4075         if (!load_avg_is_decayed(&cfs_rq->avg))
4076                 return false;
4077
4078         if (child_cfs_rq_on_list(cfs_rq))
4079                 return false;
4080
4081         return true;
4082 }
4083
4084 /**
4085  * update_tg_load_avg - update the tg's load avg
4086  * @cfs_rq: the cfs_rq whose avg changed
4087  *
4088  * This function 'ensures': tg->load_avg := \Sum tg->cfs_rq[]->avg.load.
4089  * However, because tg->load_avg is a global value there are performance
4090  * considerations.
4091  *
4092  * In order to avoid having to look at the other cfs_rq's, we use a
4093  * differential update where we store the last value we propagated. This in
4094  * turn allows skipping updates if the differential is 'small'.
4095  *
4096  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share().
4097  */
4098 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
4099 {
4100         long delta;
4101         u64 now;
4102
4103         /*
4104          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
4105          */
4106         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
4107                 return;
4108
4109         /* rq has been offline and doesn't contribute to the share anymore: */
4110         if (!cpu_active(cpu_of(rq_of(cfs_rq))))
4111                 return;
4112
4113         /*
4114          * For migration heavy workloads, access to tg->load_avg can be
4115          * unbound. Limit the update rate to at most once per ms.
4116          */
4117         now = sched_clock_cpu(cpu_of(rq_of(cfs_rq)));
4118         if (now - cfs_rq->last_update_tg_load_avg < NSEC_PER_MSEC)
4119                 return;
4120
4121         delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
4122         if (abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
4123                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
4124                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
4125                 cfs_rq->last_update_tg_load_avg = now;
4126         }
4127 }
4128
4129 static inline void clear_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
4130 {
4131         long delta;
4132         u64 now;
4133
4134         /*
4135          * No need to update load_avg for root_task_group, as it is not used.
4136          */
4137         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
4138                 return;
4139
4140         now = sched_clock_cpu(cpu_of(rq_of(cfs_rq)));
4141         delta = 0 - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
4142         atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
4143         cfs_rq->tg_load_avg_contrib = 0;
4144         cfs_rq->last_update_tg_load_avg = now;
4145 }
4146
4147 /* CPU offline callback: */
4148 static void __maybe_unused clear_tg_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4149 {
4150         struct task_group *tg;
4151
4152         lockdep_assert_rq_held(rq);
4153
4154         /*
4155          * The rq clock has already been updated in
4156          * set_rq_offline(), so we should skip updating
4157          * the rq clock again in unthrottle_cfs_rq().
4158          */
4159         rq_clock_start_loop_update(rq);
4160
4161         rcu_read_lock();
4162         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
4163                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4164
4165                 clear_tg_load_avg(cfs_rq);
4166         }
4167         rcu_read_unlock();
4168
4169         rq_clock_stop_loop_update(rq);
4170 }
4171
4172 /*
4173  * Called within set_task_rq() right before setting a task's CPU. The
4174  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
4175  * including the state of rq->lock, should be made.
4176  */
4177 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
4178                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
4179 {
4180         u64 p_last_update_time;
4181         u64 n_last_update_time;
4182
4183         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
4184                 return;
4185
4186         /*
4187          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
4188          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
4189          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
4190          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
4191          * the wakee more load sounds not bad.
4192          */
4193         if (!(se->avg.last_update_time && prev))
4194                 return;
4195
4196         p_last_update_time = cfs_rq_last_update_time(prev);
4197         n_last_update_time = cfs_rq_last_update_time(next);
4198
4199         __update_load_avg_blocked_se(p_last_update_time, se);
4200         se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
4201 }
4202
4203 /*
4204  * When on migration a sched_entity joins/leaves the PELT hierarchy, we need to
4205  * propagate its contribution. The key to this propagation is the invariant
4206  * that for each group:
4207  *
4208  *   ge->avg == grq->avg                                                (1)
4209  *
4210  * _IFF_ we look at the pure running and runnable sums. Because they
4211  * represent the very same entity, just at different points in the hierarchy.
4212  *
4213  * Per the above update_tg_cfs_util() and update_tg_cfs_runnable() are trivial
4214  * and simply copies the running/runnable sum over (but still wrong, because
4215  * the group entity and group rq do not have their PELT windows aligned).
4216  *
4217  * However, update_tg_cfs_load() is more complex. So we have:
4218  *
4219  *   ge->avg.load_avg = ge->load.weight * ge->avg.runnable_avg          (2)
4220  *
4221  * And since, like util, the runnable part should be directly transferable,
4222  * the following would _appear_ to be the straight forward approach:
4223  *
4224  *   grq->avg.load_avg = grq->load.weight * grq->avg.runnable_avg       (3)
4225  *
4226  * And per (1) we have:
4227  *
4228  *   ge->avg.runnable_avg == grq->avg.runnable_avg
4229  *
4230  * Which gives:
4231  *
4232  *                      ge->load.weight * grq->avg.load_avg
4233  *   ge->avg.load_avg = -----------------------------------             (4)
4234  *                               grq->load.weight
4235  *
4236  * Except that is wrong!
4237  *
4238  * Because while for entities historical weight is not important and we
4239  * really only care about our future and therefore can consider a pure
4240  * runnable sum, runqueues can NOT do this.
4241  *
4242  * We specifically want runqueues to have a load_avg that includes
4243  * historical weights. Those represent the blocked load, the load we expect
4244  * to (shortly) return to us. This only works by keeping the weights as
4245  * integral part of the sum. We therefore cannot decompose as per (3).
4246  *
4247  * Another reason this doesn't work is that runnable isn't a 0-sum entity.
4248  * Imagine a rq with 2 tasks that each are runnable 2/3 of the time. Then the
4249  * rq itself is runnable anywhere between 2/3 and 1 depending on how the
4250  * runnable section of these tasks overlap (or not). If they were to perfectly
4251  * align the rq as a whole would be runnable 2/3 of the time. If however we
4252  * always have at least 1 runnable task, the rq as a whole is always runnable.
4253  *
4254  * So we'll have to approximate.. :/
4255  *
4256  * Given the constraint:
4257  *
4258  *   ge->avg.running_sum <= ge->avg.runnable_sum <= LOAD_AVG_MAX
4259  *
4260  * We can construct a rule that adds runnable to a rq by assuming minimal
4261  * overlap.
4262  *
4263  * On removal, we'll assume each task is equally runnable; which yields:
4264  *
4265  *   grq->avg.runnable_sum = grq->avg.load_sum / grq->load.weight
4266  *
4267  * XXX: only do this for the part of runnable > running ?
4268  *
4269  */
4270 static inline void
4271 update_tg_cfs_util(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
4272 {
4273         long delta_sum, delta_avg = gcfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg;
4274         u32 new_sum, divider;
4275
4276         /* Nothing to update */
4277         if (!delta_avg)
4278                 return;
4279
4280         /*
4281          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
4282          * See ___update_load_avg() for details.
4283          */
4284         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
4285
4286
4287         /* Set new sched_entity's utilization */
4288         se->avg.util_avg = gcfs_rq->avg.util_avg;
4289         new_sum = se->avg.util_avg * divider;
4290         delta_sum = (long)new_sum - (long)se->avg.util_sum;
4291         se->avg.util_sum = new_sum;
4292
4293         /* Update parent cfs_rq utilization */
4294         add_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, delta_avg);
4295         add_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, delta_sum);
4296
4297         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
4298         cfs_rq->avg.util_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.util_sum,
4299                                           cfs_rq->avg.util_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4300 }
4301
4302 static inline void
4303 update_tg_cfs_runnable(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
4304 {
4305         long delta_sum, delta_avg = gcfs_rq->avg.runnable_avg - se->avg.runnable_avg;
4306         u32 new_sum, divider;
4307
4308         /* Nothing to update */
4309         if (!delta_avg)
4310                 return;
4311
4312         /*
4313          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
4314          * See ___update_load_avg() for details.
4315          */
4316         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
4317
4318         /* Set new sched_entity's runnable */
4319         se->avg.runnable_avg = gcfs_rq->avg.runnable_avg;
4320         new_sum = se->avg.runnable_avg * divider;
4321         delta_sum = (long)new_sum - (long)se->avg.runnable_sum;
4322         se->avg.runnable_sum = new_sum;
4323
4324         /* Update parent cfs_rq runnable */
4325         add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_avg, delta_avg);
4326         add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_sum, delta_sum);
4327         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
4328         cfs_rq->avg.runnable_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.runnable_sum,
4329                                               cfs_rq->avg.runnable_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4330 }
4331
4332 static inline void
4333 update_tg_cfs_load(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
4334 {
4335         long delta_avg, running_sum, runnable_sum = gcfs_rq->prop_runnable_sum;
4336         unsigned long load_avg;
4337         u64 load_sum = 0;
4338         s64 delta_sum;
4339         u32 divider;
4340
4341         if (!runnable_sum)
4342                 return;
4343
4344         gcfs_rq->prop_runnable_sum = 0;
4345
4346         /*
4347          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
4348          * See ___update_load_avg() for details.
4349          */
4350         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
4351
4352         if (runnable_sum >= 0) {
4353                 /*
4354                  * Add runnable; clip at LOAD_AVG_MAX. Reflects that until
4355                  * the CPU is saturated running == runnable.
4356                  */
4357                 runnable_sum += se->avg.load_sum;
4358                 runnable_sum = min_t(long, runnable_sum, divider);
4359         } else {
4360                 /*
4361                  * Estimate the new unweighted runnable_sum of the gcfs_rq by
4362                  * assuming all tasks are equally runnable.
4363                  */
4364                 if (scale_load_down(gcfs_rq->load.weight)) {
4365                         load_sum = div_u64(gcfs_rq->avg.load_sum,
4366                                 scale_load_down(gcfs_rq->load.weight));
4367                 }
4368
4369                 /* But make sure to not inflate se's runnable */
4370                 runnable_sum = min(se->avg.load_sum, load_sum);
4371         }
4372
4373         /*
4374          * runnable_sum can't be lower than running_sum
4375          * Rescale running sum to be in the same range as runnable sum
4376          * running_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX <<  SCHED_CAPACITY_SHIFT]
4377          * runnable_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX]
4378          */
4379         running_sum = se->avg.util_sum >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
4380         runnable_sum = max(runnable_sum, running_sum);
4381
4382         load_sum = se_weight(se) * runnable_sum;
4383         load_avg = div_u64(load_sum, divider);
4384
4385         delta_avg = load_avg - se->avg.load_avg;
4386         if (!delta_avg)
4387                 return;
4388
4389         delta_sum = load_sum - (s64)se_weight(se) * se->avg.load_sum;
4390
4391         se->avg.load_sum = runnable_sum;
4392         se->avg.load_avg = load_avg;
4393         add_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, delta_avg);
4394         add_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, delta_sum);
4395         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
4396         cfs_rq->avg.load_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.load_sum,
4397                                           cfs_rq->avg.load_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4398 }
4399
4400 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum)
4401 {
4402         cfs_rq->propagate = 1;
4403         cfs_rq->prop_runnable_sum += runnable_sum;
4404 }
4405
4406 /* Update task and its cfs_rq load average */
4407 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
4408 {
4409         struct cfs_rq *cfs_rq, *gcfs_rq;
4410
4411         if (entity_is_task(se))
4412                 return 0;
4413
4414         gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
4415         if (!gcfs_rq->propagate)
4416                 return 0;
4417
4418         gcfs_rq->propagate = 0;
4419
4420         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4421
4422         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, gcfs_rq->prop_runnable_sum);
4423
4424         update_tg_cfs_util(cfs_rq, se, gcfs_rq);
4425         update_tg_cfs_runnable(cfs_rq, se, gcfs_rq);
4426         update_tg_cfs_load(cfs_rq, se, gcfs_rq);
4427
4428         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
4429         trace_pelt_se_tp(se);
4430
4431         return 1;
4432 }
4433
4434 /*
4435  * Check if we need to update the load and the utilization of a blocked
4436  * group_entity:
4437  */
4438 static inline bool skip_blocked_update(struct sched_entity *se)
4439 {
4440         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
4441
4442         /*
4443          * If sched_entity still have not zero load or utilization, we have to
4444          * decay it:
4445          */
4446         if (se->avg.load_avg || se->avg.util_avg)
4447                 return false;
4448
4449         /*
4450          * If there is a pending propagation, we have to update the load and
4451          * the utilization of the sched_entity:
4452          */
4453         if (gcfs_rq->propagate)
4454                 return false;
4455
4456         /*
4457          * Otherwise, the load and the utilization of the sched_entity is
4458          * already zero and there is no pending propagation, so it will be a
4459          * waste of time to try to decay it:
4460          */
4461         return true;
4462 }
4463
4464 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
4465
4466 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4467
4468 static inline void clear_tg_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4469
4470 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
4471 {
4472         return 0;
4473 }
4474
4475 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum) {}
4476
4477 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
4478
4479 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4480 static inline void migrate_se_pelt_lag(struct sched_entity *se)
4481 {
4482         u64 throttled = 0, now, lut;
4483         struct cfs_rq *cfs_rq;
4484         struct rq *rq;
4485         bool is_idle;
4486
4487         if (load_avg_is_decayed(&se->avg))
4488                 return;
4489
4490         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4491         rq = rq_of(cfs_rq);
4492
4493         rcu_read_lock();
4494         is_idle = is_idle_task(rcu_dereference(rq->curr));
4495         rcu_read_unlock();
4496
4497         /*
4498          * The lag estimation comes with a cost we don't want to pay all the
4499          * time. Hence, limiting to the case where the source CPU is idle and
4500          * we know we are at the greatest risk to have an outdated clock.
4501          */
4502         if (!is_idle)
4503                 return;
4504
4505         /*
4506          * Estimated "now" is: last_update_time + cfs_idle_lag + rq_idle_lag, where:
4507          *
4508          *   last_update_time (the cfs_rq's last_update_time)
4509          *      = cfs_rq_clock_pelt()@cfs_rq_idle
4510          *      = rq_clock_pelt()@cfs_rq_idle
4511          *        - cfs->throttled_clock_pelt_time@cfs_rq_idle
4512          *
4513          *   cfs_idle_lag (delta between rq's update and cfs_rq's update)
4514          *      = rq_clock_pelt()@rq_idle - rq_clock_pelt()@cfs_rq_idle
4515          *
4516          *   rq_idle_lag (delta between now and rq's update)
4517          *      = sched_clock_cpu() - rq_clock()@rq_idle
4518          *
4519          * We can then write:
4520          *
4521          *    now = rq_clock_pelt()@rq_idle - cfs->throttled_clock_pelt_time +
4522          *          sched_clock_cpu() - rq_clock()@rq_idle
4523          * Where:
4524          *      rq_clock_pelt()@rq_idle is rq->clock_pelt_idle
4525          *      rq_clock()@rq_idle      is rq->clock_idle
4526          *      cfs->throttled_clock_pelt_time@cfs_rq_idle
4527          *                              is cfs_rq->throttled_pelt_idle
4528          */
4529
4530 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
4531         throttled = u64_u32_load(cfs_rq->throttled_pelt_idle);
4532         /* The clock has been stopped for throttling */
4533         if (throttled == U64_MAX)
4534                 return;
4535 #endif
4536         now = u64_u32_load(rq->clock_pelt_idle);
4537         /*
4538          * Paired with _update_idle_rq_clock_pelt(). It ensures at the worst case
4539          * is observed the old clock_pelt_idle value and the new clock_idle,
4540          * which lead to an underestimation. The opposite would lead to an
4541          * overestimation.
4542          */
4543         smp_rmb();
4544         lut = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
4545
4546         now -= throttled;
4547         if (now < lut)
4548                 /*
4549                  * cfs_rq->avg.last_update_time is more recent than our
4550                  * estimation, let's use it.
4551                  */
4552                 now = lut;
4553         else
4554                 now += sched_clock_cpu(cpu_of(rq)) - u64_u32_load(rq->clock_idle);
4555
4556         __update_load_avg_blocked_se(now, se);
4557 }
4558 #else
4559 static void migrate_se_pelt_lag(struct sched_entity *se) {}
4560 #endif
4561
4562 /**
4563  * update_cfs_rq_load_avg - update the cfs_rq's load/util averages
4564  * @now: current time, as per cfs_rq_clock_pelt()
4565  * @cfs_rq: cfs_rq to update
4566  *
4567  * The cfs_rq avg is the direct sum of all its entities (blocked and runnable)
4568  * avg. The immediate corollary is that all (fair) tasks must be attached.
4569  *
4570  * cfs_rq->avg is used for task_h_load() and update_cfs_share() for example.
4571  *
4572  * Return: true if the load decayed or we removed load.
4573  *
4574  * Since both these conditions indicate a changed cfs_rq->avg.load we should
4575  * call update_tg_load_avg() when this function returns true.
4576  */
4577 static inline int
4578 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
4579 {
4580         unsigned long removed_load = 0, removed_util = 0, removed_runnable = 0;
4581         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
4582         int decayed = 0;
4583
4584         if (cfs_rq->removed.nr) {
4585                 unsigned long r;
4586                 u32 divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
4587
4588                 raw_spin_lock(&cfs_rq->removed.lock);
4589                 swap(cfs_rq->removed.util_avg, removed_util);
4590                 swap(cfs_rq->removed.load_avg, removed_load);
4591                 swap(cfs_rq->removed.runnable_avg, removed_runnable);
4592                 cfs_rq->removed.nr = 0;
4593                 raw_spin_unlock(&cfs_rq->removed.lock);
4594
4595                 r = removed_load;
4596                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
4597                 sub_positive(&sa->load_sum, r * divider);
4598                 /* See sa->util_sum below */
4599                 sa->load_sum = max_t(u32, sa->load_sum, sa->load_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4600
4601                 r = removed_util;
4602                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
4603                 sub_positive(&sa->util_sum, r * divider);
4604                 /*
4605                  * Because of rounding, se->util_sum might ends up being +1 more than
4606                  * cfs->util_sum. Although this is not a problem by itself, detaching
4607                  * a lot of tasks with the rounding problem between 2 updates of
4608                  * util_avg (~1ms) can make cfs->util_sum becoming null whereas
4609                  * cfs_util_avg is not.
4610                  * Check that util_sum is still above its lower bound for the new
4611                  * util_avg. Given that period_contrib might have moved since the last
4612                  * sync, we are only sure that util_sum must be above or equal to
4613                  *    util_avg * minimum possible divider
4614                  */
4615                 sa->util_sum = max_t(u32, sa->util_sum, sa->util_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4616
4617                 r = removed_runnable;
4618                 sub_positive(&sa->runnable_avg, r);
4619                 sub_positive(&sa->runnable_sum, r * divider);
4620                 /* See sa->util_sum above */
4621                 sa->runnable_sum = max_t(u32, sa->runnable_sum,
4622                                               sa->runnable_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4623
4624                 /*
4625                  * removed_runnable is the unweighted version of removed_load so we
4626                  * can use it to estimate removed_load_sum.
4627                  */
4628                 add_tg_cfs_propagate(cfs_rq,
4629                         -(long)(removed_runnable * divider) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT);
4630
4631                 decayed = 1;
4632         }
4633
4634         decayed |= __update_load_avg_cfs_rq(now, cfs_rq);
4635         u64_u32_store_copy(sa->last_update_time,
4636                            cfs_rq->last_update_time_copy,
4637                            sa->last_update_time);
4638         return decayed;
4639 }
4640
4641 /**
4642  * attach_entity_load_avg - attach this entity to its cfs_rq load avg
4643  * @cfs_rq: cfs_rq to attach to
4644  * @se: sched_entity to attach
4645  *
4646  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
4647  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
4648  */
4649 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4650 {
4651         /*
4652          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
4653          * See ___update_load_avg() for details.
4654          */
4655         u32 divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
4656
4657         /*
4658          * When we attach the @se to the @cfs_rq, we must align the decay
4659          * window because without that, really weird and wonderful things can
4660          * happen.
4661          *
4662          * XXX illustrate
4663          */
4664         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
4665         se->avg.period_contrib = cfs_rq->avg.period_contrib;
4666
4667         /*
4668          * Hell(o) Nasty stuff.. we need to recompute _sum based on the new
4669          * period_contrib. This isn't strictly correct, but since we're
4670          * entirely outside of the PELT hierarchy, nobody cares if we truncate
4671          * _sum a little.
4672          */
4673         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * divider;
4674
4675         se->avg.runnable_sum = se->avg.runnable_avg * divider;
4676
4677         se->avg.load_sum = se->avg.load_avg * divider;
4678         if (se_weight(se) < se->avg.load_sum)
4679                 se->avg.load_sum = div_u64(se->avg.load_sum, se_weight(se));
4680         else
4681                 se->avg.load_sum = 1;
4682
4683         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
4684         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
4685         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
4686         cfs_rq->avg.runnable_avg += se->avg.runnable_avg;
4687         cfs_rq->avg.runnable_sum += se->avg.runnable_sum;
4688
4689         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, se->avg.load_sum);
4690
4691         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
4692
4693         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
4694 }
4695
4696 /**
4697  * detach_entity_load_avg - detach this entity from its cfs_rq load avg
4698  * @cfs_rq: cfs_rq to detach from
4699  * @se: sched_entity to detach
4700  *
4701  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
4702  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
4703  */
4704 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4705 {
4706         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
4707         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
4708         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
4709         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
4710         cfs_rq->avg.util_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.util_sum,
4711                                           cfs_rq->avg.util_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4712
4713         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_avg, se->avg.runnable_avg);
4714         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_sum, se->avg.runnable_sum);
4715         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
4716         cfs_rq->avg.runnable_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.runnable_sum,
4717                                               cfs_rq->avg.runnable_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4718
4719         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, -se->avg.load_sum);
4720
4721         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
4722
4723         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
4724 }
4725
4726 /*
4727  * Optional action to be done while updating the load average
4728  */
4729 #define UPDATE_TG       0x1
4730 #define SKIP_AGE_LOAD   0x2
4731 #define DO_ATTACH       0x4
4732 #define DO_DETACH       0x8
4733
4734 /* Update task and its cfs_rq load average */
4735 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4736 {
4737         u64 now = cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
4738         int decayed;
4739
4740         /*
4741          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
4742          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
4743          */
4744         if (se->avg.last_update_time && !(flags & SKIP_AGE_LOAD))
4745                 __update_load_avg_se(now, cfs_rq, se);
4746
4747         decayed  = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
4748         decayed |= propagate_entity_load_avg(se);
4749
4750         if (!se->avg.last_update_time && (flags & DO_ATTACH)) {
4751
4752                 /*
4753                  * DO_ATTACH means we're here from enqueue_entity().
4754                  * !last_update_time means we've passed through
4755                  * migrate_task_rq_fair() indicating we migrated.
4756                  *
4757                  * IOW we're enqueueing a task on a new CPU.
4758                  */
4759                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
4760                 update_tg_load_avg(cfs_rq);
4761
4762         } else if (flags & DO_DETACH) {
4763                 /*
4764                  * DO_DETACH means we're here from dequeue_entity()
4765                  * and we are migrating task out of the CPU.
4766                  */
4767                 detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
4768                 update_tg_load_avg(cfs_rq);
4769         } else if (decayed) {
4770                 cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
4771
4772                 if (flags & UPDATE_TG)
4773                         update_tg_load_avg(cfs_rq);
4774         }
4775 }
4776
4777 /*
4778  * Synchronize entity load avg of dequeued entity without locking
4779  * the previous rq.
4780  */
4781 static void sync_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
4782 {
4783         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4784         u64 last_update_time;
4785
4786         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
4787         __update_load_avg_blocked_se(last_update_time, se);
4788 }
4789
4790 /*
4791  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
4792  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
4793  */
4794 static void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
4795 {
4796         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4797         unsigned long flags;
4798
4799         /*
4800          * tasks cannot exit without having gone through wake_up_new_task() ->
4801          * enqueue_task_fair() which will have added things to the cfs_rq,
4802          * so we can remove unconditionally.
4803          */
4804
4805         sync_entity_load_avg(se);
4806
4807         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_rq->removed.lock, flags);
4808         ++cfs_rq->removed.nr;
4809         cfs_rq->removed.util_avg        += se->avg.util_avg;
4810         cfs_rq->removed.load_avg        += se->avg.load_avg;
4811         cfs_rq->removed.runnable_avg    += se->avg.runnable_avg;
4812         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_rq->removed.lock, flags);
4813 }
4814
4815 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
4816 {
4817         return cfs_rq->avg.runnable_avg;
4818 }
4819
4820 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
4821 {
4822         return cfs_rq->avg.load_avg;
4823 }
4824
4825 static int newidle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf);
4826
4827 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
4828 {
4829         return READ_ONCE(p->se.avg.util_avg);
4830 }
4831
4832 static inline unsigned long task_runnable(struct task_struct *p)
4833 {
4834         return READ_ONCE(p->se.avg.runnable_avg);
4835 }
4836
4837 static inline unsigned long _task_util_est(struct task_struct *p)
4838 {
4839         return READ_ONCE(p->se.avg.util_est) & ~UTIL_AVG_UNCHANGED;
4840 }
4841
4842 static inline unsigned long task_util_est(struct task_struct *p)
4843 {
4844         return max(task_util(p), _task_util_est(p));
4845 }
4846
4847 static inline void util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq,
4848                                     struct task_struct *p)
4849 {
4850         unsigned int enqueued;
4851
4852         if (!sched_feat(UTIL_EST))
4853                 return;
4854
4855         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
4856         enqueued  = cfs_rq->avg.util_est;
4857         enqueued += _task_util_est(p);
4858         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est, enqueued);
4859
4860         trace_sched_util_est_cfs_tp(cfs_rq);
4861 }
4862
4863 static inline void util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq,
4864                                     struct task_struct *p)
4865 {
4866         unsigned int enqueued;
4867
4868         if (!sched_feat(UTIL_EST))
4869                 return;
4870
4871         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
4872         enqueued  = cfs_rq->avg.util_est;
4873         enqueued -= min_t(unsigned int, enqueued, _task_util_est(p));
4874         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est, enqueued);
4875
4876         trace_sched_util_est_cfs_tp(cfs_rq);
4877 }
4878
4879 #define UTIL_EST_MARGIN (SCHED_CAPACITY_SCALE / 100)
4880
4881 static inline void util_est_update(struct cfs_rq *cfs_rq,
4882                                    struct task_struct *p,
4883                                    bool task_sleep)
4884 {
4885         unsigned int ewma, dequeued, last_ewma_diff;
4886
4887         if (!sched_feat(UTIL_EST))
4888                 return;
4889
4890         /*
4891          * Skip update of task's estimated utilization when the task has not
4892          * yet completed an activation, e.g. being migrated.
4893          */
4894         if (!task_sleep)
4895                 return;
4896
4897         /* Get current estimate of utilization */
4898         ewma = READ_ONCE(p->se.avg.util_est);
4899
4900         /*
4901          * If the PELT values haven't changed since enqueue time,
4902          * skip the util_est update.
4903          */
4904         if (ewma & UTIL_AVG_UNCHANGED)
4905                 return;
4906
4907         /* Get utilization at dequeue */
4908         dequeued = task_util(p);
4909
4910         /*
4911          * Reset EWMA on utilization increases, the moving average is used only
4912          * to smooth utilization decreases.
4913          */
4914         if (ewma <= dequeued) {
4915                 ewma = dequeued;
4916                 goto done;
4917         }
4918
4919         /*
4920          * Skip update of task's estimated utilization when its members are
4921          * already ~1% close to its last activation value.
4922          */
4923         last_ewma_diff = ewma - dequeued;
4924         if (last_ewma_diff < UTIL_EST_MARGIN)
4925                 goto done;
4926
4927         /*
4928          * To avoid overestimation of actual task utilization, skip updates if
4929          * we cannot grant there is idle time in this CPU.
4930          */
4931         if (dequeued > arch_scale_cpu_capacity(cpu_of(rq_of(cfs_rq))))
4932                 return;
4933
4934         /*
4935          * To avoid underestimate of task utilization, skip updates of EWMA if
4936          * we cannot grant that thread got all CPU time it wanted.
4937          */
4938         if ((dequeued + UTIL_EST_MARGIN) < task_runnable(p))
4939                 goto done;
4940
4941
4942         /*
4943          * Update Task's estimated utilization
4944          *
4945          * When *p completes an activation we can consolidate another sample
4946          * of the task size. This is done by using this value to update the
4947          * Exponential Weighted Moving Average (EWMA):
4948          *
4949          *  ewma(t) = w *  task_util(p) + (1-w) * ewma(t-1)
4950          *          = w *  task_util(p) +         ewma(t-1)  - w * ewma(t-1)
4951          *          = w * (task_util(p) -         ewma(t-1)) +     ewma(t-1)
4952          *          = w * (      -last_ewma_diff           ) +     ewma(t-1)
4953          *          = w * (-last_ewma_diff +  ewma(t-1) / w)
4954          *
4955          * Where 'w' is the weight of new samples, which is configured to be
4956          * 0.25, thus making w=1/4 ( >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT)
4957          */
4958         ewma <<= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
4959         ewma  -= last_ewma_diff;
4960         ewma >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
4961 done:
4962         ewma |= UTIL_AVG_UNCHANGED;
4963         WRITE_ONCE(p->se.avg.util_est, ewma);
4964
4965         trace_sched_util_est_se_tp(&p->se);
4966 }
4967
4968 static inline int util_fits_cpu(unsigned long util,
4969                                 unsigned long uclamp_min,
4970                                 unsigned long uclamp_max,
4971                                 int cpu)
4972 {
4973         unsigned long capacity_orig, capacity_orig_thermal;
4974         unsigned long capacity = capacity_of(cpu);
4975         bool fits, uclamp_max_fits;
4976
4977         /*
4978          * Check if the real util fits without any uclamp boost/cap applied.
4979          */
4980         fits = fits_capacity(util, capacity);
4981
4982         if (!uclamp_is_used())
4983                 return fits;
4984
4985         /*
4986          * We must use arch_scale_cpu_capacity() for comparing against uclamp_min and
4987          * uclamp_max. We only care about capacity pressure (by using
4988          * capacity_of()) for comparing against the real util.
4989          *
4990          * If a task is boosted to 1024 for example, we don't want a tiny
4991          * pressure to skew the check whether it fits a CPU or not.
4992          *
4993          * Similarly if a task is capped to arch_scale_cpu_capacity(little_cpu), it
4994          * should fit a little cpu even if there's some pressure.
4995          *
4996          * Only exception is for thermal pressure since it has a direct impact
4997          * on available OPP of the system.
4998          *
4999          * We honour it for uclamp_min only as a drop in performance level
5000          * could result in not getting the requested minimum performance level.
5001          *
5002          * For uclamp_max, we can tolerate a drop in performance level as the
5003          * goal is to cap the task. So it's okay if it's getting less.
5004          */
5005         capacity_orig = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
5006         capacity_orig_thermal = capacity_orig - arch_scale_thermal_pressure(cpu);
5007
5008         /*
5009          * We want to force a task to fit a cpu as implied by uclamp_max.
5010          * But we do have some corner cases to cater for..
5011          *
5012          *
5013          *                                 C=z
5014          *   |                             ___
5015          *   |                  C=y       |   |
5016          *   |_ _ _ _ _ _ _ _ _ ___ _ _ _ | _ | _ _ _ _ _  uclamp_max
5017          *   |      C=x        |   |      |   |
5018          *   |      ___        |   |      |   |
5019          *   |     |   |       |   |      |   |    (util somewhere in this region)
5020          *   |     |   |       |   |      |   |
5021          *   |     |   |       |   |      |   |
5022          *   +----------------------------------------
5023          *         cpu0        cpu1       cpu2
5024          *
5025          *   In the above example if a task is capped to a specific performance
5026          *   point, y, then when:
5027          *
5028          *   * util = 80% of x then it does not fit on cpu0 and should migrate
5029          *     to cpu1
5030          *   * util = 80% of y then it is forced to fit on cpu1 to honour
5031          *     uclamp_max request.
5032          *
5033          *   which is what we're enforcing here. A task always fits if
5034          *   uclamp_max <= capacity_orig. But when uclamp_max > capacity_orig,
5035          *   the normal upmigration rules should withhold still.
5036          *
5037          *   Only exception is when we are on max capacity, then we need to be
5038          *   careful not to block overutilized state. This is so because:
5039          *
5040          *     1. There's no concept of capping at max_capacity! We can't go
5041          *        beyond this performance level anyway.
5042          *     2. The system is being saturated when we're operating near
5043          *        max capacity, it doesn't make sense to block overutilized.
5044          */
5045         uclamp_max_fits = (capacity_orig == SCHED_CAPACITY_SCALE) && (uclamp_max == SCHED_CAPACITY_SCALE);
5046         uclamp_max_fits = !uclamp_max_fits && (uclamp_max <= capacity_orig);
5047         fits = fits || uclamp_max_fits;
5048
5049         /*
5050          *
5051          *                                 C=z
5052          *   |                             ___       (region a, capped, util >= uclamp_max)
5053          *   |                  C=y       |   |
5054          *   |_ _ _ _ _ _ _ _ _ ___ _ _ _ | _ | _ _ _ _ _ uclamp_max
5055          *   |      C=x        |   |      |   |
5056          *   |      ___        |   |      |   |      (region b, uclamp_min <= util <= uclamp_max)
5057          *   |_ _ _|_ _|_ _ _ _| _ | _ _ _| _ | _ _ _ _ _ uclamp_min
5058          *   |     |   |       |   |      |   |
5059          *   |     |   |       |   |      |   |      (region c, boosted, util < uclamp_min)
5060          *   +----------------------------------------
5061          *         cpu0        cpu1       cpu2
5062          *
5063          * a) If util > uclamp_max, then we're capped, we don't care about
5064          *    actual fitness value here. We only care if uclamp_max fits
5065          *    capacity without taking margin/pressure into account.
5066          *    See comment above.
5067          *
5068          * b) If uclamp_min <= util <= uclamp_max, then the normal
5069          *    fits_capacity() rules apply. Except we need to ensure that we
5070          *    enforce we remain within uclamp_max, see comment above.
5071          *
5072          * c) If util < uclamp_min, then we are boosted. Same as (b) but we
5073          *    need to take into account the boosted value fits the CPU without
5074          *    taking margin/pressure into account.
5075          *
5076          * Cases (a) and (b) are handled in the 'fits' variable already. We
5077          * just need to consider an extra check for case (c) after ensuring we
5078          * handle the case uclamp_min > uclamp_max.
5079          */
5080         uclamp_min = min(uclamp_min, uclamp_max);
5081         if (fits && (util < uclamp_min) && (uclamp_min > capacity_orig_thermal))
5082                 return -1;
5083
5084         return fits;
5085 }
5086
5087 static inline int task_fits_cpu(struct task_struct *p, int cpu)
5088 {
5089         unsigned long uclamp_min = uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MIN);
5090         unsigned long uclamp_max = uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MAX);
5091         unsigned long util = task_util_est(p);
5092         /*
5093          * Return true only if the cpu fully fits the task requirements, which
5094          * include the utilization but also the performance hints.
5095          */
5096         return (util_fits_cpu(util, uclamp_min, uclamp_max, cpu) > 0);
5097 }
5098
5099 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq)
5100 {
5101         if (!sched_asym_cpucap_active())
5102                 return;
5103
5104         if (!p || p->nr_cpus_allowed == 1) {
5105                 rq->misfit_task_load = 0;
5106                 return;
5107         }
5108
5109         if (task_fits_cpu(p, cpu_of(rq))) {
5110                 rq->misfit_task_load = 0;
5111                 return;
5112         }
5113
5114         /*
5115          * Make sure that misfit_task_load will not be null even if
5116          * task_h_load() returns 0.
5117          */
5118         rq->misfit_task_load = max_t(unsigned long, task_h_load(p), 1);
5119 }
5120
5121 #else /* CONFIG_SMP */
5122
5123 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
5124 {
5125         return !cfs_rq->nr_running;
5126 }
5127
5128 #define UPDATE_TG       0x0
5129 #define SKIP_AGE_LOAD   0x0
5130 #define DO_ATTACH       0x0
5131 #define DO_DETACH       0x0
5132
5133 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int not_used1)
5134 {
5135         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
5136 }
5137
5138 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
5139
5140 static inline void
5141 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
5142 static inline void
5143 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
5144
5145 static inline int newidle_balance(struct rq *rq, struct rq_flags *rf)
5146 {
5147         return 0;
5148 }
5149
5150 static inline void
5151 util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
5152
5153 static inline void
5154 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
5155
5156 static inline void
5157 util_est_update(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p,
5158                 bool task_sleep) {}
5159 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq) {}
5160
5161 #endif /* CONFIG_SMP */
5162
5163 static void
5164 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
5165 {
5166         u64 vslice, vruntime = avg_vruntime(cfs_rq);
5167         s64 lag = 0;
5168
5169         se->slice = sysctl_sched_base_slice;
5170         vslice = calc_delta_fair(se->slice, se);
5171
5172         /*
5173          * Due to how V is constructed as the weighted average of entities,
5174          * adding tasks with positive lag, or removing tasks with negative lag
5175          * will move 'time' backwards, this can screw around with the lag of
5176          * other tasks.
5177          *
5178          * EEVDF: placement strategy #1 / #2
5179          */
5180         if (sched_feat(PLACE_LAG) && cfs_rq->nr_running) {
5181                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
5182                 unsigned long load;
5183
5184                 lag = se->vlag;
5185
5186                 /*
5187                  * If we want to place a task and preserve lag, we have to
5188                  * consider the effect of the new entity on the weighted
5189                  * average and compensate for this, otherwise lag can quickly
5190                  * evaporate.
5191                  *
5192                  * Lag is defined as:
5193                  *
5194                  *   lag_i = S - s_i = w_i * (V - v_i)
5195                  *
5196                  * To avoid the 'w_i' term all over the place, we only track
5197                  * the virtual lag:
5198                  *
5199                  *   vl_i = V - v_i <=> v_i = V - vl_i
5200                  *
5201                  * And we take V to be the weighted average of all v:
5202                  *
5203                  *   V = (\Sum w_j*v_j) / W
5204                  *
5205                  * Where W is: \Sum w_j
5206                  *
5207                  * Then, the weighted average after adding an entity with lag
5208                  * vl_i is given by:
5209                  *
5210                  *   V' = (\Sum w_j*v_j + w_i*v_i) / (W + w_i)
5211                  *      = (W*V + w_i*(V - vl_i)) / (W + w_i)
5212                  *      = (W*V + w_i*V - w_i*vl_i) / (W + w_i)
5213                  *      = (V*(W + w_i) - w_i*l) / (W + w_i)
5214                  *      = V - w_i*vl_i / (W + w_i)
5215                  *
5216                  * And the actual lag after adding an entity with vl_i is:
5217                  *
5218                  *   vl'_i = V' - v_i
5219                  *         = V - w_i*vl_i / (W + w_i) - (V - vl_i)
5220                  *         = vl_i - w_i*vl_i / (W + w_i)
5221                  *
5222                  * Which is strictly less than vl_i. So in order to preserve lag
5223                  * we should inflate the lag before placement such that the
5224                  * effective lag after placement comes out right.
5225                  *
5226                  * As such, invert the above relation for vl'_i to get the vl_i
5227                  * we need to use such that the lag after placement is the lag
5228                  * we computed before dequeue.
5229                  *
5230                  *   vl'_i = vl_i - w_i*vl_i / (W + w_i)
5231                  *         = ((W + w_i)*vl_i - w_i*vl_i) / (W + w_i)
5232                  *
5233                  *   (W + w_i)*vl'_i = (W + w_i)*vl_i - w_i*vl_i
5234                  *                   = W*vl_i
5235                  *
5236                  *   vl_i = (W + w_i)*vl'_i / W
5237                  */
5238                 load = cfs_rq->avg_load;
5239                 if (curr && curr->on_rq)
5240                         load += scale_load_down(curr->load.weight);
5241
5242                 lag *= load + scale_load_down(se->load.weight);
5243                 if (WARN_ON_ONCE(!load))
5244                         load = 1;
5245                 lag = div_s64(lag, load);
5246         }
5247
5248         se->vruntime = vruntime - lag;
5249
5250         /*
5251          * When joining the competition; the exisiting tasks will be,
5252          * on average, halfway through their slice, as such start tasks
5253          * off with half a slice to ease into the competition.
5254          */
5255         if (sched_feat(PLACE_DEADLINE_INITIAL) && (flags & ENQUEUE_INITIAL))
5256                 vslice /= 2;
5257
5258         /*
5259          * EEVDF: vd_i = ve_i + r_i/w_i
5260          */
5261         se->deadline = se->vruntime + vslice;
5262 }
5263
5264 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
5265 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq);
5266
5267 static inline bool cfs_bandwidth_used(void);
5268
5269 static void
5270 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
5271 {
5272         bool curr = cfs_rq->curr == se;
5273
5274         /*
5275          * If we're the current task, we must renormalise before calling
5276          * update_curr().
5277          */
5278         if (curr)
5279                 place_entity(cfs_rq, se, flags);
5280
5281         update_curr(cfs_rq);
5282
5283         /*
5284          * When enqueuing a sched_entity, we must:
5285          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
5286          *   - For group_entity, update its runnable_weight to reflect the new
5287          *     h_nr_running of its group cfs_rq.
5288          *   - For group_entity, update its weight to reflect the new share of
5289          *     its group cfs_rq
5290          *   - Add its new weight to cfs_rq->load.weight
5291          */
5292         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG | DO_ATTACH);
5293         se_update_runnable(se);
5294         /*
5295          * XXX update_load_avg() above will have attached us to the pelt sum;
5296          * but update_cfs_group() here will re-adjust the weight and have to
5297          * undo/redo all that. Seems wasteful.
5298          */
5299         update_cfs_group(se);
5300
5301         /*
5302          * XXX now that the entity has been re-weighted, and it's lag adjusted,
5303          * we can place the entity.
5304          */
5305         if (!curr)
5306                 place_entity(cfs_rq, se, flags);
5307
5308         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
5309
5310         /* Entity has migrated, no longer consider this task hot */
5311         if (flags & ENQUEUE_MIGRATED)
5312                 se->exec_start = 0;
5313
5314         check_schedstat_required();
5315         update_stats_enqueue_fair(cfs_rq, se, flags);
5316         if (!curr)
5317                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
5318         se->on_rq = 1;
5319
5320         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
5321                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
5322                 if (!throttled_hierarchy(cfs_rq)) {
5323                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
5324                 } else {
5325 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
5326                         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5327
5328                         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq) && !cfs_rq->throttled_clock)
5329                                 cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
5330                         if (!cfs_rq->throttled_clock_self)
5331                                 cfs_rq->throttled_clock_self = rq_clock(rq);
5332 #endif
5333                 }
5334         }
5335 }
5336
5337 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
5338 {
5339         for_each_sched_entity(se) {
5340                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5341                 if (cfs_rq->next != se)
5342                         break;
5343
5344                 cfs_rq->next = NULL;
5345         }
5346 }
5347
5348 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
5349 {
5350         if (cfs_rq->next == se)
5351                 __clear_buddies_next(se);
5352 }
5353
5354 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
5355
5356 static void
5357 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
5358 {
5359         int action = UPDATE_TG;
5360
5361         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)))
5362                 action |= DO_DETACH;
5363
5364         /*
5365          * Update run-time statistics of the 'current'.
5366          */
5367         update_curr(cfs_rq);
5368
5369         /*
5370          * When dequeuing a sched_entity, we must:
5371          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
5372          *   - For group_entity, update its runnable_weight to reflect the new
5373          *     h_nr_running of its group cfs_rq.
5374          *   - Subtract its previous weight from cfs_rq->load.weight.
5375          *   - For group entity, update its weight to reflect the new share
5376          *     of its group cfs_rq.
5377          */
5378         update_load_avg(cfs_rq, se, action);
5379         se_update_runnable(se);
5380
5381         update_stats_dequeue_fair(cfs_rq, se, flags);
5382
5383         clear_buddies(cfs_rq, se);
5384
5385         update_entity_lag(cfs_rq, se);
5386         if (se != cfs_rq->curr)
5387                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
5388         se->on_rq = 0;
5389         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
5390
5391         /* return excess runtime on last dequeue */
5392         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
5393
5394         update_cfs_group(se);
5395
5396         /*
5397          * Now advance min_vruntime if @se was the entity holding it back,
5398          * except when: DEQUEUE_SAVE && !DEQUEUE_MOVE, in this case we'll be
5399          * put back on, and if we advance min_vruntime, we'll be placed back
5400          * further than we started -- ie. we'll be penalized.
5401          */
5402         if ((flags & (DEQUEUE_SAVE | DEQUEUE_MOVE)) != DEQUEUE_SAVE)
5403                 update_min_vruntime(cfs_rq);
5404
5405         if (cfs_rq->nr_running == 0)
5406                 update_idle_cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
5407 }
5408
5409 static void
5410 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
5411 {
5412         clear_buddies(cfs_rq, se);
5413
5414         /* 'current' is not kept within the tree. */
5415         if (se->on_rq) {
5416                 /*
5417                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
5418                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
5419                  * runqueue.
5420                  */
5421                 update_stats_wait_end_fair(cfs_rq, se);
5422                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
5423                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5424                 /*
5425                  * HACK, stash a copy of deadline at the point of pick in vlag,
5426                  * which isn't used until dequeue.
5427                  */
5428                 se->vlag = se->deadline;
5429         }
5430
5431         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
5432         cfs_rq->curr = se;
5433
5434         /*
5435          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
5436          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
5437          * when there are only lesser-weight tasks around):
5438          */
5439         if (schedstat_enabled() &&
5440             rq_of(cfs_rq)->cfs.load.weight >= 2*se->load.weight) {
5441                 struct sched_statistics *stats;
5442
5443                 stats = __schedstats_from_se(se);
5444                 __schedstat_set(stats->slice_max,
5445                                 max((u64)stats->slice_max,
5446                                     se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime));
5447         }
5448
5449         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
5450 }
5451
5452 /*
5453  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
5454  * 1) keep things fair between processes/task groups
5455  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
5456  * 3) pick the "last" process, for cache locality
5457  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
5458  */
5459 static struct sched_entity *
5460 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
5461 {
5462         /*
5463          * Enabling NEXT_BUDDY will affect latency but not fairness.
5464          */
5465         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) &&
5466             cfs_rq->next && entity_eligible(cfs_rq, cfs_rq->next))
5467                 return cfs_rq->next;
5468
5469         return pick_eevdf(cfs_rq);
5470 }
5471
5472 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
5473
5474 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
5475 {
5476         /*
5477          * If still on the runqueue then deactivate_task()
5478          * was not called and update_curr() has to be done:
5479          */
5480         if (prev->on_rq)
5481                 update_curr(cfs_rq);
5482
5483         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
5484         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
5485
5486         if (prev->on_rq) {
5487                 update_stats_wait_start_fair(cfs_rq, prev);
5488                 /* Put 'current' back into the tree. */
5489                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
5490                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
5491                 update_load_avg(cfs_rq, prev, 0);
5492         }
5493         cfs_rq->curr = NULL;
5494 }
5495
5496 static void
5497 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
5498 {
5499         /*
5500          * Update run-time statistics of the 'current'.
5501          */
5502         update_curr(cfs_rq);
5503
5504         /*
5505          * Ensure that runnable average is periodically updated.
5506          */
5507         update_load_avg(cfs_rq, curr, UPDATE_TG);
5508         update_cfs_group(curr);
5509
5510 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
5511         /*
5512          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
5513          * validating it and just reschedule.
5514          */
5515         if (queued) {
5516                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
5517                 return;
5518         }
5519         /*
5520          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
5521          */
5522         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
5523                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
5524                 return;
5525 #endif
5526 }
5527
5528
5529 /**************************************************
5530  * CFS bandwidth control machinery
5531  */
5532
5533 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
5534
5535 #ifdef CONFIG_JUMP_LABEL
5536 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
5537
5538 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
5539 {
5540         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
5541 }
5542
5543 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
5544 {
5545         static_key_slow_inc_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
5546 }
5547
5548 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
5549 {
5550         static_key_slow_dec_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
5551 }
5552 #else /* CONFIG_JUMP_LABEL */
5553 static bool cfs_bandwidth_used(void)
5554 {
5555         return true;
5556 }
5557
5558 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
5559 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
5560 #endif /* CONFIG_JUMP_LABEL */
5561
5562 /*
5563  * default period for cfs group bandwidth.
5564  * default: 0.1s, units: nanoseconds
5565  */
5566 static inline u64 default_cfs_period(void)
5567 {
5568         return 100000000ULL;
5569 }
5570
5571 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
5572 {
5573         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
5574 }
5575
5576 /*
5577  * Replenish runtime according to assigned quota. We use sched_clock_cpu
5578  * directly instead of rq->clock to avoid adding additional synchronization
5579  * around rq->lock.
5580  *
5581  * requires cfs_b->lock
5582  */
5583 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5584 {
5585         s64 runtime;
5586
5587         if (unlikely(cfs_b->quota == RUNTIME_INF))
5588                 return;
5589
5590         cfs_b->runtime += cfs_b->quota;
5591         runtime = cfs_b->runtime_snap - cfs_b->runtime;
5592         if (runtime > 0) {
5593                 cfs_b->burst_time += runtime;
5594                 cfs_b->nr_burst++;
5595         }
5596
5597         cfs_b->runtime = min(cfs_b->runtime, cfs_b->quota + cfs_b->burst);
5598         cfs_b->runtime_snap = cfs_b->runtime;
5599 }
5600
5601 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
5602 {
5603         return &tg->cfs_bandwidth;
5604 }
5605
5606 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
5607 static int __assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
5608                                    struct cfs_rq *cfs_rq, u64 target_runtime)
5609 {
5610         u64 min_amount, amount = 0;
5611
5612         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
5613
5614         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
5615         min_amount = target_runtime - cfs_rq->runtime_remaining;
5616
5617         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
5618                 amount = min_amount;
5619         else {
5620                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
5621
5622                 if (cfs_b->runtime > 0) {
5623                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
5624                         cfs_b->runtime -= amount;
5625                         cfs_b->idle = 0;
5626                 }
5627         }
5628
5629         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
5630
5631         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
5632 }
5633
5634 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
5635 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5636 {
5637         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
5638         int ret;
5639
5640         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5641         ret = __assign_cfs_rq_runtime(cfs_b, cfs_rq, sched_cfs_bandwidth_slice());
5642         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5643
5644         return ret;
5645 }
5646
5647 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
5648 {
5649         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
5650         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
5651
5652         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
5653                 return;
5654
5655         if (cfs_rq->throttled)
5656                 return;
5657         /*
5658          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
5659          * hierarchy can be throttled
5660          */
5661         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
5662                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
5663 }
5664
5665 static __always_inline
5666 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
5667 {
5668         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
5669                 return;
5670
5671         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
5672 }
5673
5674 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
5675 {
5676         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
5677 }
5678
5679 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
5680 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
5681 {
5682         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
5683 }
5684
5685 /*
5686  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
5687  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
5688  * load-balance operations.
5689  */
5690 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
5691                                     int src_cpu, int dest_cpu)
5692 {
5693         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
5694
5695         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
5696         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
5697
5698         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
5699                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
5700 }
5701
5702 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
5703 {
5704         struct rq *rq = data;
5705         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5706
5707         cfs_rq->throttle_count--;
5708         if (!cfs_rq->throttle_count) {
5709                 cfs_rq->throttled_clock_pelt_time += rq_clock_pelt(rq) -
5710                                              cfs_rq->throttled_clock_pelt;
5711
5712                 /* Add cfs_rq with load or one or more already running entities to the list */
5713                 if (!cfs_rq_is_decayed(cfs_rq))
5714                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
5715
5716                 if (cfs_rq->throttled_clock_self) {
5717                         u64 delta = rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock_self;
5718
5719                         cfs_rq->throttled_clock_self = 0;
5720
5721                         if (SCHED_WARN_ON((s64)delta < 0))
5722                                 delta = 0;
5723
5724                         cfs_rq->throttled_clock_self_time += delta;
5725                 }
5726         }
5727
5728         return 0;
5729 }
5730
5731 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
5732 {
5733         struct rq *rq = data;
5734         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5735
5736         /* group is entering throttled state, stop time */
5737         if (!cfs_rq->throttle_count) {
5738                 cfs_rq->throttled_clock_pelt = rq_clock_pelt(rq);
5739                 list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
5740
5741                 SCHED_WARN_ON(cfs_rq->throttled_clock_self);
5742                 if (cfs_rq->nr_running)
5743                         cfs_rq->throttled_clock_self = rq_clock(rq);
5744         }
5745         cfs_rq->throttle_count++;
5746
5747         return 0;
5748 }
5749
5750 static bool throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
5751 {
5752         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5753         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
5754         struct sched_entity *se;
5755         long task_delta, idle_task_delta, dequeue = 1;
5756
5757         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5758         /* This will start the period timer if necessary */
5759         if (__assign_cfs_rq_runtime(cfs_b, cfs_rq, 1)) {
5760                 /*
5761                  * We have raced with bandwidth becoming available, and if we
5762                  * actually throttled the timer might not unthrottle us for an
5763                  * entire period. We additionally needed to make sure that any
5764                  * subsequent check_cfs_rq_runtime calls agree not to throttle
5765                  * us, as we may commit to do cfs put_prev+pick_next, so we ask
5766                  * for 1ns of runtime rather than just check cfs_b.
5767                  */
5768                 dequeue = 0;
5769         } else {
5770                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->throttled_list,
5771                                   &cfs_b->throttled_cfs_rq);
5772         }
5773         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5774
5775         if (!dequeue)
5776                 return false;  /* Throttle no longer required. */
5777
5778         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
5779
5780         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
5781         rcu_read_lock();
5782         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
5783         rcu_read_unlock();
5784
5785         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5786         idle_task_delta = cfs_rq->idle_h_nr_running;
5787         for_each_sched_entity(se) {
5788                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
5789                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
5790                 if (!se->on_rq)
5791                         goto done;
5792
5793                 dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
5794
5795                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
5796                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5797
5798                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
5799                 qcfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_task_delta;
5800
5801                 if (qcfs_rq->load.weight) {
5802                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
5803                         se = parent_entity(se);
5804                         break;
5805                 }
5806         }
5807
5808         for_each_sched_entity(se) {
5809                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
5810                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
5811                 if (!se->on_rq)
5812                         goto done;
5813
5814                 update_load_avg(qcfs_rq, se, 0);
5815                 se_update_runnable(se);
5816
5817                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
5818                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5819
5820                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
5821                 qcfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_task_delta;
5822         }
5823
5824         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
5825         sub_nr_running(rq, task_delta);
5826
5827 done:
5828         /*
5829          * Note: distribution will already see us throttled via the
5830          * throttled-list.  rq->lock protects completion.
5831          */
5832         cfs_rq->throttled = 1;
5833         SCHED_WARN_ON(cfs_rq->throttled_clock);
5834         if (cfs_rq->nr_running)
5835                 cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
5836         return true;
5837 }
5838
5839 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
5840 {
5841         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5842         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
5843         struct sched_entity *se;
5844         long task_delta, idle_task_delta;
5845
5846         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
5847
5848         cfs_rq->throttled = 0;
5849
5850         update_rq_clock(rq);
5851
5852         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5853         if (cfs_rq->throttled_clock) {
5854                 cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
5855                 cfs_rq->throttled_clock = 0;
5856         }
5857         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
5858         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5859
5860         /* update hierarchical throttle state */
5861         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
5862
5863         if (!cfs_rq->load.weight) {
5864                 if (!cfs_rq->on_list)
5865                         return;
5866                 /*
5867                  * Nothing to run but something to decay (on_list)?
5868                  * Complete the branch.
5869                  */
5870                 for_each_sched_entity(se) {
5871                         if (list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq_of(se)))
5872                                 break;
5873                 }
5874                 goto unthrottle_throttle;
5875         }
5876
5877         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5878         idle_task_delta = cfs_rq->idle_h_nr_running;
5879         for_each_sched_entity(se) {
5880                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
5881
5882                 if (se->on_rq)
5883                         break;
5884                 enqueue_entity(qcfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
5885
5886                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
5887                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5888
5889                 qcfs_rq->h_nr_running += task_delta;
5890                 qcfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
5891
5892                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5893                 if (cfs_rq_throttled(qcfs_rq))
5894                         goto unthrottle_throttle;
5895         }
5896
5897         for_each_sched_entity(se) {
5898                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
5899
5900                 update_load_avg(qcfs_rq, se, UPDATE_TG);
5901                 se_update_runnable(se);
5902
5903                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
5904                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5905
5906                 qcfs_rq->h_nr_running += task_delta;
5907                 qcfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
5908
5909                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5910                 if (cfs_rq_throttled(qcfs_rq))
5911                         goto unthrottle_throttle;
5912         }
5913
5914         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
5915         add_nr_running(rq, task_delta);
5916
5917 unthrottle_throttle:
5918         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
5919
5920         /* Determine whether we need to wake up potentially idle CPU: */
5921         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
5922                 resched_curr(rq);
5923 }
5924
5925 #ifdef CONFIG_SMP
5926 static void __cfsb_csd_unthrottle(void *arg)
5927 {
5928         struct cfs_rq *cursor, *tmp;
5929         struct rq *rq = arg;
5930         struct rq_flags rf;
5931
5932         rq_lock(rq, &rf);
5933
5934         /*
5935          * Iterating over the list can trigger several call to
5936          * update_rq_clock() in unthrottle_cfs_rq().
5937          * Do it once and skip the potential next ones.
5938          */
5939         update_rq_clock(rq);
5940         rq_clock_start_loop_update(rq);
5941
5942         /*
5943          * Since we hold rq lock we're safe from concurrent manipulation of
5944          * the CSD list. However, this RCU critical section annotates the
5945          * fact that we pair with sched_free_group_rcu(), so that we cannot
5946          * race with group being freed in the window between removing it
5947          * from the list and advancing to the next entry in the list.
5948          */
5949         rcu_read_lock();
5950
5951         list_for_each_entry_safe(cursor, tmp, &rq->cfsb_csd_list,
5952                                  throttled_csd_list) {
5953                 list_del_init(&cursor->throttled_csd_list);
5954
5955                 if (cfs_rq_throttled(cursor))
5956                         unthrottle_cfs_rq(cursor);
5957         }
5958
5959         rcu_read_unlock();
5960
5961         rq_clock_stop_loop_update(rq);
5962         rq_unlock(rq, &rf);
5963 }
5964
5965 static inline void __unthrottle_cfs_rq_async(struct cfs_rq *cfs_rq)
5966 {
5967         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5968         bool first;
5969
5970         if (rq == this_rq()) {
5971                 unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
5972                 return;
5973         }
5974
5975         /* Already enqueued */
5976         if (SCHED_WARN_ON(!list_empty(&cfs_rq->throttled_csd_list)))
5977                 return;
5978
5979         first = list_empty(&rq->cfsb_csd_list);
5980         list_add_tail(&cfs_rq->throttled_csd_list, &rq->cfsb_csd_list);
5981         if (first)
5982                 smp_call_function_single_async(cpu_of(rq), &rq->cfsb_csd);
5983 }
5984 #else
5985 static inline void __unthrottle_cfs_rq_async(struct cfs_rq *cfs_rq)
5986 {
5987         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
5988 }
5989 #endif
5990
5991 static void unthrottle_cfs_rq_async(struct cfs_rq *cfs_rq)
5992 {
5993         lockdep_assert_rq_held(rq_of(cfs_rq));
5994
5995         if (SCHED_WARN_ON(!cfs_rq_throttled(cfs_rq) ||
5996             cfs_rq->runtime_remaining <= 0))
5997                 return;
5998
5999         __unthrottle_cfs_rq_async(cfs_rq);
6000 }
6001
6002 static bool distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
6003 {
6004         int this_cpu = smp_processor_id();
6005         u64 runtime, remaining = 1;
6006         bool throttled = false;
6007         struct cfs_rq *cfs_rq, *tmp;
6008         struct rq_flags rf;
6009         struct rq *rq;
6010         LIST_HEAD(local_unthrottle);
6011
6012         rcu_read_lock();
6013         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
6014                                 throttled_list) {
6015                 rq = rq_of(cfs_rq);
6016
6017                 if (!remaining) {
6018                         throttled = true;
6019                         break;
6020                 }
6021
6022                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
6023                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6024                         goto next;
6025
6026                 /* Already queued for async unthrottle */
6027                 if (!list_empty(&cfs_rq->throttled_csd_list))
6028                         goto next;
6029
6030                 /* By the above checks, this should never be true */
6031                 SCHED_WARN_ON(cfs_rq->runtime_remaining > 0);
6032
6033                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
6034                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
6035                 if (runtime > cfs_b->runtime)
6036                         runtime = cfs_b->runtime;
6037                 cfs_b->runtime -= runtime;
6038                 remaining = cfs_b->runtime;
6039                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
6040
6041                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
6042
6043                 /* we check whether we're throttled above */
6044                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0) {
6045                         if (cpu_of(rq) != this_cpu) {
6046                                 unthrottle_cfs_rq_async(cfs_rq);
6047                         } else {
6048                                 /*
6049                                  * We currently only expect to be unthrottling
6050                                  * a single cfs_rq locally.
6051                                  */
6052                                 SCHED_WARN_ON(!list_empty(&local_unthrottle));
6053                                 list_add_tail(&cfs_rq->throttled_csd_list,
6054                                               &local_unthrottle);
6055                         }
6056                 } else {
6057                         throttled = true;
6058                 }
6059
6060 next:
6061                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
6062         }
6063
6064         list_for_each_entry_safe(cfs_rq, tmp, &local_unthrottle,
6065                                  throttled_csd_list) {
6066                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
6067
6068                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
6069
6070                 list_del_init(&cfs_rq->throttled_csd_list);
6071
6072                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6073                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
6074
6075                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
6076         }
6077         SCHED_WARN_ON(!list_empty(&local_unthrottle));
6078
6079         rcu_read_unlock();
6080
6081         return throttled;
6082 }
6083
6084 /*
6085  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
6086  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
6087  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
6088  * used to track this state.
6089  */
6090 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun, unsigned long flags)
6091 {
6092         int throttled;
6093
6094         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
6095         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
6096                 goto out_deactivate;
6097
6098         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
6099         cfs_b->nr_periods += overrun;
6100
6101         /* Refill extra burst quota even if cfs_b->idle */
6102         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
6103
6104         /*
6105          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
6106          * we're going inactive then everything else can be deferred
6107          */
6108         if (cfs_b->idle && !throttled)
6109                 goto out_deactivate;
6110
6111         if (!throttled) {
6112                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
6113                 cfs_b->idle = 1;
6114                 return 0;
6115         }
6116
6117         /* account preceding periods in which throttling occurred */
6118         cfs_b->nr_throttled += overrun;
6119
6120         /*
6121          * This check is repeated as we release cfs_b->lock while we unthrottle.
6122          */
6123         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
6124                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
6125                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
6126                 throttled = distribute_cfs_runtime(cfs_b);
6127                 raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
6128         }
6129
6130         /*
6131          * While we are ensured activity in the period following an
6132          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
6133          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
6134          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
6135          */
6136         cfs_b->idle = 0;
6137
6138         return 0;
6139
6140 out_deactivate:
6141         return 1;
6142 }
6143
6144 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
6145 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
6146 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
6147 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
6148 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
6149 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
6150
6151 /*
6152  * Are we near the end of the current quota period?
6153  *
6154  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
6155  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
6156  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
6157  */
6158 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
6159 {
6160         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
6161         s64 remaining;
6162
6163         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
6164         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
6165                 return 1;
6166
6167         /* is a quota refresh about to occur? */
6168         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
6169         if (remaining < (s64)min_expire)
6170                 return 1;
6171
6172         return 0;
6173 }
6174
6175 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
6176 {
6177         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
6178
6179         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
6180         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
6181                 return;
6182
6183         /* don't push forwards an existing deferred unthrottle */
6184         if (cfs_b->slack_started)
6185                 return;
6186         cfs_b->slack_started = true;
6187
6188         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
6189                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
6190                         HRTIMER_MODE_REL);
6191 }
6192
6193 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
6194 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
6195 {
6196         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
6197         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
6198
6199         if (slack_runtime <= 0)
6200                 return;
6201
6202         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
6203         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF) {
6204                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
6205
6206                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
6207                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
6208                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
6209                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
6210         }
6211         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
6212
6213         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
6214         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
6215 }
6216
6217 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
6218 {
6219         if (!cfs_bandwidth_used())
6220                 return;
6221
6222         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
6223                 return;
6224
6225         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
6226 }
6227
6228 /*
6229  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
6230  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
6231  */
6232 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
6233 {
6234         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
6235         unsigned long flags;
6236
6237         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
6238         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
6239         cfs_b->slack_started = false;
6240
6241         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
6242                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
6243                 return;
6244         }
6245
6246         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
6247                 runtime = cfs_b->runtime;
6248
6249         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
6250
6251         if (!runtime)
6252                 return;
6253
6254         distribute_cfs_runtime(cfs_b);
6255 }
6256
6257 /*
6258  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
6259  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
6260  * runtime as update_curr() throttling can not trigger until it's on-rq.
6261  */
6262 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
6263 {
6264         if (!cfs_bandwidth_used())
6265                 return;
6266
6267         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
6268         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
6269                 return;
6270
6271         /* ensure the group is not already throttled */
6272         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6273                 return;
6274
6275         /* update runtime allocation */
6276         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
6277         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
6278                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
6279 }
6280
6281 static void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu)
6282 {
6283         struct cfs_rq *pcfs_rq, *cfs_rq;
6284
6285         if (!cfs_bandwidth_used())
6286                 return;
6287
6288         if (!tg->parent)
6289                 return;
6290
6291         cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
6292         pcfs_rq = tg->parent->cfs_rq[cpu];
6293
6294         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
6295         cfs_rq->throttled_clock_pelt = rq_clock_pelt(cpu_rq(cpu));
6296 }
6297
6298 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
6299 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
6300 {
6301         if (!cfs_bandwidth_used())
6302                 return false;
6303
6304         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
6305                 return false;
6306
6307         /*
6308          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
6309          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
6310          */
6311         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6312                 return true;
6313
6314         return throttle_cfs_rq(cfs_rq);
6315 }
6316
6317 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
6318 {
6319         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
6320                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
6321
6322         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
6323
6324         return HRTIMER_NORESTART;
6325 }
6326
6327 extern const u64 max_cfs_quota_period;
6328
6329 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
6330 {
6331         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
6332                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
6333         unsigned long flags;
6334         int overrun;
6335         int idle = 0;
6336         int count = 0;
6337
6338         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
6339         for (;;) {
6340                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
6341                 if (!overrun)
6342                         break;
6343
6344                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun, flags);
6345
6346                 if (++count > 3) {
6347                         u64 new, old = ktime_to_ns(cfs_b->period);
6348
6349                         /*
6350                          * Grow period by a factor of 2 to avoid losing precision.
6351                          * Precision loss in the quota/period ratio can cause __cfs_schedulable
6352                          * to fail.
6353                          */
6354                         new = old * 2;
6355                         if (new < max_cfs_quota_period) {
6356                                 cfs_b->period = ns_to_ktime(new);
6357                                 cfs_b->quota *= 2;
6358                                 cfs_b->burst *= 2;
6359
6360                                 pr_warn_ratelimited(
6361         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, scaling up (new cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
6362                                         smp_processor_id(),
6363                                         div_u64(new, NSEC_PER_USEC),
6364                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
6365                         } else {
6366                                 pr_warn_ratelimited(
6367         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, but cannot scale up without losing precision (cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
6368                                         smp_processor_id(),
6369                                         div_u64(old, NSEC_PER_USEC),
6370                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
6371                         }
6372
6373                         /* reset count so we don't come right back in here */
6374                         count = 0;
6375                 }
6376         }
6377         if (idle)
6378                 cfs_b->period_active = 0;
6379         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
6380
6381         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
6382 }
6383
6384 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b, struct cfs_bandwidth *parent)
6385 {
6386         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
6387         cfs_b->runtime = 0;
6388         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
6389         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
6390         cfs_b->burst = 0;
6391         cfs_b->hierarchical_quota = parent ? parent->hierarchical_quota : RUNTIME_INF;
6392
6393         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
6394         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
6395         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
6396
6397         /* Add a random offset so that timers interleave */
6398         hrtimer_set_expires(&cfs_b->period_timer,
6399                             get_random_u32_below(cfs_b->period));
6400         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
6401         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
6402         cfs_b->slack_started = false;
6403 }
6404
6405 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
6406 {
6407         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
6408         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
6409         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_csd_list);
6410 }
6411
6412 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
6413 {
6414         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
6415
6416         if (cfs_b->period_active)
6417                 return;
6418
6419         cfs_b->period_active = 1;
6420         hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
6421         hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
6422 }
6423
6424 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
6425 {
6426         int __maybe_unused i;
6427
6428         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
6429         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
6430                 return;
6431
6432         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
6433         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
6434
6435         /*
6436          * It is possible that we still have some cfs_rq's pending on a CSD
6437          * list, though this race is very rare. In order for this to occur, we
6438          * must have raced with the last task leaving the group while there
6439          * exist throttled cfs_rq(s), and the period_timer must have queued the
6440          * CSD item but the remote cpu has not yet processed it. To handle this,
6441          * we can simply flush all pending CSD work inline here. We're
6442          * guaranteed at this point that no additional cfs_rq of this group can
6443          * join a CSD list.
6444          */
6445 #ifdef CONFIG_SMP
6446         for_each_possible_cpu(i) {
6447                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
6448                 unsigned long flags;
6449
6450                 if (list_empty(&rq->cfsb_csd_list))
6451                         continue;
6452
6453                 local_irq_save(flags);
6454                 __cfsb_csd_unthrottle(rq);
6455                 local_irq_restore(flags);
6456         }
6457 #endif
6458 }
6459
6460 /*
6461  * Both these CPU hotplug callbacks race against unregister_fair_sched_group()
6462  *
6463  * The race is harmless, since modifying bandwidth settings of unhooked group
6464  * bits doesn't do much.
6465  */
6466
6467 /* cpu online callback */
6468 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
6469 {
6470         struct task_group *tg;
6471
6472         lockdep_assert_rq_held(rq);
6473
6474         rcu_read_lock();
6475         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
6476                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &tg->cfs_bandwidth;
6477                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
6478
6479                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
6480                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
6481                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
6482         }
6483         rcu_read_unlock();
6484 }
6485
6486 /* cpu offline callback */
6487 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
6488 {
6489         struct task_group *tg;
6490
6491         lockdep_assert_rq_held(rq);
6492
6493         /*
6494          * The rq clock has already been updated in the
6495          * set_rq_offline(), so we should skip updating
6496          * the rq clock again in unthrottle_cfs_rq().
6497          */
6498         rq_clock_start_loop_update(rq);
6499
6500         rcu_read_lock();
6501         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
6502                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
6503
6504                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
6505                         continue;
6506
6507                 /*
6508                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
6509                  * there's some valid quota amount
6510                  */
6511                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
6512                 /*
6513                  * Offline rq is schedulable till CPU is completely disabled
6514                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
6515                  */
6516                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
6517
6518                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6519                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
6520         }
6521         rcu_read_unlock();
6522
6523         rq_clock_stop_loop_update(rq);
6524 }
6525
6526 bool cfs_task_bw_constrained(struct task_struct *p)
6527 {
6528         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
6529
6530         if (!cfs_bandwidth_used())
6531                 return false;
6532
6533         if (cfs_rq->runtime_enabled ||
6534             tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg)->hierarchical_quota != RUNTIME_INF)
6535                 return true;
6536
6537         return false;
6538 }
6539
6540 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
6541 /* called from pick_next_task_fair() */
6542 static void sched_fair_update_stop_tick(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6543 {
6544         int cpu = cpu_of(rq);
6545
6546         if (!sched_feat(HZ_BW) || !cfs_bandwidth_used())
6547                 return;
6548
6549         if (!tick_nohz_full_cpu(cpu))
6550                 return;
6551
6552         if (rq->nr_running != 1)
6553                 return;
6554
6555         /*
6556          *  We know there is only one task runnable and we've just picked it. The
6557          *  normal enqueue path will have cleared TICK_DEP_BIT_SCHED if we will
6558          *  be otherwise able to stop the tick. Just need to check if we are using
6559          *  bandwidth control.
6560          */
6561         if (cfs_task_bw_constrained(p))
6562                 tick_nohz_dep_set_cpu(cpu, TICK_DEP_BIT_SCHED);
6563 }
6564 #endif
6565
6566 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
6567
6568 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
6569 {
6570         return false;
6571 }
6572
6573 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
6574 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
6575 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
6576 static inline void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu) {}
6577 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
6578
6579 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
6580 {
6581         return 0;
6582 }
6583
6584 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
6585 {
6586         return 0;
6587 }
6588
6589 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
6590                                     int src_cpu, int dest_cpu)
6591 {
6592         return 0;
6593 }
6594
6595 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6596 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b, struct cfs_bandwidth *parent) {}
6597 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
6598 #endif
6599
6600 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
6601 {
6602         return NULL;
6603 }
6604 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
6605 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
6606 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
6607 #ifdef CONFIG_CGROUP_SCHED
6608 bool cfs_task_bw_constrained(struct task_struct *p)
6609 {
6610         return false;
6611 }
6612 #endif
6613 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
6614
6615 #if !defined(CONFIG_CFS_BANDWIDTH) || !defined(CONFIG_NO_HZ_FULL)
6616 static inline void sched_fair_update_stop_tick(struct rq *rq, struct task_struct *p) {}
6617 #endif
6618
6619 /**************************************************
6620  * CFS operations on tasks:
6621  */
6622
6623 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
6624 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6625 {
6626         struct sched_entity *se = &p->se;
6627
6628         SCHED_WARN_ON(task_rq(p) != rq);
6629
6630         if (rq->cfs.h_nr_running > 1) {
6631                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
6632                 u64 slice = se->slice;
6633                 s64 delta = slice - ran;
6634
6635                 if (delta < 0) {
6636                         if (task_current(rq, p))
6637                                 resched_curr(rq);
6638                         return;
6639                 }
6640                 hrtick_start(rq, delta);
6641         }
6642 }
6643
6644 /*
6645  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
6646  * current task is from our class and nr_running is low enough
6647  * to matter.
6648  */
6649 static void hrtick_update(struct rq *rq)
6650 {
6651         struct task_struct *curr = rq->curr;
6652
6653         if (!hrtick_enabled_fair(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
6654                 return;
6655
6656         hrtick_start_fair(rq, curr);
6657 }
6658 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
6659 static inline void
6660 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6661 {
6662 }
6663
6664 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
6665 {
6666 }
6667 #endif
6668
6669 #ifdef CONFIG_SMP
6670 static inline bool cpu_overutilized(int cpu)
6671 {
6672         unsigned long rq_util_min = uclamp_rq_get(cpu_rq(cpu), UCLAMP_MIN);
6673         unsigned long rq_util_max = uclamp_rq_get(cpu_rq(cpu), UCLAMP_MAX);
6674
6675         /* Return true only if the utilization doesn't fit CPU's capacity */
6676         return !util_fits_cpu(cpu_util_cfs(cpu), rq_util_min, rq_util_max, cpu);
6677 }
6678
6679 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq)
6680 {
6681         if (!READ_ONCE(rq->rd->overutilized) && cpu_overutilized(rq->cpu)) {
6682                 WRITE_ONCE(rq->rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
6683                 trace_sched_overutilized_tp(rq->rd, SG_OVERUTILIZED);
6684         }
6685 }
6686 #else
6687 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq) { }
6688 #endif
6689
6690 /* Runqueue only has SCHED_IDLE tasks enqueued */
6691 static int sched_idle_rq(struct rq *rq)
6692 {
6693         return unlikely(rq->nr_running == rq->cfs.idle_h_nr_running &&
6694                         rq->nr_running);
6695 }
6696
6697 #ifdef CONFIG_SMP
6698 static int sched_idle_cpu(int cpu)
6699 {
6700         return sched_idle_rq(cpu_rq(cpu));
6701 }
6702 #endif
6703
6704 /*
6705  * The enqueue_task method is called before nr_running is
6706  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
6707  * then put the task into the rbtree:
6708  */
6709 static void
6710 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
6711 {
6712         struct cfs_rq *cfs_rq;
6713         struct sched_entity *se = &p->se;
6714         int idle_h_nr_running = task_has_idle_policy(p);
6715         int task_new = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP);
6716
6717         /*
6718          * The code below (indirectly) updates schedutil which looks at
6719          * the cfs_rq utilization to select a frequency.
6720          * Let's add the task's estimated utilization to the cfs_rq's
6721          * estimated utilization, before we update schedutil.
6722          */
6723         util_est_enqueue(&rq->cfs, p);
6724
6725         /*
6726          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
6727          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
6728          * passed.
6729          */
6730         if (p->in_iowait)
6731                 cpufreq_update_util(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
6732
6733         for_each_sched_entity(se) {
6734                 if (se->on_rq)
6735                         break;
6736                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6737                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
6738
6739                 cfs_rq->h_nr_running++;
6740                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_h_nr_running;
6741
6742                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
6743                         idle_h_nr_running = 1;
6744
6745                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
6746                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6747                         goto enqueue_throttle;
6748
6749                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
6750         }
6751
6752         for_each_sched_entity(se) {
6753                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6754
6755                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
6756                 se_update_runnable(se);
6757                 update_cfs_group(se);
6758
6759                 cfs_rq->h_nr_running++;
6760                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_h_nr_running;
6761
6762                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
6763                         idle_h_nr_running = 1;
6764
6765                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
6766                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6767                         goto enqueue_throttle;
6768         }
6769
6770         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
6771         add_nr_running(rq, 1);
6772
6773         /*
6774          * Since new tasks are assigned an initial util_avg equal to
6775          * half of the spare capacity of their CPU, tiny tasks have the
6776          * ability to cross the overutilized threshold, which will
6777          * result in the load balancer ruining all the task placement
6778          * done by EAS. As a way to mitigate that effect, do not account
6779          * for the first enqueue operation of new tasks during the
6780          * overutilized flag detection.
6781          *
6782          * A better way of solving this problem would be to wait for
6783          * the PELT signals of tasks to converge before taking them
6784          * into account, but that is not straightforward to implement,
6785          * and the following generally works well enough in practice.
6786          */
6787         if (!task_new)
6788                 update_overutilized_status(rq);
6789
6790 enqueue_throttle:
6791         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
6792
6793         hrtick_update(rq);
6794 }
6795
6796 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
6797
6798 /*
6799  * The dequeue_task method is called before nr_running is
6800  * decreased. We remove the task from the rbtree and
6801  * update the fair scheduling stats:
6802  */
6803 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
6804 {
6805         struct cfs_rq *cfs_rq;
6806         struct sched_entity *se = &p->se;
6807         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
6808         int idle_h_nr_running = task_has_idle_policy(p);
6809         bool was_sched_idle = sched_idle_rq(rq);
6810
6811         util_est_dequeue(&rq->cfs, p);
6812
6813         for_each_sched_entity(se) {
6814                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6815                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
6816
6817                 cfs_rq->h_nr_running--;
6818                 cfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_h_nr_running;
6819
6820                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
6821                         idle_h_nr_running = 1;
6822
6823                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
6824                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6825                         goto dequeue_throttle;
6826
6827                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
6828                 if (cfs_rq->load.weight) {
6829                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
6830                         se = parent_entity(se);
6831                         /*
6832                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
6833                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
6834                          */
6835                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
6836                                 set_next_buddy(se);
6837                         break;
6838                 }
6839                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
6840         }
6841
6842         for_each_sched_entity(se) {
6843                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6844
6845                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
6846                 se_update_runnable(se);
6847                 update_cfs_group(se);
6848
6849                 cfs_rq->h_nr_running--;
6850                 cfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_h_nr_running;
6851
6852                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
6853                         idle_h_nr_running = 1;
6854
6855                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
6856                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6857                         goto dequeue_throttle;
6858
6859         }
6860
6861         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
6862         sub_nr_running(rq, 1);
6863
6864         /* balance early to pull high priority tasks */
6865         if (unlikely(!was_sched_idle && sched_idle_rq(rq)))
6866                 rq->next_balance = jiffies;
6867
6868 dequeue_throttle:
6869         util_est_update(&rq->cfs, p, task_sleep);
6870         hrtick_update(rq);
6871 }
6872
6873 #ifdef CONFIG_SMP
6874
6875 /* Working cpumask for: load_balance, load_balance_newidle. */
6876 static DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
6877 static DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, select_rq_mask);
6878 static DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, should_we_balance_tmpmask);
6879
6880 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
6881
6882 static struct {
6883         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
6884         atomic_t nr_cpus;
6885         int has_blocked;                /* Idle CPUS has blocked load */
6886         int needs_update;               /* Newly idle CPUs need their next_balance collated */
6887         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
6888         unsigned long next_blocked;     /* Next update of blocked load in jiffies */
6889 } nohz ____cacheline_aligned;
6890
6891 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
6892
6893 static unsigned long cpu_load(struct rq *rq)
6894 {
6895         return cfs_rq_load_avg(&rq->cfs);
6896 }
6897
6898 /*
6899  * cpu_load_without - compute CPU load without any contributions from *p
6900  * @cpu: the CPU which load is requested
6901  * @p: the task which load should be discounted
6902  *
6903  * The load of a CPU is defined by the load of tasks currently enqueued on that
6904  * CPU as well as tasks which are currently sleeping after an execution on that
6905  * CPU.
6906  *
6907  * This method returns the load of the specified CPU by discounting the load of
6908  * the specified task, whenever the task is currently contributing to the CPU
6909  * load.
6910  */
6911 static unsigned long cpu_load_without(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6912 {
6913         struct cfs_rq *cfs_rq;
6914         unsigned int load;
6915
6916         /* Task has no contribution or is new */
6917         if (cpu_of(rq) != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
6918                 return cpu_load(rq);
6919
6920         cfs_rq = &rq->cfs;
6921         load = READ_ONCE(cfs_rq->avg.load_avg);
6922
6923         /* Discount task's util from CPU's util */
6924         lsub_positive(&load, task_h_load(p));
6925
6926         return load;
6927 }
6928
6929 static unsigned long cpu_runnable(struct rq *rq)
6930 {
6931         return cfs_rq_runnable_avg(&rq->cfs);
6932 }
6933
6934 static unsigned long cpu_runnable_without(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6935 {
6936         struct cfs_rq *cfs_rq;
6937         unsigned int runnable;
6938
6939         /* Task has no contribution or is new */
6940         if (cpu_of(rq) != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
6941                 return cpu_runnable(rq);
6942
6943         cfs_rq = &rq->cfs;
6944         runnable = READ_ONCE(cfs_rq->avg.runnable_avg);
6945
6946         /* Discount task's runnable from CPU's runnable */
6947         lsub_positive(&runnable, p->se.avg.runnable_avg);
6948
6949         return runnable;
6950 }
6951
6952 static unsigned long capacity_of(int cpu)
6953 {
6954         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
6955 }
6956
6957 static void record_wakee(struct task_struct *p)
6958 {
6959         /*
6960          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
6961          * jiffy will not have built up many flips.
6962          */
6963         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
6964                 current->wakee_flips >>= 1;
6965                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
6966         }
6967
6968         if (current->last_wakee != p) {
6969                 current->last_wakee = p;
6970                 current->wakee_flips++;
6971         }
6972 }
6973
6974 /*
6975  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
6976  *
6977  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
6978  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
6979  *
6980  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
6981  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
6982  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
6983  *
6984  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
6985  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
6986  *
6987  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
6988  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
6989  * socket size.
6990  */
6991 static int wake_wide(struct task_struct *p)
6992 {
6993         unsigned int master = current->wakee_flips;
6994         unsigned int slave = p->wakee_flips;
6995         int factor = __this_cpu_read(sd_llc_size);
6996
6997         if (master < slave)
6998                 swap(master, slave);
6999         if (slave < factor || master < slave * factor)
7000                 return 0;
7001         return 1;
7002 }
7003
7004 /*
7005  * The purpose of wake_affine() is to quickly determine on which CPU we can run
7006  * soonest. For the purpose of speed we only consider the waking and previous
7007  * CPU.
7008  *
7009  * wake_affine_idle() - only considers 'now', it check if the waking CPU is
7010  *                      cache-affine and is (or will be) idle.
7011  *
7012  * wake_affine_weight() - considers the weight to reflect the average
7013  *                        scheduling latency of the CPUs. This seems to work
7014  *                        for the overloaded case.
7015  */
7016 static int
7017 wake_affine_idle(int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
7018 {
7019         /*
7020          * If this_cpu is idle, it implies the wakeup is from interrupt
7021          * context. Only allow the move if cache is shared. Otherwise an
7022          * interrupt intensive workload could force all tasks onto one
7023          * node depending on the IO topology or IRQ affinity settings.
7024          *
7025          * If the prev_cpu is idle and cache affine then avoid a migration.
7026          * There is no guarantee that the cache hot data from an interrupt
7027          * is more important than cache hot data on the prev_cpu and from
7028          * a cpufreq perspective, it's better to have higher utilisation
7029          * on one CPU.
7030          */
7031         if (available_idle_cpu(this_cpu) && cpus_share_cache(this_cpu, prev_cpu))
7032                 return available_idle_cpu(prev_cpu) ? prev_cpu : this_cpu;
7033
7034         if (sync && cpu_rq(this_cpu)->nr_running == 1)
7035                 return this_cpu;
7036
7037         if (available_idle_cpu(prev_cpu))
7038                 return prev_cpu;
7039
7040         return nr_cpumask_bits;
7041 }
7042
7043 static int
7044 wake_affine_weight(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
7045                    int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
7046 {
7047         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
7048         unsigned long task_load;
7049
7050         this_eff_load = cpu_load(cpu_rq(this_cpu));
7051
7052         if (sync) {
7053                 unsigned long current_load = task_h_load(current);
7054
7055                 if (current_load > this_eff_load)
7056                         return this_cpu;
7057
7058                 this_eff_load -= current_load;
7059         }
7060
7061         task_load = task_h_load(p);
7062
7063         this_eff_load += task_load;
7064         if (sched_feat(WA_BIAS))
7065                 this_eff_load *= 100;
7066         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
7067
7068         prev_eff_load = cpu_load(cpu_rq(prev_cpu));
7069         prev_eff_load -= task_load;
7070         if (sched_feat(WA_BIAS))
7071                 prev_eff_load *= 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
7072         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
7073
7074         /*
7075          * If sync, adjust the weight of prev_eff_load such that if
7076          * prev_eff == this_eff that select_idle_sibling() will consider
7077          * stacking the wakee on top of the waker if no other CPU is
7078          * idle.
7079          */
7080         if (sync)
7081                 prev_eff_load += 1;
7082
7083         return this_eff_load < prev_eff_load ? this_cpu : nr_cpumask_bits;
7084 }
7085
7086 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
7087                        int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
7088 {
7089         int target = nr_cpumask_bits;
7090
7091         if (sched_feat(WA_IDLE))
7092                 target = wake_affine_idle(this_cpu, prev_cpu, sync);
7093
7094         if (sched_feat(WA_WEIGHT) && target == nr_cpumask_bits)
7095                 target = wake_affine_weight(sd, p, this_cpu, prev_cpu, sync);
7096
7097         schedstat_inc(p->stats.nr_wakeups_affine_attempts);
7098         if (target != this_cpu)
7099                 return prev_cpu;
7100
7101         schedstat_inc(sd->ttwu_move_affine);
7102         schedstat_inc(p->stats.nr_wakeups_affine);
7103         return target;
7104 }
7105
7106 static struct sched_group *
7107 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int this_cpu);
7108
7109 /*
7110  * find_idlest_group_cpu - find the idlest CPU among the CPUs in the group.
7111  */
7112 static int
7113 find_idlest_group_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
7114 {
7115         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
7116         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
7117         u64 latest_idle_timestamp = 0;
7118         int least_loaded_cpu = this_cpu;
7119         int shallowest_idle_cpu = -1;
7120         int i;
7121
7122         /* Check if we have any choice: */
7123         if (group->group_weight == 1)
7124                 return cpumask_first(sched_group_span(group));
7125
7126         /* Traverse only the allowed CPUs */
7127         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), p->cpus_ptr) {
7128                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
7129
7130                 if (!sched_core_cookie_match(rq, p))
7131                         continue;
7132
7133                 if (sched_idle_cpu(i))
7134                         return i;
7135
7136                 if (available_idle_cpu(i)) {
7137                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
7138                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
7139                                 /*
7140                                  * We give priority to a CPU whose idle state
7141                                  * has the smallest exit latency irrespective
7142                                  * of any idle timestamp.
7143                                  */
7144                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
7145                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
7146                                 shallowest_idle_cpu = i;
7147                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
7148                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
7149                                 /*
7150                                  * If equal or no active idle state, then
7151                                  * the most recently idled CPU might have
7152                                  * a warmer cache.
7153                                  */
7154                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
7155                                 shallowest_idle_cpu = i;
7156                         }
7157                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
7158                         load = cpu_load(cpu_rq(i));
7159                         if (load < min_load) {
7160                                 min_load = load;
7161                                 least_loaded_cpu = i;
7162                         }
7163                 }
7164         }
7165
7166         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
7167 }
7168
7169 static inline int find_idlest_cpu(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
7170                                   int cpu, int prev_cpu, int sd_flag)
7171 {
7172         int new_cpu = cpu;
7173
7174         if (!cpumask_intersects(sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr))
7175                 return prev_cpu;
7176
7177         /*
7178          * We need task's util for cpu_util_without, sync it up to
7179          * prev_cpu's last_update_time.
7180          */
7181         if (!(sd_flag & SD_BALANCE_FORK))
7182                 sync_entity_load_avg(&p->se);
7183
7184         while (sd) {
7185                 struct sched_group *group;
7186                 struct sched_domain *tmp;
7187                 int weight;
7188
7189                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
7190                         sd = sd->child;
7191                         continue;
7192                 }
7193
7194                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu);
7195                 if (!group) {
7196                         sd = sd->child;
7197                         continue;
7198                 }
7199
7200                 new_cpu = find_idlest_group_cpu(group, p, cpu);
7201                 if (new_cpu == cpu) {
7202                         /* Now try balancing at a lower domain level of 'cpu': */
7203                         sd = sd->child;
7204                         continue;
7205                 }
7206
7207                 /* Now try balancing at a lower domain level of 'new_cpu': */
7208                 cpu = new_cpu;
7209                 weight = sd->span_weight;
7210                 sd = NULL;
7211                 for_each_domain(cpu, tmp) {
7212                         if (weight <= tmp->span_weight)
7213                                 break;
7214                         if (tmp->flags & sd_flag)
7215                                 sd = tmp;
7216                 }
7217         }
7218
7219         return new_cpu;
7220 }
7221
7222 static inline int __select_idle_cpu(int cpu, struct task_struct *p)
7223 {
7224         if ((available_idle_cpu(cpu) || sched_idle_cpu(cpu)) &&
7225             sched_cpu_cookie_match(cpu_rq(cpu), p))
7226                 return cpu;
7227
7228         return -1;
7229 }
7230
7231 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
7232 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(sched_smt_present);
7233 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_smt_present);
7234
7235 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
7236 {
7237         struct sched_domain_shared *sds;
7238
7239         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
7240         if (sds)
7241                 WRITE_ONCE(sds->has_idle_cores, val);
7242 }
7243
7244 static inline bool test_idle_cores(int cpu)
7245 {
7246         struct sched_domain_shared *sds;
7247
7248         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
7249         if (sds)
7250                 return READ_ONCE(sds->has_idle_cores);
7251
7252         return false;
7253 }
7254
7255 /*
7256  * Scans the local SMT mask to see if the entire core is idle, and records this
7257  * information in sd_llc_shared->has_idle_cores.
7258  *
7259  * Since SMT siblings share all cache levels, inspecting this limited remote
7260  * state should be fairly cheap.
7261  */
7262 void __update_idle_core(struct rq *rq)
7263 {
7264         int core = cpu_of(rq);
7265         int cpu;
7266
7267         rcu_read_lock();
7268         if (test_idle_cores(core))
7269                 goto unlock;
7270
7271         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
7272                 if (cpu == core)
7273                         continue;
7274
7275                 if (!available_idle_cpu(cpu))
7276                         goto unlock;
7277         }
7278
7279         set_idle_cores(core, 1);
7280 unlock:
7281         rcu_read_unlock();
7282 }
7283
7284 /*
7285  * Scan the entire LLC domain for idle cores; this dynamically switches off if
7286  * there are no idle cores left in the system; tracked through
7287  * sd_llc->shared->has_idle_cores and enabled through update_idle_core() above.
7288  */
7289 static int select_idle_core(struct task_struct *p, int core, struct cpumask *cpus, int *idle_cpu)
7290 {
7291         bool idle = true;
7292         int cpu;
7293
7294         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
7295                 if (!available_idle_cpu(cpu)) {
7296                         idle = false;
7297                         if (*idle_cpu == -1) {
7298                                 if (sched_idle_cpu(cpu) && cpumask_test_cpu(cpu, cpus)) {
7299                                         *idle_cpu = cpu;
7300                                         break;
7301                                 }
7302                                 continue;
7303                         }
7304                         break;
7305                 }
7306                 if (*idle_cpu == -1 && cpumask_test_cpu(cpu, cpus))
7307                         *idle_cpu = cpu;
7308         }
7309
7310         if (idle)
7311                 return core;
7312
7313         cpumask_andnot(cpus, cpus, cpu_smt_mask(core));
7314         return -1;
7315 }
7316
7317 /*
7318  * Scan the local SMT mask for idle CPUs.
7319  */
7320 static int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
7321 {
7322         int cpu;
7323
7324         for_each_cpu_and(cpu, cpu_smt_mask(target), p->cpus_ptr) {
7325                 if (cpu == target)
7326                         continue;
7327                 /*
7328                  * Check if the CPU is in the LLC scheduling domain of @target.
7329                  * Due to isolcpus, there is no guarantee that all the siblings are in the domain.
7330                  */
7331                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sched_domain_span(sd)))
7332                         continue;
7333                 if (available_idle_cpu(cpu) || sched_idle_cpu(cpu))
7334                         return cpu;
7335         }
7336
7337         return -1;
7338 }
7339
7340 #else /* CONFIG_SCHED_SMT */
7341
7342 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
7343 {
7344 }
7345
7346 static inline bool test_idle_cores(int cpu)
7347 {
7348         return false;
7349 }
7350
7351 static inline int select_idle_core(struct task_struct *p, int core, struct cpumask *cpus, int *idle_cpu)
7352 {
7353         return __select_idle_cpu(core, p);
7354 }
7355
7356 static inline int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
7357 {
7358         return -1;
7359 }
7360
7361 #endif /* CONFIG_SCHED_SMT */
7362
7363 /*
7364  * Scan the LLC domain for idle CPUs; this is dynamically regulated by
7365  * comparing the average scan cost (tracked in sd->avg_scan_cost) against the
7366  * average idle time for this rq (as found in rq->avg_idle).
7367  */
7368 static int select_idle_cpu(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, bool has_idle_core, int target)
7369 {
7370         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_rq_mask);
7371         int i, cpu, idle_cpu = -1, nr = INT_MAX;
7372         struct sched_domain_shared *sd_share;
7373
7374         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr);
7375
7376         if (sched_feat(SIS_UTIL)) {
7377                 sd_share = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, target));
7378                 if (sd_share) {
7379                         /* because !--nr is the condition to stop scan */
7380                         nr = READ_ONCE(sd_share->nr_idle_scan) + 1;
7381                         /* overloaded LLC is unlikely to have idle cpu/core */
7382                         if (nr == 1)
7383                                 return -1;
7384                 }
7385         }
7386
7387         if (static_branch_unlikely(&sched_cluster_active)) {
7388                 struct sched_group *sg = sd->groups;
7389
7390                 if (sg->flags & SD_CLUSTER) {
7391                         for_each_cpu_wrap(cpu, sched_group_span(sg), target + 1) {
7392                                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, cpus))
7393                                         continue;
7394
7395                                 if (has_idle_core) {
7396                                         i = select_idle_core(p, cpu, cpus, &idle_cpu);
7397                                         if ((unsigned int)i < nr_cpumask_bits)
7398                                                 return i;
7399                                 } else {
7400                                         if (--nr <= 0)
7401                                                 return -1;
7402                                         idle_cpu = __select_idle_cpu(cpu, p);
7403                                         if ((unsigned int)idle_cpu < nr_cpumask_bits)
7404                                                 return idle_cpu;
7405                                 }
7406                         }
7407                         cpumask_andnot(cpus, cpus, sched_group_span(sg));
7408                 }
7409         }
7410
7411         for_each_cpu_wrap(cpu, cpus, target + 1) {
7412                 if (has_idle_core) {
7413                         i = select_idle_core(p, cpu, cpus, &idle_cpu);
7414                         if ((unsigned int)i < nr_cpumask_bits)
7415                                 return i;
7416
7417                 } else {
7418                         if (--nr <= 0)
7419                                 return -1;
7420                         idle_cpu = __select_idle_cpu(cpu, p);
7421                         if ((unsigned int)idle_cpu < nr_cpumask_bits)
7422                                 break;
7423                 }
7424         }
7425
7426         if (has_idle_core)
7427                 set_idle_cores(target, false);
7428
7429         return idle_cpu;
7430 }
7431
7432 /*
7433  * Scan the asym_capacity domain for idle CPUs; pick the first idle one on which
7434  * the task fits. If no CPU is big enough, but there are idle ones, try to
7435  * maximize capacity.
7436  */
7437 static int
7438 select_idle_capacity(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
7439 {
7440         unsigned long task_util, util_min, util_max, best_cap = 0;
7441         int fits, best_fits = 0;
7442         int cpu, best_cpu = -1;
7443         struct cpumask *cpus;
7444
7445         cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_rq_mask);
7446         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr);
7447
7448         task_util = task_util_est(p);
7449         util_min = uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MIN);
7450         util_max = uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MAX);
7451
7452         for_each_cpu_wrap(cpu, cpus, target) {
7453                 unsigned long cpu_cap = capacity_of(cpu);
7454
7455                 if (!available_idle_cpu(cpu) && !sched_idle_cpu(cpu))
7456                         continue;
7457
7458                 fits = util_fits_cpu(task_util, util_min, util_max, cpu);
7459
7460                 /* This CPU fits with all requirements */
7461                 if (fits > 0)
7462                         return cpu;
7463                 /*
7464                  * Only the min performance hint (i.e. uclamp_min) doesn't fit.
7465                  * Look for the CPU with best capacity.
7466                  */
7467                 else if (fits < 0)
7468                         cpu_cap = arch_scale_cpu_capacity(cpu) - thermal_load_avg(cpu_rq(cpu));
7469
7470                 /*
7471                  * First, select CPU which fits better (-1 being better than 0).
7472                  * Then, select the one with best capacity at same level.
7473                  */
7474                 if ((fits < best_fits) ||
7475                     ((fits == best_fits) && (cpu_cap > best_cap))) {
7476                         best_cap = cpu_cap;
7477                         best_cpu = cpu;
7478                         best_fits = fits;
7479                 }
7480         }
7481
7482         return best_cpu;
7483 }
7484
7485 static inline bool asym_fits_cpu(unsigned long util,
7486                                  unsigned long util_min,
7487                                  unsigned long util_max,
7488                                  int cpu)
7489 {
7490         if (sched_asym_cpucap_active())
7491                 /*
7492                  * Return true only if the cpu fully fits the task requirements
7493                  * which include the utilization and the performance hints.
7494                  */
7495                 return (util_fits_cpu(util, util_min, util_max, cpu) > 0);
7496
7497         return true;
7498 }
7499
7500 /*
7501  * Try and locate an idle core/thread in the LLC cache domain.
7502  */
7503 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
7504 {
7505         bool has_idle_core = false;
7506         struct sched_domain *sd;
7507         unsigned long task_util, util_min, util_max;
7508         int i, recent_used_cpu, prev_aff = -1;
7509
7510         /*
7511          * On asymmetric system, update task utilization because we will check
7512          * that the task fits with cpu's capacity.
7513          */
7514         if (sched_asym_cpucap_active()) {
7515                 sync_entity_load_avg(&p->se);
7516                 task_util = task_util_est(p);
7517                 util_min = uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MIN);
7518                 util_max = uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MAX);
7519         }
7520
7521         /*
7522          * per-cpu select_rq_mask usage
7523          */
7524         lockdep_assert_irqs_disabled();
7525
7526         if ((available_idle_cpu(target) || sched_idle_cpu(target)) &&
7527             asym_fits_cpu(task_util, util_min, util_max, target))
7528                 return target;
7529
7530         /*
7531          * If the previous CPU is cache affine and idle, don't be stupid:
7532          */
7533         if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) &&
7534             (available_idle_cpu(prev) || sched_idle_cpu(prev)) &&
7535             asym_fits_cpu(task_util, util_min, util_max, prev)) {
7536
7537                 if (!static_branch_unlikely(&sched_cluster_active) ||
7538                     cpus_share_resources(prev, target))
7539                         return prev;
7540
7541                 prev_aff = prev;
7542         }
7543
7544         /*
7545          * Allow a per-cpu kthread to stack with the wakee if the
7546          * kworker thread and the tasks previous CPUs are the same.
7547          * The assumption is that the wakee queued work for the
7548          * per-cpu kthread that is now complete and the wakeup is
7549          * essentially a sync wakeup. An obvious example of this
7550          * pattern is IO completions.
7551          */
7552         if (is_per_cpu_kthread(current) &&
7553             in_task() &&
7554             prev == smp_processor_id() &&
7555             this_rq()->nr_running <= 1 &&
7556             asym_fits_cpu(task_util, util_min, util_max, prev)) {
7557                 return prev;
7558         }
7559
7560         /* Check a recently used CPU as a potential idle candidate: */
7561         recent_used_cpu = p->recent_used_cpu;
7562         p->recent_used_cpu = prev;
7563         if (recent_used_cpu != prev &&
7564             recent_used_cpu != target &&
7565             cpus_share_cache(recent_used_cpu, target) &&
7566             (available_idle_cpu(recent_used_cpu) || sched_idle_cpu(recent_used_cpu)) &&
7567             cpumask_test_cpu(recent_used_cpu, p->cpus_ptr) &&
7568             asym_fits_cpu(task_util, util_min, util_max, recent_used_cpu)) {
7569
7570                 if (!static_branch_unlikely(&sched_cluster_active) ||
7571                     cpus_share_resources(recent_used_cpu, target))
7572                         return recent_used_cpu;
7573
7574         } else {
7575                 recent_used_cpu = -1;
7576         }
7577
7578         /*
7579          * For asymmetric CPU capacity systems, our domain of interest is
7580          * sd_asym_cpucapacity rather than sd_llc.
7581          */
7582         if (sched_asym_cpucap_active()) {
7583                 sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_cpucapacity, target));
7584                 /*
7585                  * On an asymmetric CPU capacity system where an exclusive
7586                  * cpuset defines a symmetric island (i.e. one unique
7587                  * capacity_orig value through the cpuset), the key will be set
7588                  * but the CPUs within that cpuset will not have a domain with
7589                  * SD_ASYM_CPUCAPACITY. These should follow the usual symmetric
7590                  * capacity path.
7591                  */
7592                 if (sd) {
7593                         i = select_idle_capacity(p, sd, target);
7594                         return ((unsigned)i < nr_cpumask_bits) ? i : target;
7595                 }
7596         }
7597
7598         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
7599         if (!sd)
7600                 return target;
7601
7602         if (sched_smt_active()) {
7603                 has_idle_core = test_idle_cores(target);
7604
7605                 if (!has_idle_core && cpus_share_cache(prev, target)) {
7606                         i = select_idle_smt(p, sd, prev);
7607                         if ((unsigned int)i < nr_cpumask_bits)
7608                                 return i;
7609                 }
7610         }
7611
7612         i = select_idle_cpu(p, sd, has_idle_core, target);
7613         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
7614                 return i;
7615
7616         /*
7617          * For cluster machines which have lower sharing cache like L2 or
7618          * LLC Tag, we tend to find an idle CPU in the target's cluster
7619          * first. But prev_cpu or recent_used_cpu may also be a good candidate,
7620          * use them if possible when no idle CPU found in select_idle_cpu().
7621          */
7622         if ((unsigned int)prev_aff < nr_cpumask_bits)
7623                 return prev_aff;
7624         if ((unsigned int)recent_used_cpu < nr_cpumask_bits)
7625                 return recent_used_cpu;
7626
7627         return target;
7628 }
7629
7630 /**
7631  * cpu_util() - Estimates the amount of CPU capacity used by CFS tasks.
7632  * @cpu: the CPU to get the utilization for
7633  * @p: task for which the CPU utilization should be predicted or NULL
7634  * @dst_cpu: CPU @p migrates to, -1 if @p moves from @cpu or @p == NULL
7635  * @boost: 1 to enable boosting, otherwise 0
7636  *
7637  * The unit of the return value must be the same as the one of CPU capacity
7638  * so that CPU utilization can be compared with CPU capacity.
7639  *
7640  * CPU utilization is the sum of running time of runnable tasks plus the
7641  * recent utilization of currently non-runnable tasks on that CPU.
7642  * It represents the amount of CPU capacity currently used by CFS tasks in
7643  * the range [0..max CPU capacity] with max CPU capacity being the CPU
7644  * capacity at f_max.
7645  *
7646  * The estimated CPU utilization is defined as the maximum between CPU
7647  * utilization and sum of the estimated utilization of the currently
7648  * runnable tasks on that CPU. It preserves a utilization "snapshot" of
7649  * previously-executed tasks, which helps better deduce how busy a CPU will
7650  * be when a long-sleeping task wakes up. The contribution to CPU utilization
7651  * of such a task would be significantly decayed at this point of time.
7652  *
7653  * Boosted CPU utilization is defined as max(CPU runnable, CPU utilization).
7654  * CPU contention for CFS tasks can be detected by CPU runnable > CPU
7655  * utilization. Boosting is implemented in cpu_util() so that internal
7656  * users (e.g. EAS) can use it next to external users (e.g. schedutil),
7657  * latter via cpu_util_cfs_boost().
7658  *
7659  * CPU utilization can be higher than the current CPU capacity
7660  * (f_curr/f_max * max CPU capacity) or even the max CPU capacity because
7661  * of rounding errors as well as task migrations or wakeups of new tasks.
7662  * CPU utilization has to be capped to fit into the [0..max CPU capacity]
7663  * range. Otherwise a group of CPUs (CPU0 util = 121% + CPU1 util = 80%)
7664  * could be seen as over-utilized even though CPU1 has 20% of spare CPU
7665  * capacity. CPU utilization is allowed to overshoot current CPU capacity
7666  * though since this is useful for predicting the CPU capacity required
7667  * after task migrations (scheduler-driven DVFS).
7668  *
7669  * Return: (Boosted) (estimated) utilization for the specified CPU.
7670  */
7671 static unsigned long
7672 cpu_util(int cpu, struct task_struct *p, int dst_cpu, int boost)
7673 {
7674         struct cfs_rq *cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
7675         unsigned long util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
7676         unsigned long runnable;
7677
7678         if (boost) {
7679                 runnable = READ_ONCE(cfs_rq->avg.runnable_avg);
7680                 util = max(util, runnable);
7681         }
7682
7683         /*
7684          * If @dst_cpu is -1 or @p migrates from @cpu to @dst_cpu remove its
7685          * contribution. If @p migrates from another CPU to @cpu add its
7686          * contribution. In all the other cases @cpu is not impacted by the
7687          * migration so its util_avg is already correct.
7688          */
7689         if (p && task_cpu(p) == cpu && dst_cpu != cpu)
7690                 lsub_positive(&util, task_util(p));
7691         else if (p && task_cpu(p) != cpu && dst_cpu == cpu)
7692                 util += task_util(p);
7693
7694         if (sched_feat(UTIL_EST)) {
7695                 unsigned long util_est;
7696
7697                 util_est = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est);
7698
7699                 /*
7700                  * During wake-up @p isn't enqueued yet and doesn't contribute
7701                  * to any cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_est.
7702                  * If @dst_cpu == @cpu add it to "simulate" cpu_util after @p
7703                  * has been enqueued.
7704                  *
7705                  * During exec (@dst_cpu = -1) @p is enqueued and does
7706                  * contribute to cpu_rq(cpu)->cfs.util_est.
7707                  * Remove it to "simulate" cpu_util without @p's contribution.
7708                  *
7709                  * Despite the task_on_rq_queued(@p) check there is still a
7710                  * small window for a possible race when an exec
7711                  * select_task_rq_fair() races with LB's detach_task().
7712                  *
7713                  *   detach_task()
7714                  *     deactivate_task()
7715                  *       p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
7716                  *       -------------------------------- A
7717                  *       dequeue_task()                    \
7718                  *         dequeue_task_fair()              + Race Time
7719                  *           util_est_dequeue()            /
7720                  *       -------------------------------- B
7721                  *
7722                  * The additional check "current == p" is required to further
7723                  * reduce the race window.
7724                  */
7725                 if (dst_cpu == cpu)
7726                         util_est += _task_util_est(p);
7727                 else if (p && unlikely(task_on_rq_queued(p) || current == p))
7728                         lsub_positive(&util_est, _task_util_est(p));
7729
7730                 util = max(util, util_est);
7731         }
7732
7733         return min(util, arch_scale_cpu_capacity(cpu));
7734 }
7735
7736 unsigned long cpu_util_cfs(int cpu)
7737 {
7738         return cpu_util(cpu, NULL, -1, 0);
7739 }
7740
7741 unsigned long cpu_util_cfs_boost(int cpu)
7742 {
7743         return cpu_util(cpu, NULL, -1, 1);
7744 }
7745
7746 /*
7747  * cpu_util_without: compute cpu utilization without any contributions from *p
7748  * @cpu: the CPU which utilization is requested
7749  * @p: the task which utilization should be discounted
7750  *
7751  * The utilization of a CPU is defined by the utilization of tasks currently
7752  * enqueued on that CPU as well as tasks which are currently sleeping after an
7753  * execution on that CPU.
7754  *
7755  * This method returns the utilization of the specified CPU by discounting the
7756  * utilization of the specified task, whenever the task is currently
7757  * contributing to the CPU utilization.
7758  */
7759 static unsigned long cpu_util_without(int cpu, struct task_struct *p)
7760 {
7761         /* Task has no contribution or is new */
7762         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
7763                 p = NULL;
7764
7765         return cpu_util(cpu, p, -1, 0);
7766 }
7767
7768 /*
7769  * energy_env - Utilization landscape for energy estimation.
7770  * @task_busy_time: Utilization contribution by the task for which we test the
7771  *                  placement. Given by eenv_task_busy_time().
7772  * @pd_busy_time:   Utilization of the whole perf domain without the task
7773  *                  contribution. Given by eenv_pd_busy_time().
7774  * @cpu_cap:        Maximum CPU capacity for the perf domain.
7775  * @pd_cap:         Entire perf domain capacity. (pd->nr_cpus * cpu_cap).
7776  */
7777 struct energy_env {
7778         unsigned long task_busy_time;
7779         unsigned long pd_busy_time;
7780         unsigned long cpu_cap;
7781         unsigned long pd_cap;
7782 };
7783
7784 /*
7785  * Compute the task busy time for compute_energy(). This time cannot be
7786  * injected directly into effective_cpu_util() because of the IRQ scaling.
7787  * The latter only makes sense with the most recent CPUs where the task has
7788  * run.
7789  */
7790 static inline void eenv_task_busy_time(struct energy_env *eenv,
7791                                        struct task_struct *p, int prev_cpu)
7792 {
7793         unsigned long busy_time, max_cap = arch_scale_cpu_capacity(prev_cpu);
7794         unsigned long irq = cpu_util_irq(cpu_rq(prev_cpu));
7795
7796         if (unlikely(irq >= max_cap))
7797                 busy_time = max_cap;
7798         else
7799                 busy_time = scale_irq_capacity(task_util_est(p), irq, max_cap);
7800
7801         eenv->task_busy_time = busy_time;
7802 }
7803
7804 /*
7805  * Compute the perf_domain (PD) busy time for compute_energy(). Based on the
7806  * utilization for each @pd_cpus, it however doesn't take into account
7807  * clamping since the ratio (utilization / cpu_capacity) is already enough to
7808  * scale the EM reported power consumption at the (eventually clamped)
7809  * cpu_capacity.
7810  *
7811  * The contribution of the task @p for which we want to estimate the
7812  * energy cost is removed (by cpu_util()) and must be calculated
7813  * separately (see eenv_task_busy_time). This ensures:
7814  *
7815  *   - A stable PD utilization, no matter which CPU of that PD we want to place
7816  *     the task on.
7817  *
7818  *   - A fair comparison between CPUs as the task contribution (task_util())
7819  *     will always be the same no matter which CPU utilization we rely on
7820  *     (util_avg or util_est).
7821  *
7822  * Set @eenv busy time for the PD that spans @pd_cpus. This busy time can't
7823  * exceed @eenv->pd_cap.
7824  */
7825 static inline void eenv_pd_busy_time(struct energy_env *eenv,
7826                                      struct cpumask *pd_cpus,
7827                                      struct task_struct *p)
7828 {
7829         unsigned long busy_time = 0;
7830         int cpu;
7831
7832         for_each_cpu(cpu, pd_cpus) {
7833                 unsigned long util = cpu_util(cpu, p, -1, 0);
7834
7835                 busy_time += effective_cpu_util(cpu, util, NULL, NULL);
7836         }
7837
7838         eenv->pd_busy_time = min(eenv->pd_cap, busy_time);
7839 }
7840
7841 /*
7842  * Compute the maximum utilization for compute_energy() when the task @p
7843  * is placed on the cpu @dst_cpu.
7844  *
7845  * Returns the maximum utilization among @eenv->cpus. This utilization can't
7846  * exceed @eenv->cpu_cap.
7847  */
7848 static inline unsigned long
7849 eenv_pd_max_util(struct energy_env *eenv, struct cpumask *pd_cpus,
7850                  struct task_struct *p, int dst_cpu)
7851 {
7852         unsigned long max_util = 0;
7853         int cpu;
7854
7855         for_each_cpu(cpu, pd_cpus) {
7856                 struct task_struct *tsk = (cpu == dst_cpu) ? p : NULL;
7857                 unsigned long util = cpu_util(cpu, p, dst_cpu, 1);
7858                 unsigned long eff_util, min, max;
7859
7860                 /*
7861                  * Performance domain frequency: utilization clamping
7862                  * must be considered since it affects the selection
7863                  * of the performance domain frequency.
7864                  * NOTE: in case RT tasks are running, by default the
7865                  * FREQUENCY_UTIL's utilization can be max OPP.
7866                  */
7867                 eff_util = effective_cpu_util(cpu, util, &min, &max);
7868
7869                 /* Task's uclamp can modify min and max value */
7870                 if (tsk && uclamp_is_used()) {
7871                         min = max(min, uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MIN));
7872
7873                         /*
7874                          * If there is no active max uclamp constraint,
7875                          * directly use task's one, otherwise keep max.
7876                          */
7877                         if (uclamp_rq_is_idle(cpu_rq(cpu)))
7878                                 max = uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MAX);
7879                         else
7880                                 max = max(max, uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MAX));
7881                 }
7882
7883                 eff_util = sugov_effective_cpu_perf(cpu, eff_util, min, max);
7884                 max_util = max(max_util, eff_util);
7885         }
7886
7887         return min(max_util, eenv->cpu_cap);
7888 }
7889
7890 /*
7891  * compute_energy(): Use the Energy Model to estimate the energy that @pd would
7892  * consume for a given utilization landscape @eenv. When @dst_cpu < 0, the task
7893  * contribution is ignored.
7894  */
7895 static inline unsigned long
7896 compute_energy(struct energy_env *eenv, struct perf_domain *pd,
7897                struct cpumask *pd_cpus, struct task_struct *p, int dst_cpu)
7898 {
7899         unsigned long max_util = eenv_pd_max_util(eenv, pd_cpus, p, dst_cpu);
7900         unsigned long busy_time = eenv->pd_busy_time;
7901         unsigned long energy;
7902
7903         if (dst_cpu >= 0)
7904                 busy_time = min(eenv->pd_cap, busy_time + eenv->task_busy_time);
7905
7906         energy = em_cpu_energy(pd->em_pd, max_util, busy_time, eenv->cpu_cap);
7907
7908         trace_sched_compute_energy_tp(p, dst_cpu, energy, max_util, busy_time);
7909
7910         return energy;
7911 }
7912
7913 /*
7914  * find_energy_efficient_cpu(): Find most energy-efficient target CPU for the
7915  * waking task. find_energy_efficient_cpu() looks for the CPU with maximum
7916  * spare capacity in each performance domain and uses it as a potential
7917  * candidate to execute the task. Then, it uses the Energy Model to figure
7918  * out which of the CPU candidates is the most energy-efficient.
7919  *
7920  * The rationale for this heuristic is as follows. In a performance domain,
7921  * all the most energy efficient CPU candidates (according to the Energy
7922  * Model) are those for which we'll request a low frequency. When there are
7923  * several CPUs for which the frequency request will be the same, we don't
7924  * have enough data to break the tie between them, because the Energy Model
7925  * only includes active power costs. With this model, if we assume that
7926  * frequency requests follow utilization (e.g. using schedutil), the CPU with
7927  * the maximum spare capacity in a performance domain is guaranteed to be among
7928  * the best candidates of the performance domain.
7929  *
7930  * In practice, it could be preferable from an energy standpoint to pack
7931  * small tasks on a CPU in order to let other CPUs go in deeper idle states,
7932  * but that could also hurt our chances to go cluster idle, and we have no
7933  * ways to tell with the current Energy Model if this is actually a good
7934  * idea or not. So, find_energy_efficient_cpu() basically favors
7935  * cluster-packing, and spreading inside a cluster. That should at least be
7936  * a good thing for latency, and this is consistent with the idea that most
7937  * of the energy savings of EAS come from the asymmetry of the system, and
7938  * not so much from breaking the tie between identical CPUs. That's also the
7939  * reason why EAS is enabled in the topology code only for systems where
7940  * SD_ASYM_CPUCAPACITY is set.
7941  *
7942  * NOTE: Forkees are not accepted in the energy-aware wake-up path because
7943  * they don't have any useful utilization data yet and it's not possible to
7944  * forecast their impact on energy consumption. Consequently, they will be
7945  * placed by find_idlest_cpu() on the least loaded CPU, which might turn out
7946  * to be energy-inefficient in some use-cases. The alternative would be to
7947  * bias new tasks towards specific types of CPUs first, or to try to infer
7948  * their util_avg from the parent task, but those heuristics could hurt
7949  * other use-cases too. So, until someone finds a better way to solve this,
7950  * let's keep things simple by re-using the existing slow path.
7951  */
7952 static int find_energy_efficient_cpu(struct task_struct *p, int prev_cpu)
7953 {
7954         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_rq_mask);
7955         unsigned long prev_delta = ULONG_MAX, best_delta = ULONG_MAX;
7956         unsigned long p_util_min = uclamp_is_used() ? uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MIN) : 0;
7957         unsigned long p_util_max = uclamp_is_used() ? uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MAX) : 1024;
7958         struct root_domain *rd = this_rq()->rd;
7959         int cpu, best_energy_cpu, target = -1;
7960         int prev_fits = -1, best_fits = -1;
7961         unsigned long best_thermal_cap = 0;
7962         unsigned long prev_thermal_cap = 0;
7963         struct sched_domain *sd;
7964         struct perf_domain *pd;
7965         struct energy_env eenv;
7966
7967         rcu_read_lock();
7968         pd = rcu_dereference(rd->pd);
7969         if (!pd || READ_ONCE(rd->overutilized))
7970                 goto unlock;
7971
7972         /*
7973          * Energy-aware wake-up happens on the lowest sched_domain starting
7974          * from sd_asym_cpucapacity spanning over this_cpu and prev_cpu.
7975          */
7976         sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_asym_cpucapacity));
7977         while (sd && !cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(sd)))
7978                 sd = sd->parent;
7979         if (!sd)
7980                 goto unlock;
7981
7982         target = prev_cpu;
7983
7984         sync_entity_load_avg(&p->se);
7985         if (!task_util_est(p) && p_util_min == 0)
7986                 goto unlock;
7987
7988         eenv_task_busy_time(&eenv, p, prev_cpu);
7989
7990         for (; pd; pd = pd->next) {
7991                 unsigned long util_min = p_util_min, util_max = p_util_max;
7992                 unsigned long cpu_cap, cpu_thermal_cap, util;
7993                 long prev_spare_cap = -1, max_spare_cap = -1;
7994                 unsigned long rq_util_min, rq_util_max;
7995                 unsigned long cur_delta, base_energy;
7996                 int max_spare_cap_cpu = -1;
7997                 int fits, max_fits = -1;
7998
7999                 cpumask_and(cpus, perf_domain_span(pd), cpu_online_mask);
8000
8001                 if (cpumask_empty(cpus))
8002                         continue;
8003
8004                 /* Account thermal pressure for the energy estimation */
8005                 cpu = cpumask_first(cpus);
8006                 cpu_thermal_cap = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
8007                 cpu_thermal_cap -= arch_scale_thermal_pressure(cpu);
8008
8009                 eenv.cpu_cap = cpu_thermal_cap;
8010                 eenv.pd_cap = 0;
8011
8012                 for_each_cpu(cpu, cpus) {
8013                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8014
8015                         eenv.pd_cap += cpu_thermal_cap;
8016
8017                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, sched_domain_span(sd)))
8018                                 continue;
8019
8020                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
8021                                 continue;
8022
8023                         util = cpu_util(cpu, p, cpu, 0);
8024                         cpu_cap = capacity_of(cpu);
8025
8026                         /*
8027                          * Skip CPUs that cannot satisfy the capacity request.
8028                          * IOW, placing the task there would make the CPU
8029                          * overutilized. Take uclamp into account to see how
8030                          * much capacity we can get out of the CPU; this is
8031                          * aligned with sched_cpu_util().
8032                          */
8033                         if (uclamp_is_used() && !uclamp_rq_is_idle(rq)) {
8034                                 /*
8035                                  * Open code uclamp_rq_util_with() except for
8036                                  * the clamp() part. Ie: apply max aggregation
8037                                  * only. util_fits_cpu() logic requires to
8038                                  * operate on non clamped util but must use the
8039                                  * max-aggregated uclamp_{min, max}.
8040                                  */
8041                                 rq_util_min = uclamp_rq_get(rq, UCLAMP_MIN);
8042                                 rq_util_max = uclamp_rq_get(rq, UCLAMP_MAX);
8043
8044                                 util_min = max(rq_util_min, p_util_min);
8045                                 util_max = max(rq_util_max, p_util_max);
8046                         }
8047
8048                         fits = util_fits_cpu(util, util_min, util_max, cpu);
8049                         if (!fits)
8050                                 continue;
8051
8052                         lsub_positive(&cpu_cap, util);
8053
8054                         if (cpu == prev_cpu) {
8055                                 /* Always use prev_cpu as a candidate. */
8056                                 prev_spare_cap = cpu_cap;
8057                                 prev_fits = fits;
8058                         } else if ((fits > max_fits) ||
8059                                    ((fits == max_fits) && ((long)cpu_cap > max_spare_cap))) {
8060                                 /*
8061                                  * Find the CPU with the maximum spare capacity
8062                                  * among the remaining CPUs in the performance
8063                                  * domain.
8064                                  */
8065                                 max_spare_cap = cpu_cap;
8066                                 max_spare_cap_cpu = cpu;
8067                                 max_fits = fits;
8068                         }
8069                 }
8070
8071                 if (max_spare_cap_cpu < 0 && prev_spare_cap < 0)
8072                         continue;
8073
8074                 eenv_pd_busy_time(&eenv, cpus, p);
8075                 /* Compute the 'base' energy of the pd, without @p */
8076                 base_energy = compute_energy(&eenv, pd, cpus, p, -1);
8077
8078                 /* Evaluate the energy impact of using prev_cpu. */
8079                 if (prev_spare_cap > -1) {
8080                         prev_delta = compute_energy(&eenv, pd, cpus, p,
8081                                                     prev_cpu);
8082                         /* CPU utilization has changed */
8083                         if (prev_delta < base_energy)
8084                                 goto unlock;
8085                         prev_delta -= base_energy;
8086                         prev_thermal_cap = cpu_thermal_cap;
8087                         best_delta = min(best_delta, prev_delta);
8088                 }
8089
8090                 /* Evaluate the energy impact of using max_spare_cap_cpu. */
8091                 if (max_spare_cap_cpu >= 0 && max_spare_cap > prev_spare_cap) {
8092                         /* Current best energy cpu fits better */
8093                         if (max_fits < best_fits)
8094                                 continue;
8095
8096                         /*
8097                          * Both don't fit performance hint (i.e. uclamp_min)
8098                          * but best energy cpu has better capacity.
8099                          */
8100                         if ((max_fits < 0) &&
8101                             (cpu_thermal_cap <= best_thermal_cap))
8102                                 continue;
8103
8104                         cur_delta = compute_energy(&eenv, pd, cpus, p,
8105                                                    max_spare_cap_cpu);
8106                         /* CPU utilization has changed */
8107                         if (cur_delta < base_energy)
8108                                 goto unlock;
8109                         cur_delta -= base_energy;
8110
8111                         /*
8112                          * Both fit for the task but best energy cpu has lower
8113                          * energy impact.
8114                          */
8115                         if ((max_fits > 0) && (best_fits > 0) &&
8116                             (cur_delta >= best_delta))
8117                                 continue;
8118
8119                         best_delta = cur_delta;
8120                         best_energy_cpu = max_spare_cap_cpu;
8121                         best_fits = max_fits;
8122                         best_thermal_cap = cpu_thermal_cap;
8123                 }
8124         }
8125         rcu_read_unlock();
8126
8127         if ((best_fits > prev_fits) ||
8128             ((best_fits > 0) && (best_delta < prev_delta)) ||
8129             ((best_fits < 0) && (best_thermal_cap > prev_thermal_cap)))
8130                 target = best_energy_cpu;
8131
8132         return target;
8133
8134 unlock:
8135         rcu_read_unlock();
8136
8137         return target;
8138 }
8139
8140 /*
8141  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
8142  * that have the relevant SD flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
8143  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
8144  *
8145  * Balances load by selecting the idlest CPU in the idlest group, or under
8146  * certain conditions an idle sibling CPU if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
8147  *
8148  * Returns the target CPU number.
8149  */
8150 static int
8151 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int wake_flags)
8152 {
8153         int sync = (wake_flags & WF_SYNC) && !(current->flags & PF_EXITING);
8154         struct sched_domain *tmp, *sd = NULL;
8155         int cpu = smp_processor_id();
8156         int new_cpu = prev_cpu;
8157         int want_affine = 0;
8158         /* SD_flags and WF_flags share the first nibble */
8159         int sd_flag = wake_flags & 0xF;
8160
8161         /*
8162          * required for stable ->cpus_allowed
8163          */
8164         lockdep_assert_held(&p->pi_lock);
8165         if (wake_flags & WF_TTWU) {
8166                 record_wakee(p);
8167
8168                 if ((wake_flags & WF_CURRENT_CPU) &&
8169                     cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
8170                         return cpu;
8171
8172                 if (sched_energy_enabled()) {
8173                         new_cpu = find_energy_efficient_cpu(p, prev_cpu);
8174                         if (new_cpu >= 0)
8175                                 return new_cpu;
8176                         new_cpu = prev_cpu;
8177                 }
8178
8179                 want_affine = !wake_wide(p) && cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr);
8180         }
8181
8182         rcu_read_lock();
8183         for_each_domain(cpu, tmp) {
8184                 /*
8185                  * If both 'cpu' and 'prev_cpu' are part of this domain,
8186                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
8187                  */
8188                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
8189                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
8190                         if (cpu != prev_cpu)
8191                                 new_cpu = wake_affine(tmp, p, cpu, prev_cpu, sync);
8192
8193                         sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
8194                         break;
8195                 }
8196
8197                 /*
8198                  * Usually only true for WF_EXEC and WF_FORK, as sched_domains
8199                  * usually do not have SD_BALANCE_WAKE set. That means wakeup
8200                  * will usually go to the fast path.
8201                  */
8202                 if (tmp->flags & sd_flag)
8203                         sd = tmp;
8204                 else if (!want_affine)
8205                         break;
8206         }
8207
8208         if (unlikely(sd)) {
8209                 /* Slow path */
8210                 new_cpu = find_idlest_cpu(sd, p, cpu, prev_cpu, sd_flag);
8211         } else if (wake_flags & WF_TTWU) { /* XXX always ? */
8212                 /* Fast path */
8213                 new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
8214         }
8215         rcu_read_unlock();
8216
8217         return new_cpu;
8218 }
8219
8220 /*
8221  * Called immediately before a task is migrated to a new CPU; task_cpu(p) and
8222  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
8223  * previous CPU. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
8224  */
8225 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p, int new_cpu)
8226 {
8227         struct sched_entity *se = &p->se;
8228
8229         if (!task_on_rq_migrating(p)) {
8230                 remove_entity_load_avg(se);
8231
8232                 /*
8233                  * Here, the task's PELT values have been updated according to
8234                  * the current rq's clock. But if that clock hasn't been
8235                  * updated in a while, a substantial idle time will be missed,
8236                  * leading to an inflation after wake-up on the new rq.
8237                  *
8238                  * Estimate the missing time from the cfs_rq last_update_time
8239                  * and update sched_avg to improve the PELT continuity after
8240                  * migration.
8241                  */
8242                 migrate_se_pelt_lag(se);
8243         }
8244
8245         /* Tell new CPU we are migrated */
8246         se->avg.last_update_time = 0;
8247
8248         update_scan_period(p, new_cpu);
8249 }
8250
8251 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
8252 {
8253         remove_entity_load_avg(&p->se);
8254 }
8255
8256 static int
8257 balance_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
8258 {
8259         if (rq->nr_running)
8260                 return 1;
8261
8262         return newidle_balance(rq, rf) != 0;
8263 }
8264 #endif /* CONFIG_SMP */
8265
8266 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
8267 {
8268         for_each_sched_entity(se) {
8269                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
8270                         return;
8271                 if (se_is_idle(se))
8272                         return;
8273                 cfs_rq_of(se)->next = se;
8274         }
8275 }
8276
8277 /*
8278  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
8279  */
8280 static void check_preempt_wakeup_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
8281 {
8282         struct task_struct *curr = rq->curr;
8283         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
8284         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
8285         int cse_is_idle, pse_is_idle;
8286
8287         if (unlikely(se == pse))
8288                 return;
8289
8290         /*
8291          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
8292          * unconditionally wakeup_preempt() after an enqueue (which may have
8293          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
8294          * next-buddy nomination below.
8295          */
8296         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
8297                 return;
8298
8299         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && !(wake_flags & WF_FORK)) {
8300                 set_next_buddy(pse);
8301         }
8302
8303         /*
8304          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
8305          * wake up path.
8306          *
8307          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
8308          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
8309          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
8310          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
8311          * below.
8312          */
8313         if (test_tsk_need_resched(curr))
8314                 return;
8315
8316         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
8317         if (unlikely(task_has_idle_policy(curr)) &&
8318             likely(!task_has_idle_policy(p)))
8319                 goto preempt;
8320
8321         /*
8322          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
8323          * is driven by the tick):
8324          */
8325         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
8326                 return;
8327
8328         find_matching_se(&se, &pse);
8329         WARN_ON_ONCE(!pse);
8330
8331         cse_is_idle = se_is_idle(se);
8332         pse_is_idle = se_is_idle(pse);
8333
8334         /*
8335          * Preempt an idle group in favor of a non-idle group (and don't preempt
8336          * in the inverse case).
8337          */
8338         if (cse_is_idle && !pse_is_idle)
8339                 goto preempt;
8340         if (cse_is_idle != pse_is_idle)
8341                 return;
8342
8343         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8344         update_curr(cfs_rq);
8345
8346         /*
8347          * XXX pick_eevdf(cfs_rq) != se ?
8348          */
8349         if (pick_eevdf(cfs_rq) == pse)
8350                 goto preempt;
8351
8352         return;
8353
8354 preempt:
8355         resched_curr(rq);
8356 }
8357
8358 #ifdef CONFIG_SMP
8359 static struct task_struct *pick_task_fair(struct rq *rq)
8360 {
8361         struct sched_entity *se;
8362         struct cfs_rq *cfs_rq;
8363
8364 again:
8365         cfs_rq = &rq->cfs;
8366         if (!cfs_rq->nr_running)
8367                 return NULL;
8368
8369         do {
8370                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
8371
8372                 /* When we pick for a remote RQ, we'll not have done put_prev_entity() */
8373                 if (curr) {
8374                         if (curr->on_rq)
8375                                 update_curr(cfs_rq);
8376                         else
8377                                 curr = NULL;
8378
8379                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
8380                                 goto again;
8381                 }
8382
8383                 se = pick_next_entity(cfs_rq);
8384                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
8385         } while (cfs_rq);
8386
8387         return task_of(se);
8388 }
8389 #endif
8390
8391 struct task_struct *
8392 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
8393 {
8394         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
8395         struct sched_entity *se;
8396         struct task_struct *p;
8397         int new_tasks;
8398
8399 again:
8400         if (!sched_fair_runnable(rq))
8401                 goto idle;
8402
8403 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8404         if (!prev || prev->sched_class != &fair_sched_class)
8405                 goto simple;
8406
8407         /*
8408          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
8409          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
8410          *
8411          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
8412          * hierarchy, only change the part that actually changes.
8413          */
8414
8415         do {
8416                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
8417
8418                 /*
8419                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
8420                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
8421                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
8422                  * forget we've ever seen it.
8423                  */
8424                 if (curr) {
8425                         if (curr->on_rq)
8426                                 update_curr(cfs_rq);
8427                         else
8428                                 curr = NULL;
8429
8430                         /*
8431                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
8432                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
8433                          * Therefore the nr_running test will indeed
8434                          * be correct.
8435                          */
8436                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq))) {
8437                                 cfs_rq = &rq->cfs;
8438
8439                                 if (!cfs_rq->nr_running)
8440                                         goto idle;
8441
8442                                 goto simple;
8443                         }
8444                 }
8445
8446                 se = pick_next_entity(cfs_rq);
8447                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
8448         } while (cfs_rq);
8449
8450         p = task_of(se);
8451
8452         /*
8453          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
8454          * is a different task than we started out with, try and touch the
8455          * least amount of cfs_rqs.
8456          */
8457         if (prev != p) {
8458                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
8459
8460                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
8461                         int se_depth = se->depth;
8462                         int pse_depth = pse->depth;
8463
8464                         if (se_depth <= pse_depth) {
8465                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
8466                                 pse = parent_entity(pse);
8467                         }
8468                         if (se_depth >= pse_depth) {
8469                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
8470                                 se = parent_entity(se);
8471                         }
8472                 }
8473
8474                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
8475                 set_next_entity(cfs_rq, se);
8476         }
8477
8478         goto done;
8479 simple:
8480 #endif
8481         if (prev)
8482                 put_prev_task(rq, prev);
8483
8484         do {
8485                 se = pick_next_entity(cfs_rq);
8486                 set_next_entity(cfs_rq, se);
8487                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
8488         } while (cfs_rq);
8489
8490         p = task_of(se);
8491
8492 done: __maybe_unused;
8493 #ifdef CONFIG_SMP
8494         /*
8495          * Move the next running task to the front of
8496          * the list, so our cfs_tasks list becomes MRU
8497          * one.
8498          */
8499         list_move(&p->se.group_node, &rq->cfs_tasks);
8500 #endif
8501
8502         if (hrtick_enabled_fair(rq))
8503                 hrtick_start_fair(rq, p);
8504
8505         update_misfit_status(p, rq);
8506         sched_fair_update_stop_tick(rq, p);
8507
8508         return p;
8509
8510 idle:
8511         if (!rf)
8512                 return NULL;
8513
8514         new_tasks = newidle_balance(rq, rf);
8515
8516         /*
8517          * Because newidle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
8518          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
8519          * must re-start the pick_next_entity() loop.
8520          */
8521         if (new_tasks < 0)
8522                 return RETRY_TASK;
8523
8524         if (new_tasks > 0)
8525                 goto again;
8526
8527         /*
8528          * rq is about to be idle, check if we need to update the
8529          * lost_idle_time of clock_pelt
8530          */
8531         update_idle_rq_clock_pelt(rq);
8532
8533         return NULL;
8534 }
8535
8536 static struct task_struct *__pick_next_task_fair(struct rq *rq)
8537 {
8538         return pick_next_task_fair(rq, NULL, NULL);
8539 }
8540
8541 /*
8542  * Account for a descheduled task:
8543  */
8544 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
8545 {
8546         struct sched_entity *se = &prev->se;
8547         struct cfs_rq *cfs_rq;
8548
8549         for_each_sched_entity(se) {
8550                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8551                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
8552         }
8553 }
8554
8555 /*
8556  * sched_yield() is very simple
8557  */
8558 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
8559 {
8560         struct task_struct *curr = rq->curr;
8561         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
8562         struct sched_entity *se = &curr->se;
8563
8564         /*
8565          * Are we the only task in the tree?
8566          */
8567         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
8568                 return;
8569
8570         clear_buddies(cfs_rq, se);
8571
8572         update_rq_clock(rq);
8573         /*
8574          * Update run-time statistics of the 'current'.
8575          */
8576         update_curr(cfs_rq);
8577         /*
8578          * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
8579          * so we don't do microscopic update in schedule()
8580          * and double the fastpath cost.
8581          */
8582         rq_clock_skip_update(rq);
8583
8584         se->deadline += calc_delta_fair(se->slice, se);
8585 }
8586
8587 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8588 {
8589         struct sched_entity *se = &p->se;
8590
8591         /* throttled hierarchies are not runnable */
8592         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
8593                 return false;
8594
8595         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
8596         set_next_buddy(se);
8597
8598         yield_task_fair(rq);
8599
8600         return true;
8601 }
8602
8603 #ifdef CONFIG_SMP
8604 /**************************************************
8605  * Fair scheduling class load-balancing methods.
8606  *
8607  * BASICS
8608  *
8609  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
8610  * per-CPU scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
8611  * time to each task. This is expressed in the following equation:
8612  *
8613  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
8614  *
8615  * Where W_i,n is the n-th weight average for CPU i. The instantaneous weight
8616  * W_i,0 is defined as:
8617  *
8618  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
8619  *
8620  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on CPU i. This weight
8621  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
8622  *
8623  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
8624  * weight:
8625  *
8626  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
8627  *
8628  * C_i is the compute capacity of CPU i, typically it is the
8629  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
8630  * can also include other factors [XXX].
8631  *
8632  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
8633  * directly from (1):
8634  *
8635  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
8636  *
8637  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
8638  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
8639  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
8640  *
8641  * [XXX expand on:
8642  *     - infeasible weights;
8643  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
8644  *
8645  *
8646  * SCHED DOMAINS
8647  *
8648  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
8649  * for all i,j solution, we create a tree of CPUs that follows the hardware
8650  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
8651  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of CPUs going up the
8652  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
8653  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of CPUs in
8654  * the groups.
8655  *
8656  * This yields:
8657  *
8658  *     log_2 n     1     n
8659  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
8660  *     i = 0      2^i   2^i
8661  *                               `- size of each group
8662  *         |         |     `- number of CPUs doing load-balance
8663  *         |         `- freq
8664  *         `- sum over all levels
8665  *
8666  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
8667  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
8668  *
8669  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
8670  * to every other CPU in at most O(log n) steps:
8671  *
8672  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
8673  *
8674  *             log_2 n
8675  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
8676  *             k = 0
8677  *
8678  * And you'll find that:
8679  *
8680  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
8681  *
8682  * Showing there's indeed a path between every CPU in at most O(log n) steps.
8683  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
8684  * of:
8685  *
8686  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
8687  *
8688  *
8689  * WORK CONSERVING
8690  *
8691  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
8692  * balancing is more aggressive and has the newly idle CPU iterate up the domain
8693  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
8694  *
8695  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
8696  * time.
8697  *
8698  * [XXX more?]
8699  *
8700  *
8701  * CGROUPS
8702  *
8703  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
8704  *
8705  *                                s_k,i
8706  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
8707  *                                 S_k
8708  *
8709  * Where
8710  *
8711  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
8712  *
8713  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on CPU i.
8714  *
8715  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
8716  * property.
8717  *
8718  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
8719  *      rewrite all of this once again.]
8720  */
8721
8722 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
8723
8724 enum fbq_type { regular, remote, all };
8725
8726 /*
8727  * 'group_type' describes the group of CPUs at the moment of load balancing.
8728  *
8729  * The enum is ordered by pulling priority, with the group with lowest priority
8730  * first so the group_type can simply be compared when selecting the busiest
8731  * group. See update_sd_pick_busiest().
8732  */
8733 enum group_type {
8734         /* The group has spare capacity that can be used to run more tasks.  */
8735         group_has_spare = 0,
8736         /*
8737          * The group is fully used and the tasks don't compete for more CPU
8738          * cycles. Nevertheless, some tasks might wait before running.
8739          */
8740         group_fully_busy,
8741         /*
8742          * One task doesn't fit with CPU's capacity and must be migrated to a
8743          * more powerful CPU.
8744          */
8745         group_misfit_task,
8746         /*
8747          * Balance SMT group that's fully busy. Can benefit from migration
8748          * a task on SMT with busy sibling to another CPU on idle core.
8749          */
8750         group_smt_balance,
8751         /*
8752          * SD_ASYM_PACKING only: One local CPU with higher capacity is available,
8753          * and the task should be migrated to it instead of running on the
8754          * current CPU.
8755          */
8756         group_asym_packing,
8757         /*
8758          * The tasks' affinity constraints previously prevented the scheduler
8759          * from balancing the load across the system.
8760          */
8761         group_imbalanced,
8762         /*
8763          * The CPU is overloaded and can't provide expected CPU cycles to all
8764          * tasks.
8765          */
8766         group_overloaded
8767 };
8768
8769 enum migration_type {
8770         migrate_load = 0,
8771         migrate_util,
8772         migrate_task,
8773         migrate_misfit
8774 };
8775
8776 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
8777 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
8778 #define LBF_DST_PINNED  0x04
8779 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
8780 #define LBF_ACTIVE_LB   0x10
8781
8782 struct lb_env {
8783         struct sched_domain     *sd;
8784
8785         struct rq               *src_rq;
8786         int                     src_cpu;
8787
8788         int                     dst_cpu;
8789         struct rq               *dst_rq;
8790
8791         struct cpumask          *dst_grpmask;
8792         int                     new_dst_cpu;
8793         enum cpu_idle_type      idle;
8794         long                    imbalance;
8795         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
8796         struct cpumask          *cpus;
8797
8798         unsigned int            flags;
8799
8800         unsigned int            loop;
8801         unsigned int            loop_break;
8802         unsigned int            loop_max;
8803
8804         enum fbq_type           fbq_type;
8805         enum migration_type     migration_type;
8806         struct list_head        tasks;
8807 };
8808
8809 /*
8810  * Is this task likely cache-hot:
8811  */
8812 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
8813 {
8814         s64 delta;
8815
8816         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
8817
8818         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
8819                 return 0;
8820
8821         if (unlikely(task_has_idle_policy(p)))
8822                 return 0;
8823
8824         /* SMT siblings share cache */
8825         if (env->sd->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY)
8826                 return 0;
8827
8828         /*
8829          * Buddy candidates are cache hot:
8830          */
8831         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
8832             (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next))
8833                 return 1;
8834
8835         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
8836                 return 1;
8837
8838         /*
8839          * Don't migrate task if the task's cookie does not match
8840          * with the destination CPU's core cookie.
8841          */
8842         if (!sched_core_cookie_match(cpu_rq(env->dst_cpu), p))
8843                 return 1;
8844
8845         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
8846                 return 0;
8847
8848         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
8849
8850         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
8851 }
8852
8853 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8854 /*
8855  * Returns 1, if task migration degrades locality
8856  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
8857  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
8858  */
8859 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
8860 {
8861         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
8862         unsigned long src_weight, dst_weight;
8863         int src_nid, dst_nid, dist;
8864
8865         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
8866                 return -1;
8867
8868         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
8869                 return -1;
8870
8871         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
8872         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
8873
8874         if (src_nid == dst_nid)
8875                 return -1;
8876
8877         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
8878         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
8879                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
8880                         return 1;
8881                 else
8882                         return -1;
8883         }
8884
8885         /* Encourage migration to the preferred node. */
8886         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
8887                 return 0;
8888
8889         /* Leaving a core idle is often worse than degrading locality. */
8890         if (env->idle == CPU_IDLE)
8891                 return -1;
8892
8893         dist = node_distance(src_nid, dst_nid);
8894         if (numa_group) {
8895                 src_weight = group_weight(p, src_nid, dist);
8896                 dst_weight = group_weight(p, dst_nid, dist);
8897         } else {
8898                 src_weight = task_weight(p, src_nid, dist);
8899                 dst_weight = task_weight(p, dst_nid, dist);
8900         }
8901
8902         return dst_weight < src_weight;
8903 }
8904
8905 #else
8906 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
8907                                              struct lb_env *env)
8908 {
8909         return -1;
8910 }
8911 #endif
8912
8913 /*
8914  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
8915  */
8916 static
8917 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
8918 {
8919         int tsk_cache_hot;
8920
8921         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
8922
8923         /*
8924          * We do not migrate tasks that are:
8925          * 1) throttled_lb_pair, or
8926          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_ptr, or
8927          * 3) running (obviously), or
8928          * 4) are cache-hot on their current CPU.
8929          */
8930         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
8931                 return 0;
8932
8933         /* Disregard pcpu kthreads; they are where they need to be. */
8934         if (kthread_is_per_cpu(p))
8935                 return 0;
8936
8937         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, p->cpus_ptr)) {
8938                 int cpu;
8939
8940                 schedstat_inc(p->stats.nr_failed_migrations_affine);
8941
8942                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
8943
8944                 /*
8945                  * Remember if this task can be migrated to any other CPU in
8946                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
8947                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
8948                  *
8949                  * Avoid computing new_dst_cpu
8950                  * - for NEWLY_IDLE
8951                  * - if we have already computed one in current iteration
8952                  * - if it's an active balance
8953                  */
8954                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE ||
8955                     env->flags & (LBF_DST_PINNED | LBF_ACTIVE_LB))
8956                         return 0;
8957
8958                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs: */
8959                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
8960                         if (cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr)) {
8961                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
8962                                 env->new_dst_cpu = cpu;
8963                                 break;
8964                         }
8965                 }
8966
8967                 return 0;
8968         }
8969
8970         /* Record that we found at least one task that could run on dst_cpu */
8971         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
8972
8973         if (task_on_cpu(env->src_rq, p)) {
8974                 schedstat_inc(p->stats.nr_failed_migrations_running);
8975                 return 0;
8976         }
8977
8978         /*
8979          * Aggressive migration if:
8980          * 1) active balance
8981          * 2) destination numa is preferred
8982          * 3) task is cache cold, or
8983          * 4) too many balance attempts have failed.
8984          */
8985         if (env->flags & LBF_ACTIVE_LB)
8986                 return 1;
8987
8988         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
8989         if (tsk_cache_hot == -1)
8990                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
8991
8992         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
8993             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
8994                 if (tsk_cache_hot == 1) {
8995                         schedstat_inc(env->sd->lb_hot_gained[env->idle]);
8996                         schedstat_inc(p->stats.nr_forced_migrations);
8997                 }
8998                 return 1;
8999         }
9000
9001         schedstat_inc(p->stats.nr_failed_migrations_hot);
9002         return 0;
9003 }
9004
9005 /*
9006  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
9007  */
9008 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
9009 {
9010         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
9011
9012         deactivate_task(env->src_rq, p, DEQUEUE_NOCLOCK);
9013         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
9014 }
9015
9016 /*
9017  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
9018  * part of active balancing operations within "domain".
9019  *
9020  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
9021  */
9022 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
9023 {
9024         struct task_struct *p;
9025
9026         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
9027
9028         list_for_each_entry_reverse(p,
9029                         &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
9030                 if (!can_migrate_task(p, env))
9031                         continue;
9032
9033                 detach_task(p, env);
9034
9035                 /*
9036                  * Right now, this is only the second place where
9037                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
9038                  * so we can safely collect stats here rather than
9039                  * inside detach_tasks().
9040                  */
9041                 schedstat_inc(env->sd->lb_gained[env->idle]);
9042                 return p;
9043         }
9044         return NULL;
9045 }
9046
9047 /*
9048  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance load/util/tasks from
9049  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
9050  *
9051  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
9052  */
9053 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
9054 {
9055         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
9056         unsigned long util, load;
9057         struct task_struct *p;
9058         int detached = 0;
9059
9060         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
9061
9062         /*
9063          * Source run queue has been emptied by another CPU, clear
9064          * LBF_ALL_PINNED flag as we will not test any task.
9065          */
9066         if (env->src_rq->nr_running <= 1) {
9067                 env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
9068                 return 0;
9069         }
9070
9071         if (env->imbalance <= 0)
9072                 return 0;
9073
9074         while (!list_empty(tasks)) {
9075                 /*
9076                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
9077                  * which could at worst lead to a livelock crash.
9078                  */
9079                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
9080                         break;
9081
9082                 env->loop++;
9083                 /*
9084                  * We've more or less seen every task there is, call it quits
9085                  * unless we haven't found any movable task yet.
9086                  */
9087                 if (env->loop > env->loop_max &&
9088                     !(env->flags & LBF_ALL_PINNED))
9089                         break;
9090
9091                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
9092                 if (env->loop > env->loop_break) {
9093                         env->loop_break += SCHED_NR_MIGRATE_BREAK;
9094                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
9095                         break;
9096                 }
9097
9098                 p = list_last_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
9099
9100                 if (!can_migrate_task(p, env))
9101                         goto next;
9102
9103                 switch (env->migration_type) {
9104                 case migrate_load:
9105                         /*
9106                          * Depending of the number of CPUs and tasks and the
9107                          * cgroup hierarchy, task_h_load() can return a null
9108                          * value. Make sure that env->imbalance decreases
9109                          * otherwise detach_tasks() will stop only after
9110                          * detaching up to loop_max tasks.
9111                          */
9112                         load = max_t(unsigned long, task_h_load(p), 1);
9113
9114                         if (sched_feat(LB_MIN) &&
9115                             load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
9116                                 goto next;
9117
9118                         /*
9119                          * Make sure that we don't migrate too much load.
9120                          * Nevertheless, let relax the constraint if
9121                          * scheduler fails to find a good waiting task to
9122                          * migrate.
9123                          */
9124                         if (shr_bound(load, env->sd->nr_balance_failed) > env->imbalance)
9125                                 goto next;
9126
9127                         env->imbalance -= load;
9128                         break;
9129
9130                 case migrate_util:
9131                         util = task_util_est(p);
9132
9133                         if (shr_bound(util, env->sd->nr_balance_failed) > env->imbalance)
9134                                 goto next;
9135
9136                         env->imbalance -= util;
9137                         break;
9138
9139                 case migrate_task:
9140                         env->imbalance--;
9141                         break;
9142
9143                 case migrate_misfit:
9144                         /* This is not a misfit task */
9145                         if (task_fits_cpu(p, env->src_cpu))
9146                                 goto next;
9147
9148                         env->imbalance = 0;
9149                         break;
9150                 }
9151
9152                 detach_task(p, env);
9153                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
9154
9155                 detached++;
9156
9157 #ifdef CONFIG_PREEMPTION
9158                 /*
9159                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
9160                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
9161                  * the critical section.
9162                  */
9163                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
9164                         break;
9165 #endif
9166
9167                 /*
9168                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
9169                  * load/util/tasks.
9170                  */
9171                 if (env->imbalance <= 0)
9172                         break;
9173
9174                 continue;
9175 next:
9176                 list_move(&p->se.group_node, tasks);
9177         }
9178
9179         /*
9180          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
9181          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
9182          * than inside detach_one_task().
9183          */
9184         schedstat_add(env->sd->lb_gained[env->idle], detached);
9185
9186         return detached;
9187 }
9188
9189 /*
9190  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
9191  */
9192 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
9193 {
9194         lockdep_assert_rq_held(rq);
9195
9196         WARN_ON_ONCE(task_rq(p) != rq);
9197         activate_task(rq, p, ENQUEUE_NOCLOCK);
9198         wakeup_preempt(rq, p, 0);
9199 }
9200
9201 /*
9202  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
9203  * its new rq.
9204  */
9205 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
9206 {
9207         struct rq_flags rf;
9208
9209         rq_lock(rq, &rf);
9210         update_rq_clock(rq);
9211         attach_task(rq, p);
9212         rq_unlock(rq, &rf);
9213 }
9214
9215 /*
9216  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
9217  * new rq.
9218  */
9219 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
9220 {
9221         struct list_head *tasks = &env->tasks;
9222         struct task_struct *p;
9223         struct rq_flags rf;
9224
9225         rq_lock(env->dst_rq, &rf);
9226         update_rq_clock(env->dst_rq);
9227
9228         while (!list_empty(tasks)) {
9229                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
9230                 list_del_init(&p->se.group_node);
9231
9232                 attach_task(env->dst_rq, p);
9233         }
9234
9235         rq_unlock(env->dst_rq, &rf);
9236 }
9237
9238 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9239 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq)
9240 {
9241         if (cfs_rq->avg.load_avg)
9242                 return true;
9243
9244         if (cfs_rq->avg.util_avg)
9245                 return true;
9246
9247         return false;
9248 }
9249
9250 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq)
9251 {
9252         if (READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg))
9253                 return true;
9254
9255         if (READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg))
9256                 return true;
9257
9258         if (thermal_load_avg(rq))
9259                 return true;
9260
9261 #ifdef CONFIG_HAVE_SCHED_AVG_IRQ
9262         if (READ_ONCE(rq->avg_irq.util_avg))
9263                 return true;
9264 #endif
9265
9266         return false;
9267 }
9268
9269 static inline void update_blocked_load_tick(struct rq *rq)
9270 {
9271         WRITE_ONCE(rq->last_blocked_load_update_tick, jiffies);
9272 }
9273
9274 static inline void update_blocked_load_status(struct rq *rq, bool has_blocked)
9275 {
9276         if (!has_blocked)
9277                 rq->has_blocked_load = 0;
9278 }
9279 #else
9280 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
9281 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq) { return false; }
9282 static inline void update_blocked_load_tick(struct rq *rq) {}
9283 static inline void update_blocked_load_status(struct rq *rq, bool has_blocked) {}
9284 #endif
9285
9286 static bool __update_blocked_others(struct rq *rq, bool *done)
9287 {
9288         const struct sched_class *curr_class;
9289         u64 now = rq_clock_pelt(rq);
9290         unsigned long thermal_pressure;
9291         bool decayed;
9292
9293         /*
9294          * update_load_avg() can call cpufreq_update_util(). Make sure that RT,
9295          * DL and IRQ signals have been updated before updating CFS.
9296          */
9297         curr_class = rq->curr->sched_class;
9298
9299         thermal_pressure = arch_scale_thermal_pressure(cpu_of(rq));
9300
9301         decayed = update_rt_rq_load_avg(now, rq, curr_class == &rt_sched_class) |
9302                   update_dl_rq_load_avg(now, rq, curr_class == &dl_sched_class) |
9303                   update_thermal_load_avg(rq_clock_thermal(rq), rq, thermal_pressure) |
9304                   update_irq_load_avg(rq, 0);
9305
9306         if (others_have_blocked(rq))
9307                 *done = false;
9308
9309         return decayed;
9310 }
9311
9312 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9313
9314 static bool __update_blocked_fair(struct rq *rq, bool *done)
9315 {
9316         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
9317         bool decayed = false;
9318         int cpu = cpu_of(rq);
9319
9320         /*
9321          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
9322          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
9323          */
9324         for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos) {
9325                 struct sched_entity *se;
9326
9327                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq)) {
9328                         update_tg_load_avg(cfs_rq);
9329
9330                         if (cfs_rq->nr_running == 0)
9331                                 update_idle_cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
9332
9333                         if (cfs_rq == &rq->cfs)
9334                                 decayed = true;
9335                 }
9336
9337                 /* Propagate pending load changes to the parent, if any: */
9338                 se = cfs_rq->tg->se[cpu];
9339                 if (se && !skip_blocked_update(se))
9340                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
9341
9342                 /*
9343                  * There can be a lot of idle CPU cgroups.  Don't let fully
9344                  * decayed cfs_rqs linger on the list.
9345                  */
9346                 if (cfs_rq_is_decayed(cfs_rq))
9347                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
9348
9349                 /* Don't need periodic decay once load/util_avg are null */
9350                 if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
9351                         *done = false;
9352         }
9353
9354         return decayed;
9355 }
9356
9357 /*
9358  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
9359  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
9360  * group is a fraction of its parents load.
9361  */
9362 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
9363 {
9364         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
9365         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
9366         unsigned long now = jiffies;
9367         unsigned long load;
9368
9369         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
9370                 return;
9371
9372         WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, NULL);
9373         for_each_sched_entity(se) {
9374                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9375                 WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, se);
9376                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
9377                         break;
9378         }
9379
9380         if (!se) {
9381                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
9382                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
9383         }
9384
9385         while ((se = READ_ONCE(cfs_rq->h_load_next)) != NULL) {
9386                 load = cfs_rq->h_load;
9387                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
9388                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
9389                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
9390                 cfs_rq->h_load = load;
9391                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
9392         }
9393 }
9394
9395 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
9396 {
9397         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
9398
9399         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
9400         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
9401                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
9402 }
9403 #else
9404 static bool __update_blocked_fair(struct rq *rq, bool *done)
9405 {
9406         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
9407         bool decayed;
9408
9409         decayed = update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq);
9410         if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
9411                 *done = false;
9412
9413         return decayed;
9414 }
9415
9416 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
9417 {
9418         return p->se.avg.load_avg;
9419 }
9420 #endif
9421
9422 static void update_blocked_averages(int cpu)
9423 {
9424         bool decayed = false, done = true;
9425         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9426         struct rq_flags rf;
9427
9428         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
9429         update_blocked_load_tick(rq);
9430         update_rq_clock(rq);
9431
9432         decayed |= __update_blocked_others(rq, &done);
9433         decayed |= __update_blocked_fair(rq, &done);
9434
9435         update_blocked_load_status(rq, !done);
9436         if (decayed)
9437                 cpufreq_update_util(rq, 0);
9438         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
9439 }
9440
9441 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
9442
9443 /*
9444  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
9445  */
9446 struct sg_lb_stats {
9447         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
9448         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
9449         unsigned long group_capacity;
9450         unsigned long group_util; /* Total utilization over the CPUs of the group */
9451         unsigned long group_runnable; /* Total runnable time over the CPUs of the group */
9452         unsigned int sum_nr_running; /* Nr of tasks running in the group */
9453         unsigned int sum_h_nr_running; /* Nr of CFS tasks running in the group */
9454         unsigned int idle_cpus;
9455         unsigned int group_weight;
9456         enum group_type group_type;
9457         unsigned int group_asym_packing; /* Tasks should be moved to preferred CPU */
9458         unsigned int group_smt_balance;  /* Task on busy SMT be moved */
9459         unsigned long group_misfit_task_load; /* A CPU has a task too big for its capacity */
9460 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9461         unsigned int nr_numa_running;
9462         unsigned int nr_preferred_running;
9463 #endif
9464 };
9465
9466 /*
9467  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
9468  *               during load balancing.
9469  */
9470 struct sd_lb_stats {
9471         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
9472         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
9473         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
9474         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
9475         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
9476         unsigned int prefer_sibling; /* tasks should go to sibling first */
9477
9478         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
9479         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
9480 };
9481
9482 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
9483 {
9484         /*
9485          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
9486          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
9487          * We must however set busiest_stat::group_type and
9488          * busiest_stat::idle_cpus to the worst busiest group because
9489          * update_sd_pick_busiest() reads these before assignment.
9490          */
9491         *sds = (struct sd_lb_stats){
9492                 .busiest = NULL,
9493                 .local = NULL,
9494                 .total_load = 0UL,
9495                 .total_capacity = 0UL,
9496                 .busiest_stat = {
9497                         .idle_cpus = UINT_MAX,
9498                         .group_type = group_has_spare,
9499                 },
9500         };
9501 }
9502
9503 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
9504 {
9505         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9506         unsigned long max = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
9507         unsigned long used, free;
9508         unsigned long irq;
9509
9510         irq = cpu_util_irq(rq);
9511
9512         if (unlikely(irq >= max))
9513                 return 1;
9514
9515         /*
9516          * avg_rt.util_avg and avg_dl.util_avg track binary signals
9517          * (running and not running) with weights 0 and 1024 respectively.
9518          * avg_thermal.load_avg tracks thermal pressure and the weighted
9519          * average uses the actual delta max capacity(load).
9520          */
9521         used = READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg);
9522         used += READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg);
9523         used += thermal_load_avg(rq);
9524
9525         if (unlikely(used >= max))
9526                 return 1;
9527
9528         free = max - used;
9529
9530         return scale_irq_capacity(free, irq, max);
9531 }
9532
9533 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
9534 {
9535         unsigned long capacity = scale_rt_capacity(cpu);
9536         struct sched_group *sdg = sd->groups;
9537
9538         if (!capacity)
9539                 capacity = 1;
9540
9541         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
9542         trace_sched_cpu_capacity_tp(cpu_rq(cpu));
9543
9544         sdg->sgc->capacity = capacity;
9545         sdg->sgc->min_capacity = capacity;
9546         sdg->sgc->max_capacity = capacity;
9547 }
9548
9549 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
9550 {
9551         struct sched_domain *child = sd->child;
9552         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
9553         unsigned long capacity, min_capacity, max_capacity;
9554         unsigned long interval;
9555
9556         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
9557         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
9558         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
9559
9560         if (!child) {
9561                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
9562                 return;
9563         }
9564
9565         capacity = 0;
9566         min_capacity = ULONG_MAX;
9567         max_capacity = 0;
9568
9569         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
9570                 /*
9571                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
9572                  * span the current group.
9573                  */
9574
9575                 for_each_cpu(cpu, sched_group_span(sdg)) {
9576                         unsigned long cpu_cap = capacity_of(cpu);
9577
9578                         capacity += cpu_cap;
9579                         min_capacity = min(cpu_cap, min_capacity);
9580                         max_capacity = max(cpu_cap, max_capacity);
9581                 }
9582         } else  {
9583                 /*
9584                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
9585                  * span the current group.
9586                  */
9587
9588                 group = child->groups;
9589                 do {
9590                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
9591
9592                         capacity += sgc->capacity;
9593                         min_capacity = min(sgc->min_capacity, min_capacity);
9594                         max_capacity = max(sgc->max_capacity, max_capacity);
9595                         group = group->next;
9596                 } while (group != child->groups);
9597         }
9598
9599         sdg->sgc->capacity = capacity;
9600         sdg->sgc->min_capacity = min_capacity;
9601         sdg->sgc->max_capacity = max_capacity;
9602 }
9603
9604 /*
9605  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
9606  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
9607  * Return true is the capacity is reduced
9608  */
9609 static inline int
9610 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
9611 {
9612         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
9613                                 (arch_scale_cpu_capacity(cpu_of(rq)) * 100));
9614 }
9615
9616 /*
9617  * Check whether a rq has a misfit task and if it looks like we can actually
9618  * help that task: we can migrate the task to a CPU of higher capacity, or
9619  * the task's current CPU is heavily pressured.
9620  */
9621 static inline int check_misfit_status(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
9622 {
9623         return rq->misfit_task_load &&
9624                 (arch_scale_cpu_capacity(rq->cpu) < rq->rd->max_cpu_capacity ||
9625                  check_cpu_capacity(rq, sd));
9626 }
9627
9628 /*
9629  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
9630  * groups is inadequate due to ->cpus_ptr constraints.
9631  *
9632  * Imagine a situation of two groups of 4 CPUs each and 4 tasks each with a
9633  * cpumask covering 1 CPU of the first group and 3 CPUs of the second group.
9634  * Something like:
9635  *
9636  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
9637  *              *     * * *
9638  *
9639  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
9640  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
9641  * cpu 3 and leave one of the CPUs in the second group unused.
9642  *
9643  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
9644  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
9645  * moving tasks due to affinity constraints.
9646  *
9647  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
9648  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
9649  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
9650  * to create an effective group imbalance.
9651  *
9652  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
9653  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
9654  * subtle and fragile situation.
9655  */
9656
9657 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
9658 {
9659         return group->sgc->imbalance;
9660 }
9661
9662 /*
9663  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
9664  * be used by some tasks.
9665  * We consider that a group has spare capacity if the number of task is
9666  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
9667  * available capacity for CFS tasks.
9668  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
9669  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
9670  * capacity in meaningful for the load balancer.
9671  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
9672  * any benefit for the load balance.
9673  */
9674 static inline bool
9675 group_has_capacity(unsigned int imbalance_pct, struct sg_lb_stats *sgs)
9676 {
9677         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
9678                 return true;
9679
9680         if ((sgs->group_capacity * imbalance_pct) <
9681                         (sgs->group_runnable * 100))
9682                 return false;
9683
9684         if ((sgs->group_capacity * 100) >
9685                         (sgs->group_util * imbalance_pct))
9686                 return true;
9687
9688         return false;
9689 }
9690
9691 /*
9692  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
9693  *  handle.
9694  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
9695  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
9696  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
9697  *  false.
9698  */
9699 static inline bool
9700 group_is_overloaded(unsigned int imbalance_pct, struct sg_lb_stats *sgs)
9701 {
9702         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
9703                 return false;
9704
9705         if ((sgs->group_capacity * 100) <
9706                         (sgs->group_util * imbalance_pct))
9707                 return true;
9708
9709         if ((sgs->group_capacity * imbalance_pct) <
9710                         (sgs->group_runnable * 100))
9711                 return true;
9712
9713         return false;
9714 }
9715
9716 static inline enum
9717 group_type group_classify(unsigned int imbalance_pct,
9718                           struct sched_group *group,
9719                           struct sg_lb_stats *sgs)
9720 {
9721         if (group_is_overloaded(imbalance_pct, sgs))
9722                 return group_overloaded;
9723
9724         if (sg_imbalanced(group))
9725                 return group_imbalanced;
9726
9727         if (sgs->group_asym_packing)
9728                 return group_asym_packing;
9729
9730         if (sgs->group_smt_balance)
9731                 return group_smt_balance;
9732
9733         if (sgs->group_misfit_task_load)
9734                 return group_misfit_task;
9735
9736         if (!group_has_capacity(imbalance_pct, sgs))
9737                 return group_fully_busy;
9738
9739         return group_has_spare;
9740 }
9741
9742 /**
9743  * sched_use_asym_prio - Check whether asym_packing priority must be used
9744  * @sd:         The scheduling domain of the load balancing
9745  * @cpu:        A CPU
9746  *
9747  * Always use CPU priority when balancing load between SMT siblings. When
9748  * balancing load between cores, it is not sufficient that @cpu is idle. Only
9749  * use CPU priority if the whole core is idle.
9750  *
9751  * Returns: True if the priority of @cpu must be followed. False otherwise.
9752  */
9753 static bool sched_use_asym_prio(struct sched_domain *sd, int cpu)
9754 {
9755         if (!sched_smt_active())
9756                 return true;
9757
9758         return sd->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY || is_core_idle(cpu);
9759 }
9760
9761 /**
9762  * sched_asym - Check if the destination CPU can do asym_packing load balance
9763  * @env:        The load balancing environment
9764  * @sds:        Load-balancing data with statistics of the local group
9765  * @sgs:        Load-balancing statistics of the candidate busiest group
9766  * @group:      The candidate busiest group
9767  *
9768  * @env::dst_cpu can do asym_packing if it has higher priority than the
9769  * preferred CPU of @group.
9770  *
9771  * SMT is a special case. If we are balancing load between cores, @env::dst_cpu
9772  * can do asym_packing balance only if all its SMT siblings are idle. Also, it
9773  * can only do it if @group is an SMT group and has exactly on busy CPU. Larger
9774  * imbalances in the number of CPUS are dealt with in find_busiest_group().
9775  *
9776  * If we are balancing load within an SMT core, or at PKG domain level, always
9777  * proceed.
9778  *
9779  * Return: true if @env::dst_cpu can do with asym_packing load balance. False
9780  * otherwise.
9781  */
9782 static inline bool
9783 sched_asym(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds,  struct sg_lb_stats *sgs,
9784            struct sched_group *group)
9785 {
9786         /* Ensure that the whole local core is idle, if applicable. */
9787         if (!sched_use_asym_prio(env->sd, env->dst_cpu))
9788                 return false;
9789
9790         /*
9791          * CPU priorities does not make sense for SMT cores with more than one
9792          * busy sibling.
9793          */
9794         if (group->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY) {
9795                 if (sgs->group_weight - sgs->idle_cpus != 1)
9796                         return false;
9797         }
9798
9799         return sched_asym_prefer(env->dst_cpu, group->asym_prefer_cpu);
9800 }
9801
9802 /* One group has more than one SMT CPU while the other group does not */
9803 static inline bool smt_vs_nonsmt_groups(struct sched_group *sg1,
9804                                     struct sched_group *sg2)
9805 {
9806         if (!sg1 || !sg2)
9807                 return false;
9808
9809         return (sg1->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY) !=
9810                 (sg2->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY);
9811 }
9812
9813 static inline bool smt_balance(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs,
9814                                struct sched_group *group)
9815 {
9816         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
9817                 return false;
9818
9819         /*
9820          * For SMT source group, it is better to move a task
9821          * to a CPU that doesn't have multiple tasks sharing its CPU capacity.
9822          * Note that if a group has a single SMT, SD_SHARE_CPUCAPACITY
9823          * will not be on.
9824          */
9825         if (group->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY &&
9826             sgs->sum_h_nr_running > 1)
9827                 return true;
9828
9829         return false;
9830 }
9831
9832 static inline long sibling_imbalance(struct lb_env *env,
9833                                     struct sd_lb_stats *sds,
9834                                     struct sg_lb_stats *busiest,
9835                                     struct sg_lb_stats *local)
9836 {
9837         int ncores_busiest, ncores_local;
9838         long imbalance;
9839
9840         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE || !busiest->sum_nr_running)
9841                 return 0;
9842
9843         ncores_busiest = sds->busiest->cores;
9844         ncores_local = sds->local->cores;
9845
9846         if (ncores_busiest == ncores_local) {
9847                 imbalance = busiest->sum_nr_running;
9848                 lsub_positive(&imbalance, local->sum_nr_running);
9849                 return imbalance;
9850         }
9851
9852         /* Balance such that nr_running/ncores ratio are same on both groups */
9853         imbalance = ncores_local * busiest->sum_nr_running;
9854         lsub_positive(&imbalance, ncores_busiest * local->sum_nr_running);
9855         /* Normalize imbalance and do rounding on normalization */
9856         imbalance = 2 * imbalance + ncores_local + ncores_busiest;
9857         imbalance /= ncores_local + ncores_busiest;
9858
9859         /* Take advantage of resource in an empty sched group */
9860         if (imbalance <= 1 && local->sum_nr_running == 0 &&
9861             busiest->sum_nr_running > 1)
9862                 imbalance = 2;
9863
9864         return imbalance;
9865 }
9866
9867 static inline bool
9868 sched_reduced_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
9869 {
9870         /*
9871          * When there is more than 1 task, the group_overloaded case already
9872          * takes care of cpu with reduced capacity
9873          */
9874         if (rq->cfs.h_nr_running != 1)
9875                 return false;
9876
9877         return check_cpu_capacity(rq, sd);
9878 }
9879
9880 /**
9881  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
9882  * @env: The load balancing environment.
9883  * @sds: Load-balancing data with statistics of the local group.
9884  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
9885  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
9886  * @sg_status: Holds flag indicating the status of the sched_group
9887  */
9888 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
9889                                       struct sd_lb_stats *sds,
9890                                       struct sched_group *group,
9891                                       struct sg_lb_stats *sgs,
9892                                       int *sg_status)
9893 {
9894         int i, nr_running, local_group;
9895
9896         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
9897
9898         local_group = group == sds->local;
9899
9900         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
9901                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
9902                 unsigned long load = cpu_load(rq);
9903
9904                 sgs->group_load += load;
9905                 sgs->group_util += cpu_util_cfs(i);
9906                 sgs->group_runnable += cpu_runnable(rq);
9907                 sgs->sum_h_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
9908
9909                 nr_running = rq->nr_running;
9910                 sgs->sum_nr_running += nr_running;
9911
9912                 if (nr_running > 1)
9913                         *sg_status |= SG_OVERLOAD;
9914
9915                 if (cpu_overutilized(i))
9916                         *sg_status |= SG_OVERUTILIZED;
9917
9918 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9919                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
9920                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
9921 #endif
9922                 /*
9923                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
9924                  */
9925                 if (!nr_running && idle_cpu(i)) {
9926                         sgs->idle_cpus++;
9927                         /* Idle cpu can't have misfit task */
9928                         continue;
9929                 }
9930
9931                 if (local_group)
9932                         continue;
9933
9934                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY) {
9935                         /* Check for a misfit task on the cpu */
9936                         if (sgs->group_misfit_task_load < rq->misfit_task_load) {
9937                                 sgs->group_misfit_task_load = rq->misfit_task_load;
9938                                 *sg_status |= SG_OVERLOAD;
9939                         }
9940                 } else if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
9941                            sched_reduced_capacity(rq, env->sd)) {
9942                         /* Check for a task running on a CPU with reduced capacity */
9943                         if (sgs->group_misfit_task_load < load)
9944                                 sgs->group_misfit_task_load = load;
9945                 }
9946         }
9947
9948         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
9949
9950         sgs->group_weight = group->group_weight;
9951
9952         /* Check if dst CPU is idle and preferred to this group */
9953         if (!local_group && env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING &&
9954             env->idle != CPU_NOT_IDLE && sgs->sum_h_nr_running &&
9955             sched_asym(env, sds, sgs, group)) {
9956                 sgs->group_asym_packing = 1;
9957         }
9958
9959         /* Check for loaded SMT group to be balanced to dst CPU */
9960         if (!local_group && smt_balance(env, sgs, group))
9961                 sgs->group_smt_balance = 1;
9962
9963         sgs->group_type = group_classify(env->sd->imbalance_pct, group, sgs);
9964
9965         /* Computing avg_load makes sense only when group is overloaded */
9966         if (sgs->group_type == group_overloaded)
9967                 sgs->avg_load = (sgs->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9968                                 sgs->group_capacity;
9969 }
9970
9971 /**
9972  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
9973  * @env: The load balancing environment.
9974  * @sds: sched_domain statistics
9975  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
9976  * @sgs: sched_group statistics
9977  *
9978  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
9979  * busiest group.
9980  *
9981  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
9982  * busiest group. %false otherwise.
9983  */
9984 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
9985                                    struct sd_lb_stats *sds,
9986                                    struct sched_group *sg,
9987                                    struct sg_lb_stats *sgs)
9988 {
9989         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
9990
9991         /* Make sure that there is at least one task to pull */
9992         if (!sgs->sum_h_nr_running)
9993                 return false;
9994
9995         /*
9996          * Don't try to pull misfit tasks we can't help.
9997          * We can use max_capacity here as reduction in capacity on some
9998          * CPUs in the group should either be possible to resolve
9999          * internally or be covered by avg_load imbalance (eventually).
10000          */
10001         if ((env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY) &&
10002             (sgs->group_type == group_misfit_task) &&
10003             (!capacity_greater(capacity_of(env->dst_cpu), sg->sgc->max_capacity) ||
10004              sds->local_stat.group_type != group_has_spare))
10005                 return false;
10006
10007         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
10008                 return true;
10009
10010         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
10011                 return false;
10012
10013         /*
10014          * The candidate and the current busiest group are the same type of
10015          * group. Let check which one is the busiest according to the type.
10016          */
10017
10018         switch (sgs->group_type) {
10019         case group_overloaded:
10020                 /* Select the overloaded group with highest avg_load. */
10021                 if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
10022                         return false;
10023                 break;
10024
10025         case group_imbalanced:
10026                 /*
10027                  * Select the 1st imbalanced group as we don't have any way to
10028                  * choose one more than another.
10029                  */
10030                 return false;
10031
10032         case group_asym_packing:
10033                 /* Prefer to move from lowest priority CPU's work */
10034                 if (sched_asym_prefer(sg->asym_prefer_cpu, sds->busiest->asym_prefer_cpu))
10035                         return false;
10036                 break;
10037
10038         case group_misfit_task:
10039                 /*
10040                  * If we have more than one misfit sg go with the biggest
10041                  * misfit.
10042                  */
10043                 if (sgs->group_misfit_task_load < busiest->group_misfit_task_load)
10044                         return false;
10045                 break;
10046
10047         case group_smt_balance:
10048                 /*
10049                  * Check if we have spare CPUs on either SMT group to
10050                  * choose has spare or fully busy handling.
10051                  */
10052                 if (sgs->idle_cpus != 0 || busiest->idle_cpus != 0)
10053                         goto has_spare;
10054
10055                 fallthrough;
10056
10057         case group_fully_busy:
10058                 /*
10059                  * Select the fully busy group with highest avg_load. In
10060                  * theory, there is no need to pull task from such kind of
10061                  * group because tasks have all compute capacity that they need
10062                  * but we can still improve the overall throughput by reducing
10063                  * contention when accessing shared HW resources.
10064                  *
10065                  * XXX for now avg_load is not computed and always 0 so we
10066                  * select the 1st one, except if @sg is composed of SMT
10067                  * siblings.
10068                  */
10069
10070                 if (sgs->avg_load < busiest->avg_load)
10071                         return false;
10072
10073                 if (sgs->avg_load == busiest->avg_load) {
10074                         /*
10075                          * SMT sched groups need more help than non-SMT groups.
10076                          * If @sg happens to also be SMT, either choice is good.
10077                          */
10078                         if (sds->busiest->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY)
10079                                 return false;
10080                 }
10081
10082                 break;
10083
10084         case group_has_spare:
10085                 /*
10086                  * Do not pick sg with SMT CPUs over sg with pure CPUs,
10087                  * as we do not want to pull task off SMT core with one task
10088                  * and make the core idle.
10089                  */
10090                 if (smt_vs_nonsmt_groups(sds->busiest, sg)) {
10091                         if (sg->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY && sgs->sum_h_nr_running <= 1)
10092                                 return false;
10093                         else
10094                                 return true;
10095                 }
10096 has_spare:
10097
10098                 /*
10099                  * Select not overloaded group with lowest number of idle cpus
10100                  * and highest number of running tasks. We could also compare
10101                  * the spare capacity which is more stable but it can end up
10102                  * that the group has less spare capacity but finally more idle
10103                  * CPUs which means less opportunity to pull tasks.
10104                  */
10105                 if (sgs->idle_cpus > busiest->idle_cpus)
10106                         return false;
10107                 else if ((sgs->idle_cpus == busiest->idle_cpus) &&
10108                          (sgs->sum_nr_running <= busiest->sum_nr_running))
10109                         return false;
10110
10111                 break;
10112         }
10113
10114         /*
10115          * Candidate sg has no more than one task per CPU and has higher
10116          * per-CPU capacity. Migrating tasks to less capable CPUs may harm
10117          * throughput. Maximize throughput, power/energy consequences are not
10118          * considered.
10119          */
10120         if ((env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY) &&
10121             (sgs->group_type <= group_fully_busy) &&
10122             (capacity_greater(sg->sgc->min_capacity, capacity_of(env->dst_cpu))))
10123                 return false;
10124
10125         return true;
10126 }
10127
10128 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
10129 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
10130 {
10131         if (sgs->sum_h_nr_running > sgs->nr_numa_running)
10132                 return regular;
10133         if (sgs->sum_h_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
10134                 return remote;
10135         return all;
10136 }
10137
10138 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
10139 {
10140         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
10141                 return regular;
10142         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
10143                 return remote;
10144         return all;
10145 }
10146 #else
10147 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
10148 {
10149         return all;
10150 }
10151
10152 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
10153 {
10154         return regular;
10155 }
10156 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
10157
10158
10159 struct sg_lb_stats;
10160
10161 /*
10162  * task_running_on_cpu - return 1 if @p is running on @cpu.
10163  */
10164
10165 static unsigned int task_running_on_cpu(int cpu, struct task_struct *p)
10166 {
10167         /* Task has no contribution or is new */
10168         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
10169                 return 0;
10170
10171         if (task_on_rq_queued(p))
10172                 return 1;
10173
10174         return 0;
10175 }
10176
10177 /**
10178  * idle_cpu_without - would a given CPU be idle without p ?
10179  * @cpu: the processor on which idleness is tested.
10180  * @p: task which should be ignored.
10181  *
10182  * Return: 1 if the CPU would be idle. 0 otherwise.
10183  */
10184 static int idle_cpu_without(int cpu, struct task_struct *p)
10185 {
10186         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
10187
10188         if (rq->curr != rq->idle && rq->curr != p)
10189                 return 0;
10190
10191         /*
10192          * rq->nr_running can't be used but an updated version without the
10193          * impact of p on cpu must be used instead. The updated nr_running
10194          * be computed and tested before calling idle_cpu_without().
10195          */
10196
10197 #ifdef CONFIG_SMP
10198         if (rq->ttwu_pending)
10199                 return 0;
10200 #endif
10201
10202         return 1;
10203 }
10204
10205 /*
10206  * update_sg_wakeup_stats - Update sched_group's statistics for wakeup.
10207  * @sd: The sched_domain level to look for idlest group.
10208  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
10209  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
10210  * @p: The task for which we look for the idlest group/CPU.
10211  */
10212 static inline void update_sg_wakeup_stats(struct sched_domain *sd,
10213                                           struct sched_group *group,
10214                                           struct sg_lb_stats *sgs,
10215                                           struct task_struct *p)
10216 {
10217         int i, nr_running;
10218
10219         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
10220
10221         /* Assume that task can't fit any CPU of the group */
10222         if (sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY)
10223                 sgs->group_misfit_task_load = 1;
10224
10225         for_each_cpu(i, sched_group_span(group)) {
10226                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
10227                 unsigned int local;
10228
10229                 sgs->group_load += cpu_load_without(rq, p);
10230                 sgs->group_util += cpu_util_without(i, p);
10231                 sgs->group_runnable += cpu_runnable_without(rq, p);
10232                 local = task_running_on_cpu(i, p);
10233                 sgs->sum_h_nr_running += rq->cfs.h_nr_running - local;
10234
10235                 nr_running = rq->nr_running - local;
10236                 sgs->sum_nr_running += nr_running;
10237
10238                 /*
10239                  * No need to call idle_cpu_without() if nr_running is not 0
10240                  */
10241                 if (!nr_running && idle_cpu_without(i, p))
10242                         sgs->idle_cpus++;
10243
10244                 /* Check if task fits in the CPU */
10245                 if (sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
10246                     sgs->group_misfit_task_load &&
10247                     task_fits_cpu(p, i))
10248                         sgs->group_misfit_task_load = 0;
10249
10250         }
10251
10252         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
10253
10254         sgs->group_weight = group->group_weight;
10255
10256         sgs->group_type = group_classify(sd->imbalance_pct, group, sgs);
10257
10258         /*
10259          * Computing avg_load makes sense only when group is fully busy or
10260          * overloaded
10261          */
10262         if (sgs->group_type == group_fully_busy ||
10263                 sgs->group_type == group_overloaded)
10264                 sgs->avg_load = (sgs->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
10265                                 sgs->group_capacity;
10266 }
10267
10268 static bool update_pick_idlest(struct sched_group *idlest,
10269                                struct sg_lb_stats *idlest_sgs,
10270                                struct sched_group *group,
10271                                struct sg_lb_stats *sgs)
10272 {
10273         if (sgs->group_type < idlest_sgs->group_type)
10274                 return true;
10275
10276         if (sgs->group_type > idlest_sgs->group_type)
10277                 return false;
10278
10279         /*
10280          * The candidate and the current idlest group are the same type of
10281          * group. Let check which one is the idlest according to the type.
10282          */
10283
10284         switch (sgs->group_type) {
10285         case group_overloaded:
10286         case group_fully_busy:
10287                 /* Select the group with lowest avg_load. */
10288                 if (idlest_sgs->avg_load <= sgs->avg_load)
10289                         return false;
10290                 break;
10291
10292         case group_imbalanced:
10293         case group_asym_packing:
10294         case group_smt_balance:
10295                 /* Those types are not used in the slow wakeup path */
10296                 return false;
10297
10298         case group_misfit_task:
10299                 /* Select group with the highest max capacity */
10300                 if (idlest->sgc->max_capacity >= group->sgc->max_capacity)
10301                         return false;
10302                 break;
10303
10304         case group_has_spare:
10305                 /* Select group with most idle CPUs */
10306                 if (idlest_sgs->idle_cpus > sgs->idle_cpus)
10307                         return false;
10308
10309                 /* Select group with lowest group_util */
10310                 if (idlest_sgs->idle_cpus == sgs->idle_cpus &&
10311                         idlest_sgs->group_util <= sgs->group_util)
10312                         return false;
10313
10314                 break;
10315         }
10316
10317         return true;
10318 }
10319
10320 /*
10321  * find_idlest_group() finds and returns the least busy CPU group within the
10322  * domain.
10323  *
10324  * Assumes p is allowed on at least one CPU in sd.
10325  */
10326 static struct sched_group *
10327 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int this_cpu)
10328 {
10329         struct sched_group *idlest = NULL, *local = NULL, *group = sd->groups;
10330         struct sg_lb_stats local_sgs, tmp_sgs;
10331         struct sg_lb_stats *sgs;
10332         unsigned long imbalance;
10333         struct sg_lb_stats idlest_sgs = {
10334                         .avg_load = UINT_MAX,
10335                         .group_type = group_overloaded,
10336         };
10337
10338         do {
10339                 int local_group;
10340
10341                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
10342                 if (!cpumask_intersects(sched_group_span(group),
10343                                         p->cpus_ptr))
10344                         continue;
10345
10346                 /* Skip over this group if no cookie matched */
10347                 if (!sched_group_cookie_match(cpu_rq(this_cpu), p, group))
10348                         continue;
10349
10350                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
10351                                                sched_group_span(group));
10352
10353                 if (local_group) {
10354                         sgs = &local_sgs;
10355                         local = group;
10356                 } else {
10357                         sgs = &tmp_sgs;
10358                 }
10359
10360                 update_sg_wakeup_stats(sd, group, sgs, p);
10361
10362                 if (!local_group && update_pick_idlest(idlest, &idlest_sgs, group, sgs)) {
10363                         idlest = group;
10364                         idlest_sgs = *sgs;
10365                 }
10366
10367         } while (group = group->next, group != sd->groups);
10368
10369
10370         /* There is no idlest group to push tasks to */
10371         if (!idlest)
10372                 return NULL;
10373
10374         /* The local group has been skipped because of CPU affinity */
10375         if (!local)
10376                 return idlest;
10377
10378         /*
10379          * If the local group is idler than the selected idlest group
10380          * don't try and push the task.
10381          */
10382         if (local_sgs.group_type < idlest_sgs.group_type)
10383                 return NULL;
10384
10385         /*
10386          * If the local group is busier than the selected idlest group
10387          * try and push the task.
10388          */
10389         if (local_sgs.group_type > idlest_sgs.group_type)
10390                 return idlest;
10391
10392         switch (local_sgs.group_type) {
10393         case group_overloaded:
10394         case group_fully_busy:
10395
10396                 /* Calculate allowed imbalance based on load */
10397                 imbalance = scale_load_down(NICE_0_LOAD) *
10398                                 (sd->imbalance_pct-100) / 100;
10399
10400                 /*
10401                  * When comparing groups across NUMA domains, it's possible for
10402                  * the local domain to be very lightly loaded relative to the
10403                  * remote domains but "imbalance" skews the comparison making
10404                  * remote CPUs look much more favourable. When considering
10405                  * cross-domain, add imbalance to the load on the remote node
10406                  * and consider staying local.
10407                  */
10408
10409                 if ((sd->flags & SD_NUMA) &&
10410                     ((idlest_sgs.avg_load + imbalance) >= local_sgs.avg_load))
10411                         return NULL;
10412
10413                 /*
10414                  * If the local group is less loaded than the selected
10415                  * idlest group don't try and push any tasks.
10416                  */
10417                 if (idlest_sgs.avg_load >= (local_sgs.avg_load + imbalance))
10418                         return NULL;
10419
10420                 if (100 * local_sgs.avg_load <= sd->imbalance_pct * idlest_sgs.avg_load)
10421                         return NULL;
10422                 break;
10423
10424         case group_imbalanced:
10425         case group_asym_packing:
10426         case group_smt_balance:
10427                 /* Those type are not used in the slow wakeup path */
10428                 return NULL;
10429
10430         case group_misfit_task:
10431                 /* Select group with the highest max capacity */
10432                 if (local->sgc->max_capacity >= idlest->sgc->max_capacity)
10433                         return NULL;
10434                 break;
10435
10436         case group_has_spare:
10437 #ifdef CONFIG_NUMA
10438                 if (sd->flags & SD_NUMA) {
10439                         int imb_numa_nr = sd->imb_numa_nr;
10440 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
10441                         int idlest_cpu;
10442                         /*
10443                          * If there is spare capacity at NUMA, try to select
10444                          * the preferred node
10445                          */
10446                         if (cpu_to_node(this_cpu) == p->numa_preferred_nid)
10447                                 return NULL;
10448
10449                         idlest_cpu = cpumask_first(sched_group_span(idlest));
10450                         if (cpu_to_node(idlest_cpu) == p->numa_preferred_nid)
10451                                 return idlest;
10452 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
10453                         /*
10454                          * Otherwise, keep the task close to the wakeup source
10455                          * and improve locality if the number of running tasks
10456                          * would remain below threshold where an imbalance is
10457                          * allowed while accounting for the possibility the
10458                          * task is pinned to a subset of CPUs. If there is a
10459                          * real need of migration, periodic load balance will
10460                          * take care of it.
10461                          */
10462                         if (p->nr_cpus_allowed != NR_CPUS) {
10463                                 struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_rq_mask);
10464
10465                                 cpumask_and(cpus, sched_group_span(local), p->cpus_ptr);
10466                                 imb_numa_nr = min(cpumask_weight(cpus), sd->imb_numa_nr);
10467                         }
10468
10469                         imbalance = abs(local_sgs.idle_cpus - idlest_sgs.idle_cpus);
10470                         if (!adjust_numa_imbalance(imbalance,
10471                                                    local_sgs.sum_nr_running + 1,
10472                                                    imb_numa_nr)) {
10473                                 return NULL;
10474                         }
10475                 }
10476 #endif /* CONFIG_NUMA */
10477
10478                 /*
10479                  * Select group with highest number of idle CPUs. We could also
10480                  * compare the utilization which is more stable but it can end
10481                  * up that the group has less spare capacity but finally more
10482                  * idle CPUs which means more opportunity to run task.
10483                  */
10484                 if (local_sgs.idle_cpus >= idlest_sgs.idle_cpus)
10485                         return NULL;
10486                 break;
10487         }
10488
10489         return idlest;
10490 }
10491
10492 static void update_idle_cpu_scan(struct lb_env *env,
10493                                  unsigned long sum_util)
10494 {
10495         struct sched_domain_shared *sd_share;
10496         int llc_weight, pct;
10497         u64 x, y, tmp;
10498         /*
10499          * Update the number of CPUs to scan in LLC domain, which could
10500          * be used as a hint in select_idle_cpu(). The update of sd_share
10501          * could be expensive because it is within a shared cache line.
10502          * So the write of this hint only occurs during periodic load
10503          * balancing, rather than CPU_NEWLY_IDLE, because the latter
10504          * can fire way more frequently than the former.
10505          */
10506         if (!sched_feat(SIS_UTIL) || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
10507                 return;
10508
10509         llc_weight = per_cpu(sd_llc_size, env->dst_cpu);
10510         if (env->sd->span_weight != llc_weight)
10511                 return;
10512
10513         sd_share = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, env->dst_cpu));
10514         if (!sd_share)
10515                 return;
10516
10517         /*
10518          * The number of CPUs to search drops as sum_util increases, when
10519          * sum_util hits 85% or above, the scan stops.
10520          * The reason to choose 85% as the threshold is because this is the
10521          * imbalance_pct(117) when a LLC sched group is overloaded.
10522          *
10523          * let y = SCHED_CAPACITY_SCALE - p * x^2                       [1]
10524          * and y'= y / SCHED_CAPACITY_SCALE
10525          *
10526          * x is the ratio of sum_util compared to the CPU capacity:
10527          * x = sum_util / (llc_weight * SCHED_CAPACITY_SCALE)
10528          * y' is the ratio of CPUs to be scanned in the LLC domain,
10529          * and the number of CPUs to scan is calculated by:
10530          *
10531          * nr_scan = llc_weight * y'                                    [2]
10532          *
10533          * When x hits the threshold of overloaded, AKA, when
10534          * x = 100 / pct, y drops to 0. According to [1],
10535          * p should be SCHED_CAPACITY_SCALE * pct^2 / 10000
10536          *
10537          * Scale x by SCHED_CAPACITY_SCALE:
10538          * x' = sum_util / llc_weight;                                  [3]
10539          *
10540          * and finally [1] becomes:
10541          * y = SCHED_CAPACITY_SCALE -
10542          *     x'^2 * pct^2 / (10000 * SCHED_CAPACITY_SCALE)            [4]
10543          *
10544          */
10545         /* equation [3] */
10546         x = sum_util;
10547         do_div(x, llc_weight);
10548
10549         /* equation [4] */
10550         pct = env->sd->imbalance_pct;
10551         tmp = x * x * pct * pct;
10552         do_div(tmp, 10000 * SCHED_CAPACITY_SCALE);
10553         tmp = min_t(long, tmp, SCHED_CAPACITY_SCALE);
10554         y = SCHED_CAPACITY_SCALE - tmp;
10555
10556         /* equation [2] */
10557         y *= llc_weight;
10558         do_div(y, SCHED_CAPACITY_SCALE);
10559         if ((int)y != sd_share->nr_idle_scan)
10560                 WRITE_ONCE(sd_share->nr_idle_scan, (int)y);
10561 }
10562
10563 /**
10564  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
10565  * @env: The load balancing environment.
10566  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
10567  */
10568
10569 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
10570 {
10571         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
10572         struct sg_lb_stats *local = &sds->local_stat;
10573         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
10574         unsigned long sum_util = 0;
10575         int sg_status = 0;
10576
10577         do {
10578                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
10579                 int local_group;
10580
10581                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(sg));
10582                 if (local_group) {
10583                         sds->local = sg;
10584                         sgs = local;
10585
10586                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
10587                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
10588                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
10589                 }
10590
10591                 update_sg_lb_stats(env, sds, sg, sgs, &sg_status);
10592
10593                 if (local_group)
10594                         goto next_group;
10595
10596
10597                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
10598                         sds->busiest = sg;
10599                         sds->busiest_stat = *sgs;
10600                 }
10601
10602 next_group:
10603                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
10604                 sds->total_load += sgs->group_load;
10605                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
10606
10607                 sum_util += sgs->group_util;
10608                 sg = sg->next;
10609         } while (sg != env->sd->groups);
10610
10611         /*
10612          * Indicate that the child domain of the busiest group prefers tasks
10613          * go to a child's sibling domains first. NB the flags of a sched group
10614          * are those of the child domain.
10615          */
10616         if (sds->busiest)
10617                 sds->prefer_sibling = !!(sds->busiest->flags & SD_PREFER_SIBLING);
10618
10619
10620         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
10621                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
10622
10623         if (!env->sd->parent) {
10624                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
10625
10626                 /* update overload indicator if we are at root domain */
10627                 WRITE_ONCE(rd->overload, sg_status & SG_OVERLOAD);
10628
10629                 /* Update over-utilization (tipping point, U >= 0) indicator */
10630                 WRITE_ONCE(rd->overutilized, sg_status & SG_OVERUTILIZED);
10631                 trace_sched_overutilized_tp(rd, sg_status & SG_OVERUTILIZED);
10632         } else if (sg_status & SG_OVERUTILIZED) {
10633                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
10634
10635                 WRITE_ONCE(rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
10636                 trace_sched_overutilized_tp(rd, SG_OVERUTILIZED);
10637         }
10638
10639         update_idle_cpu_scan(env, sum_util);
10640 }
10641
10642 /**
10643  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
10644  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
10645  * @env: load balance environment
10646  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
10647  */
10648 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
10649 {
10650         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
10651
10652         local = &sds->local_stat;
10653         busiest = &sds->busiest_stat;
10654
10655         if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
10656                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY) {
10657                         /* Set imbalance to allow misfit tasks to be balanced. */
10658                         env->migration_type = migrate_misfit;
10659                         env->imbalance = 1;
10660                 } else {
10661                         /*
10662                          * Set load imbalance to allow moving task from cpu
10663                          * with reduced capacity.
10664                          */
10665                         env->migration_type = migrate_load;
10666                         env->imbalance = busiest->group_misfit_task_load;
10667                 }
10668                 return;
10669         }
10670
10671         if (busiest->group_type == group_asym_packing) {
10672                 /*
10673                  * In case of asym capacity, we will try to migrate all load to
10674                  * the preferred CPU.
10675                  */
10676                 env->migration_type = migrate_task;
10677                 env->imbalance = busiest->sum_h_nr_running;
10678                 return;
10679         }
10680
10681         if (busiest->group_type == group_smt_balance) {
10682                 /* Reduce number of tasks sharing CPU capacity */
10683                 env->migration_type = migrate_task;
10684                 env->imbalance = 1;
10685                 return;
10686         }
10687
10688         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
10689                 /*
10690                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
10691                  * to ensure CPU-load equilibrium, try to move any task to fix
10692                  * the imbalance. The next load balance will take care of
10693                  * balancing back the system.
10694                  */
10695                 env->migration_type = migrate_task;
10696                 env->imbalance = 1;
10697                 return;
10698         }
10699
10700         /*
10701          * Try to use spare capacity of local group without overloading it or
10702          * emptying busiest.
10703          */
10704         if (local->group_type == group_has_spare) {
10705                 if ((busiest->group_type > group_fully_busy) &&
10706                     !(env->sd->flags & SD_SHARE_PKG_RESOURCES)) {
10707                         /*
10708                          * If busiest is overloaded, try to fill spare
10709                          * capacity. This might end up creating spare capacity
10710                          * in busiest or busiest still being overloaded but
10711                          * there is no simple way to directly compute the
10712                          * amount of load to migrate in order to balance the
10713                          * system.
10714                          */
10715                         env->migration_type = migrate_util;
10716                         env->imbalance = max(local->group_capacity, local->group_util) -
10717                                          local->group_util;
10718
10719                         /*
10720                          * In some cases, the group's utilization is max or even
10721                          * higher than capacity because of migrations but the
10722                          * local CPU is (newly) idle. There is at least one
10723                          * waiting task in this overloaded busiest group. Let's
10724                          * try to pull it.
10725                          */
10726                         if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->imbalance == 0) {
10727                                 env->migration_type = migrate_task;
10728                                 env->imbalance = 1;
10729                         }
10730
10731                         return;
10732                 }
10733
10734                 if (busiest->group_weight == 1 || sds->prefer_sibling) {
10735                         /*
10736                          * When prefer sibling, evenly spread running tasks on
10737                          * groups.
10738                          */
10739                         env->migration_type = migrate_task;
10740                         env->imbalance = sibling_imbalance(env, sds, busiest, local);
10741                 } else {
10742
10743                         /*
10744                          * If there is no overload, we just want to even the number of
10745                          * idle cpus.
10746                          */
10747                         env->migration_type = migrate_task;
10748                         env->imbalance = max_t(long, 0,
10749                                                (local->idle_cpus - busiest->idle_cpus));
10750                 }
10751
10752 #ifdef CONFIG_NUMA
10753                 /* Consider allowing a small imbalance between NUMA groups */
10754                 if (env->sd->flags & SD_NUMA) {
10755                         env->imbalance = adjust_numa_imbalance(env->imbalance,
10756                                                                local->sum_nr_running + 1,
10757                                                                env->sd->imb_numa_nr);
10758                 }
10759 #endif
10760
10761                 /* Number of tasks to move to restore balance */
10762                 env->imbalance >>= 1;
10763
10764                 return;
10765         }
10766
10767         /*
10768          * Local is fully busy but has to take more load to relieve the
10769          * busiest group
10770          */
10771         if (local->group_type < group_overloaded) {
10772                 /*
10773                  * Local will become overloaded so the avg_load metrics are
10774                  * finally needed.
10775                  */
10776
10777                 local->avg_load = (local->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
10778                                   local->group_capacity;
10779
10780                 /*
10781                  * If the local group is more loaded than the selected
10782                  * busiest group don't try to pull any tasks.
10783                  */
10784                 if (local->avg_load >= busiest->avg_load) {
10785                         env->imbalance = 0;
10786                         return;
10787                 }
10788
10789                 sds->avg_load = (sds->total_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
10790                                 sds->total_capacity;
10791
10792                 /*
10793                  * If the local group is more loaded than the average system
10794                  * load, don't try to pull any tasks.
10795                  */
10796                 if (local->avg_load >= sds->avg_load) {
10797                         env->imbalance = 0;
10798                         return;
10799                 }
10800
10801         }
10802
10803         /*
10804          * Both group are or will become overloaded and we're trying to get all
10805          * the CPUs to the average_load, so we don't want to push ourselves
10806          * above the average load, nor do we wish to reduce the max loaded CPU
10807          * below the average load. At the same time, we also don't want to
10808          * reduce the group load below the group capacity. Thus we look for
10809          * the minimum possible imbalance.
10810          */
10811         env->migration_type = migrate_load;
10812         env->imbalance = min(
10813                 (busiest->avg_load - sds->avg_load) * busiest->group_capacity,
10814                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
10815         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
10816 }
10817
10818 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
10819
10820 /*
10821  * Decision matrix according to the local and busiest group type:
10822  *
10823  * busiest \ local has_spare fully_busy misfit asym imbalanced overloaded
10824  * has_spare        nr_idle   balanced   N/A    N/A  balanced   balanced
10825  * fully_busy       nr_idle   nr_idle    N/A    N/A  balanced   balanced
10826  * misfit_task      force     N/A        N/A    N/A  N/A        N/A
10827  * asym_packing     force     force      N/A    N/A  force      force
10828  * imbalanced       force     force      N/A    N/A  force      force
10829  * overloaded       force     force      N/A    N/A  force      avg_load
10830  *
10831  * N/A :      Not Applicable because already filtered while updating
10832  *            statistics.
10833  * balanced : The system is balanced for these 2 groups.
10834  * force :    Calculate the imbalance as load migration is probably needed.
10835  * avg_load : Only if imbalance is significant enough.
10836  * nr_idle :  dst_cpu is not busy and the number of idle CPUs is quite
10837  *            different in groups.
10838  */
10839
10840 /**
10841  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
10842  * if there is an imbalance.
10843  * @env: The load balancing environment.
10844  *
10845  * Also calculates the amount of runnable load which should be moved
10846  * to restore balance.
10847  *
10848  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
10849  */
10850 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
10851 {
10852         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
10853         struct sd_lb_stats sds;
10854
10855         init_sd_lb_stats(&sds);
10856
10857         /*
10858          * Compute the various statistics relevant for load balancing at
10859          * this level.
10860          */
10861         update_sd_lb_stats(env, &sds);
10862
10863         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
10864         if (!sds.busiest)
10865                 goto out_balanced;
10866
10867         busiest = &sds.busiest_stat;
10868
10869         /* Misfit tasks should be dealt with regardless of the avg load */
10870         if (busiest->group_type == group_misfit_task)
10871                 goto force_balance;
10872
10873         if (sched_energy_enabled()) {
10874                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
10875
10876                 if (rcu_dereference(rd->pd) && !READ_ONCE(rd->overutilized))
10877                         goto out_balanced;
10878         }
10879
10880         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
10881         if (busiest->group_type == group_asym_packing)
10882                 goto force_balance;
10883
10884         /*
10885          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
10886          * work because they assume all things are equal, which typically
10887          * isn't true due to cpus_ptr constraints and the like.
10888          */
10889         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
10890                 goto force_balance;
10891
10892         local = &sds.local_stat;
10893         /*
10894          * If the local group is busier than the selected busiest group
10895          * don't try and pull any tasks.
10896          */
10897         if (local->group_type > busiest->group_type)
10898                 goto out_balanced;
10899
10900         /*
10901          * When groups are overloaded, use the avg_load to ensure fairness
10902          * between tasks.
10903          */
10904         if (local->group_type == group_overloaded) {
10905                 /*
10906                  * If the local group is more loaded than the selected
10907                  * busiest group don't try to pull any tasks.
10908                  */
10909                 if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
10910                         goto out_balanced;
10911
10912                 /* XXX broken for overlapping NUMA groups */
10913                 sds.avg_load = (sds.total_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
10914                                 sds.total_capacity;
10915
10916                 /*
10917                  * Don't pull any tasks if this group is already above the
10918                  * domain average load.
10919                  */
10920                 if (local->avg_load >= sds.avg_load)
10921                         goto out_balanced;
10922
10923                 /*
10924                  * If the busiest group is more loaded, use imbalance_pct to be
10925                  * conservative.
10926                  */
10927                 if (100 * busiest->avg_load <=
10928                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
10929                         goto out_balanced;
10930         }
10931
10932         /*
10933          * Try to move all excess tasks to a sibling domain of the busiest
10934          * group's child domain.
10935          */
10936         if (sds.prefer_sibling && local->group_type == group_has_spare &&
10937             sibling_imbalance(env, &sds, busiest, local) > 1)
10938                 goto force_balance;
10939
10940         if (busiest->group_type != group_overloaded) {
10941                 if (env->idle == CPU_NOT_IDLE) {
10942                         /*
10943                          * If the busiest group is not overloaded (and as a
10944                          * result the local one too) but this CPU is already
10945                          * busy, let another idle CPU try to pull task.
10946                          */
10947                         goto out_balanced;
10948                 }
10949
10950                 if (busiest->group_type == group_smt_balance &&
10951                     smt_vs_nonsmt_groups(sds.local, sds.busiest)) {
10952                         /* Let non SMT CPU pull from SMT CPU sharing with sibling */
10953                         goto force_balance;
10954                 }
10955
10956                 if (busiest->group_weight > 1 &&
10957                     local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)) {
10958                         /*
10959                          * If the busiest group is not overloaded
10960                          * and there is no imbalance between this and busiest
10961                          * group wrt idle CPUs, it is balanced. The imbalance
10962                          * becomes significant if the diff is greater than 1
10963                          * otherwise we might end up to just move the imbalance
10964                          * on another group. Of course this applies only if
10965                          * there is more than 1 CPU per group.
10966                          */
10967                         goto out_balanced;
10968                 }
10969
10970                 if (busiest->sum_h_nr_running == 1) {
10971                         /*
10972                          * busiest doesn't have any tasks waiting to run
10973                          */
10974                         goto out_balanced;
10975                 }
10976         }
10977
10978 force_balance:
10979         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
10980         calculate_imbalance(env, &sds);
10981         return env->imbalance ? sds.busiest : NULL;
10982
10983 out_balanced:
10984         env->imbalance = 0;
10985         return NULL;
10986 }
10987
10988 /*
10989  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the CPUs in the group.
10990  */
10991 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
10992                                      struct sched_group *group)
10993 {
10994         struct rq *busiest = NULL, *rq;
10995         unsigned long busiest_util = 0, busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
10996         unsigned int busiest_nr = 0;
10997         int i;
10998
10999         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
11000                 unsigned long capacity, load, util;
11001                 unsigned int nr_running;
11002                 enum fbq_type rt;
11003
11004                 rq = cpu_rq(i);
11005                 rt = fbq_classify_rq(rq);
11006
11007                 /*
11008                  * We classify groups/runqueues into three groups:
11009                  *  - regular: there are !numa tasks
11010                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
11011                  *  - all:     there is no distinction
11012                  *
11013                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
11014                  * ignore those when there's better options.
11015                  *
11016                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
11017                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
11018                  * queue by moving tasks around inside the node.
11019                  *
11020                  * If we cannot move enough load due to this classification
11021                  * the next pass will adjust the group classification and
11022                  * allow migration of more tasks.
11023                  *
11024                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
11025                  */
11026                 if (rt > env->fbq_type)
11027                         continue;
11028
11029                 nr_running = rq->cfs.h_nr_running;
11030                 if (!nr_running)
11031                         continue;
11032
11033                 capacity = capacity_of(i);
11034
11035                 /*
11036                  * For ASYM_CPUCAPACITY domains, don't pick a CPU that could
11037                  * eventually lead to active_balancing high->low capacity.
11038                  * Higher per-CPU capacity is considered better than balancing
11039                  * average load.
11040                  */
11041                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
11042                     !capacity_greater(capacity_of(env->dst_cpu), capacity) &&
11043                     nr_running == 1)
11044                         continue;
11045
11046                 /*
11047                  * Make sure we only pull tasks from a CPU of lower priority
11048                  * when balancing between SMT siblings.
11049                  *
11050                  * If balancing between cores, let lower priority CPUs help
11051                  * SMT cores with more than one busy sibling.
11052                  */
11053                 if ((env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING) &&
11054                     sched_use_asym_prio(env->sd, i) &&
11055                     sched_asym_prefer(i, env->dst_cpu) &&
11056                     nr_running == 1)
11057                         continue;
11058
11059                 switch (env->migration_type) {
11060                 case migrate_load:
11061                         /*
11062                          * When comparing with load imbalance, use cpu_load()
11063                          * which is not scaled with the CPU capacity.
11064                          */
11065                         load = cpu_load(rq);
11066
11067                         if (nr_running == 1 && load > env->imbalance &&
11068                             !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
11069                                 break;
11070
11071                         /*
11072                          * For the load comparisons with the other CPUs,
11073                          * consider the cpu_load() scaled with the CPU
11074                          * capacity, so that the load can be moved away
11075                          * from the CPU that is potentially running at a
11076                          * lower capacity.
11077                          *
11078                          * Thus we're looking for max(load_i / capacity_i),
11079                          * crosswise multiplication to rid ourselves of the
11080                          * division works out to:
11081                          * load_i * capacity_j > load_j * capacity_i;
11082                          * where j is our previous maximum.
11083                          */
11084                         if (load * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
11085                                 busiest_load = load;
11086                                 busiest_capacity = capacity;
11087                                 busiest = rq;
11088                         }
11089                         break;
11090
11091                 case migrate_util:
11092                         util = cpu_util_cfs_boost(i);
11093
11094                         /*
11095                          * Don't try to pull utilization from a CPU with one
11096                          * running task. Whatever its utilization, we will fail
11097                          * detach the task.
11098                          */
11099                         if (nr_running <= 1)
11100                                 continue;
11101
11102                         if (busiest_util < util) {
11103                                 busiest_util = util;
11104                                 busiest = rq;
11105                         }
11106                         break;
11107
11108                 case migrate_task:
11109                         if (busiest_nr < nr_running) {
11110                                 busiest_nr = nr_running;
11111                                 busiest = rq;
11112                         }
11113                         break;
11114
11115                 case migrate_misfit:
11116                         /*
11117                          * For ASYM_CPUCAPACITY domains with misfit tasks we
11118                          * simply seek the "biggest" misfit task.
11119                          */
11120                         if (rq->misfit_task_load > busiest_load) {
11121                                 busiest_load = rq->misfit_task_load;
11122                                 busiest = rq;
11123                         }
11124
11125                         break;
11126
11127                 }
11128         }
11129
11130         return busiest;
11131 }
11132
11133 /*
11134  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
11135  * so long as it is large enough.
11136  */
11137 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
11138
11139 static inline bool
11140 asym_active_balance(struct lb_env *env)
11141 {
11142         /*
11143          * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but lower
11144          * priority CPUs in order to pack all tasks in the highest priority
11145          * CPUs. When done between cores, do it only if the whole core if the
11146          * whole core is idle.
11147          *
11148          * If @env::src_cpu is an SMT core with busy siblings, let
11149          * the lower priority @env::dst_cpu help it. Do not follow
11150          * CPU priority.
11151          */
11152         return env->idle != CPU_NOT_IDLE && (env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING) &&
11153                sched_use_asym_prio(env->sd, env->dst_cpu) &&
11154                (sched_asym_prefer(env->dst_cpu, env->src_cpu) ||
11155                 !sched_use_asym_prio(env->sd, env->src_cpu));
11156 }
11157
11158 static inline bool
11159 imbalanced_active_balance(struct lb_env *env)
11160 {
11161         struct sched_domain *sd = env->sd;
11162
11163         /*
11164          * The imbalanced case includes the case of pinned tasks preventing a fair
11165          * distribution of the load on the system but also the even distribution of the
11166          * threads on a system with spare capacity
11167          */
11168         if ((env->migration_type == migrate_task) &&
11169             (sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2))
11170                 return 1;
11171
11172         return 0;
11173 }
11174
11175 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
11176 {
11177         struct sched_domain *sd = env->sd;
11178
11179         if (asym_active_balance(env))
11180                 return 1;
11181
11182         if (imbalanced_active_balance(env))
11183                 return 1;
11184
11185         /*
11186          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
11187          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
11188          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
11189          * available on dst_cpu.
11190          */
11191         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
11192             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
11193                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
11194                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
11195                         return 1;
11196         }
11197
11198         if (env->migration_type == migrate_misfit)
11199                 return 1;
11200
11201         return 0;
11202 }
11203
11204 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
11205
11206 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
11207 {
11208         struct cpumask *swb_cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(should_we_balance_tmpmask);
11209         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
11210         int cpu, idle_smt = -1;
11211
11212         /*
11213          * Ensure the balancing environment is consistent; can happen
11214          * when the softirq triggers 'during' hotplug.
11215          */
11216         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, env->cpus))
11217                 return 0;
11218
11219         /*
11220          * In the newly idle case, we will allow all the CPUs
11221          * to do the newly idle load balance.
11222          *
11223          * However, we bail out if we already have tasks or a wakeup pending,
11224          * to optimize wakeup latency.
11225          */
11226         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
11227                 if (env->dst_rq->nr_running > 0 || env->dst_rq->ttwu_pending)
11228                         return 0;
11229                 return 1;
11230         }
11231
11232         cpumask_copy(swb_cpus, group_balance_mask(sg));
11233         /* Try to find first idle CPU */
11234         for_each_cpu_and(cpu, swb_cpus, env->cpus) {
11235                 if (!idle_cpu(cpu))
11236                         continue;
11237
11238                 /*
11239                  * Don't balance to idle SMT in busy core right away when
11240                  * balancing cores, but remember the first idle SMT CPU for
11241                  * later consideration.  Find CPU on an idle core first.
11242                  */
11243                 if (!(env->sd->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY) && !is_core_idle(cpu)) {
11244                         if (idle_smt == -1)
11245                                 idle_smt = cpu;
11246                         /*
11247                          * If the core is not idle, and first SMT sibling which is
11248                          * idle has been found, then its not needed to check other
11249                          * SMT siblings for idleness:
11250                          */
11251 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
11252                         cpumask_andnot(swb_cpus, swb_cpus, cpu_smt_mask(cpu));
11253 #endif
11254                         continue;
11255                 }
11256
11257                 /*
11258                  * Are we the first idle core in a non-SMT domain or higher,
11259                  * or the first idle CPU in a SMT domain?
11260                  */
11261                 return cpu == env->dst_cpu;
11262         }
11263
11264         /* Are we the first idle CPU with busy siblings? */
11265         if (idle_smt != -1)
11266                 return idle_smt == env->dst_cpu;
11267
11268         /* Are we the first CPU of this group ? */
11269         return group_balance_cpu(sg) == env->dst_cpu;
11270 }
11271
11272 /*
11273  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
11274  * tasks if there is an imbalance.
11275  */
11276 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
11277                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
11278                         int *continue_balancing)
11279 {
11280         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
11281         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
11282         struct sched_group *group;
11283         struct rq *busiest;
11284         struct rq_flags rf;
11285         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
11286         struct lb_env env = {
11287                 .sd             = sd,
11288                 .dst_cpu        = this_cpu,
11289                 .dst_rq         = this_rq,
11290                 .dst_grpmask    = group_balance_mask(sd->groups),
11291                 .idle           = idle,
11292                 .loop_break     = SCHED_NR_MIGRATE_BREAK,
11293                 .cpus           = cpus,
11294                 .fbq_type       = all,
11295                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
11296         };
11297
11298         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), cpu_active_mask);
11299
11300         schedstat_inc(sd->lb_count[idle]);
11301
11302 redo:
11303         if (!should_we_balance(&env)) {
11304                 *continue_balancing = 0;
11305                 goto out_balanced;
11306         }
11307
11308         group = find_busiest_group(&env);
11309         if (!group) {
11310                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyg[idle]);
11311                 goto out_balanced;
11312         }
11313
11314         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
11315         if (!busiest) {
11316                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyq[idle]);
11317                 goto out_balanced;
11318         }
11319
11320         WARN_ON_ONCE(busiest == env.dst_rq);
11321
11322         schedstat_add(sd->lb_imbalance[idle], env.imbalance);
11323
11324         env.src_cpu = busiest->cpu;
11325         env.src_rq = busiest;
11326
11327         ld_moved = 0;
11328         /* Clear this flag as soon as we find a pullable task */
11329         env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
11330         if (busiest->nr_running > 1) {
11331                 /*
11332                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
11333                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
11334                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
11335                  * correctly treated as an imbalance.
11336                  */
11337                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
11338
11339 more_balance:
11340                 rq_lock_irqsave(busiest, &rf);
11341                 update_rq_clock(busiest);
11342
11343                 /*
11344                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
11345                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
11346                  */
11347                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
11348
11349                 /*
11350                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
11351                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
11352                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
11353                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
11354                  * See task_rq_lock() family for the details.
11355                  */
11356
11357                 rq_unlock(busiest, &rf);
11358
11359                 if (cur_ld_moved) {
11360                         attach_tasks(&env);
11361                         ld_moved += cur_ld_moved;
11362                 }
11363
11364                 local_irq_restore(rf.flags);
11365
11366                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
11367                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
11368                         /* Stop if we tried all running tasks */
11369                         if (env.loop < busiest->nr_running)
11370                                 goto more_balance;
11371                 }
11372
11373                 /*
11374                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
11375                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
11376                  * where they can run. The upper limit on how many times we
11377                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of CPUs in our
11378                  * sched_group.
11379                  *
11380                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
11381                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
11382                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
11383                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
11384                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
11385                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
11386                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
11387                  * given_cpu) causing excess load to be moved to given_cpu.
11388                  * This however should not happen so much in practice and
11389                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
11390                  * excess load moved.
11391                  */
11392                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
11393
11394                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs */
11395                         __cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
11396
11397                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
11398                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
11399                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
11400                         env.loop         = 0;
11401                         env.loop_break   = SCHED_NR_MIGRATE_BREAK;
11402
11403                         /*
11404                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
11405                          * need to continue with same src_cpu.
11406                          */
11407                         goto more_balance;
11408                 }
11409
11410                 /*
11411                  * We failed to reach balance because of affinity.
11412                  */
11413                 if (sd_parent) {
11414                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
11415
11416                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
11417                                 *group_imbalance = 1;
11418                 }
11419
11420                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
11421                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
11422                         __cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
11423                         /*
11424                          * Attempting to continue load balancing at the current
11425                          * sched_domain level only makes sense if there are
11426                          * active CPUs remaining as possible busiest CPUs to
11427                          * pull load from which are not contained within the
11428                          * destination group that is receiving any migrated
11429                          * load.
11430                          */
11431                         if (!cpumask_subset(cpus, env.dst_grpmask)) {
11432                                 env.loop = 0;
11433                                 env.loop_break = SCHED_NR_MIGRATE_BREAK;
11434                                 goto redo;
11435                         }
11436                         goto out_all_pinned;
11437                 }
11438         }
11439
11440         if (!ld_moved) {
11441                 schedstat_inc(sd->lb_failed[idle]);
11442                 /*
11443                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
11444                  * We do not want newidle balance, which can be very
11445                  * frequent, pollute the failure counter causing
11446                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
11447                  */
11448                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
11449                         sd->nr_balance_failed++;
11450
11451                 if (need_active_balance(&env)) {
11452                         unsigned long flags;
11453
11454                         raw_spin_rq_lock_irqsave(busiest, flags);
11455
11456                         /*
11457                          * Don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
11458                          * if the curr task on busiest CPU can't be
11459                          * moved to this_cpu:
11460                          */
11461                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu, busiest->curr->cpus_ptr)) {
11462                                 raw_spin_rq_unlock_irqrestore(busiest, flags);
11463                                 goto out_one_pinned;
11464                         }
11465
11466                         /* Record that we found at least one task that could run on this_cpu */
11467                         env.flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
11468
11469                         /*
11470                          * ->active_balance synchronizes accesses to
11471                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
11472                          * only after active load balance is finished.
11473                          */
11474                         if (!busiest->active_balance) {
11475                                 busiest->active_balance = 1;
11476                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
11477                                 active_balance = 1;
11478                         }
11479
11480                         preempt_disable();
11481                         raw_spin_rq_unlock_irqrestore(busiest, flags);
11482                         if (active_balance) {
11483                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
11484                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
11485                                         &busiest->active_balance_work);
11486                         }
11487                         preempt_enable();
11488                 }
11489         } else {
11490                 sd->nr_balance_failed = 0;
11491         }
11492
11493         if (likely(!active_balance) || need_active_balance(&env)) {
11494                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
11495                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
11496         }
11497
11498         goto out;
11499
11500 out_balanced:
11501         /*
11502          * We reach balance although we may have faced some affinity
11503          * constraints. Clear the imbalance flag only if other tasks got
11504          * a chance to move and fix the imbalance.
11505          */
11506         if (sd_parent && !(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
11507                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
11508
11509                 if (*group_imbalance)
11510                         *group_imbalance = 0;
11511         }
11512
11513 out_all_pinned:
11514         /*
11515          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
11516          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
11517          * can try to migrate them.
11518          */
11519         schedstat_inc(sd->lb_balanced[idle]);
11520
11521         sd->nr_balance_failed = 0;
11522
11523 out_one_pinned:
11524         ld_moved = 0;
11525
11526         /*
11527          * newidle_balance() disregards balance intervals, so we could
11528          * repeatedly reach this code, which would lead to balance_interval
11529          * skyrocketing in a short amount of time. Skip the balance_interval
11530          * increase logic to avoid that.
11531          */
11532         if (env.idle == CPU_NEWLY_IDLE)
11533                 goto out;
11534
11535         /* tune up the balancing interval */
11536         if ((env.flags & LBF_ALL_PINNED &&
11537              sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
11538             sd->balance_interval < sd->max_interval)
11539                 sd->balance_interval *= 2;
11540 out:
11541         return ld_moved;
11542 }
11543
11544 static inline unsigned long
11545 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
11546 {
11547         unsigned long interval = sd->balance_interval;
11548
11549         if (cpu_busy)
11550                 interval *= sd->busy_factor;
11551
11552         /* scale ms to jiffies */
11553         interval = msecs_to_jiffies(interval);
11554
11555         /*
11556          * Reduce likelihood of busy balancing at higher domains racing with
11557          * balancing at lower domains by preventing their balancing periods
11558          * from being multiples of each other.
11559          */
11560         if (cpu_busy)
11561                 interval -= 1;
11562
11563         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
11564
11565         return interval;
11566 }
11567
11568 static inline void
11569 update_next_balance(struct sched_domain *sd, unsigned long *next_balance)
11570 {
11571         unsigned long interval, next;
11572
11573         /* used by idle balance, so cpu_busy = 0 */
11574         interval = get_sd_balance_interval(sd, 0);
11575         next = sd->last_balance + interval;
11576
11577         if (time_after(*next_balance, next))
11578                 *next_balance = next;
11579 }
11580
11581 /*
11582  * active_load_balance_cpu_stop is run by the CPU stopper. It pushes
11583  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
11584  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
11585  * avoids physical / logical imbalances.
11586  */
11587 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
11588 {
11589         struct rq *busiest_rq = data;
11590         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
11591         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
11592         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
11593         struct sched_domain *sd;
11594         struct task_struct *p = NULL;
11595         struct rq_flags rf;
11596
11597         rq_lock_irq(busiest_rq, &rf);
11598         /*
11599          * Between queueing the stop-work and running it is a hole in which
11600          * CPUs can become inactive. We should not move tasks from or to
11601          * inactive CPUs.
11602          */
11603         if (!cpu_active(busiest_cpu) || !cpu_active(target_cpu))
11604                 goto out_unlock;
11605
11606         /* Make sure the requested CPU hasn't gone down in the meantime: */
11607         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
11608                      !busiest_rq->active_balance))
11609                 goto out_unlock;
11610
11611         /* Is there any task to move? */
11612         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
11613                 goto out_unlock;
11614
11615         /*
11616          * This condition is "impossible", if it occurs
11617          * we need to fix it. Originally reported by
11618          * Bjorn Helgaas on a 128-CPU setup.
11619          */
11620         WARN_ON_ONCE(busiest_rq == target_rq);
11621
11622         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
11623         rcu_read_lock();
11624         for_each_domain(target_cpu, sd) {
11625                 if (cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
11626                         break;
11627         }
11628
11629         if (likely(sd)) {
11630                 struct lb_env env = {
11631                         .sd             = sd,
11632                         .dst_cpu        = target_cpu,
11633                         .dst_rq         = target_rq,
11634                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
11635                         .src_rq         = busiest_rq,
11636                         .idle           = CPU_IDLE,
11637                         .flags          = LBF_ACTIVE_LB,
11638                 };
11639
11640                 schedstat_inc(sd->alb_count);
11641                 update_rq_clock(busiest_rq);
11642
11643                 p = detach_one_task(&env);
11644                 if (p) {
11645                         schedstat_inc(sd->alb_pushed);
11646                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
11647                         sd->nr_balance_failed = 0;
11648                 } else {
11649                         schedstat_inc(sd->alb_failed);
11650                 }
11651         }
11652         rcu_read_unlock();
11653 out_unlock:
11654         busiest_rq->active_balance = 0;
11655         rq_unlock(busiest_rq, &rf);
11656
11657         if (p)
11658                 attach_one_task(target_rq, p);
11659
11660         local_irq_enable();
11661
11662         return 0;
11663 }
11664
11665 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
11666
11667 /*
11668  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
11669  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
11670  */
11671 void update_max_interval(void)
11672 {
11673         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
11674 }
11675
11676 static inline bool update_newidle_cost(struct sched_domain *sd, u64 cost)
11677 {
11678         if (cost > sd->max_newidle_lb_cost) {
11679                 /*
11680                  * Track max cost of a domain to make sure to not delay the
11681                  * next wakeup on the CPU.
11682                  */
11683                 sd->max_newidle_lb_cost = cost;
11684                 sd->last_decay_max_lb_cost = jiffies;
11685         } else if (time_after(jiffies, sd->last_decay_max_lb_cost + HZ)) {
11686                 /*
11687                  * Decay the newidle max times by ~1% per second to ensure that
11688                  * it is not outdated and the current max cost is actually
11689                  * shorter.
11690                  */
11691                 sd->max_newidle_lb_cost = (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
11692                 sd->last_decay_max_lb_cost = jiffies;
11693
11694                 return true;
11695         }
11696
11697         return false;
11698 }
11699
11700 /*
11701  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
11702  * and initiates a balancing operation if so.
11703  *
11704  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
11705  */
11706 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
11707 {
11708         int continue_balancing = 1;
11709         int cpu = rq->cpu;
11710         int busy = idle != CPU_IDLE && !sched_idle_cpu(cpu);
11711         unsigned long interval;
11712         struct sched_domain *sd;
11713         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
11714         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
11715         int update_next_balance = 0;
11716         int need_serialize, need_decay = 0;
11717         u64 max_cost = 0;
11718
11719         rcu_read_lock();
11720         for_each_domain(cpu, sd) {
11721                 /*
11722                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
11723                  * visit to all the domains.
11724                  */
11725                 need_decay = update_newidle_cost(sd, 0);
11726                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
11727
11728                 /*
11729                  * Stop the load balance at this level. There is another
11730                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
11731                  * actively.
11732                  */
11733                 if (!continue_balancing) {
11734                         if (need_decay)
11735                                 continue;
11736                         break;
11737                 }
11738
11739                 interval = get_sd_balance_interval(sd, busy);
11740
11741                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
11742                 if (need_serialize) {
11743                         if (!spin_trylock(&balancing))
11744                                 goto out;
11745                 }
11746
11747                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
11748                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
11749                                 /*
11750                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
11751                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
11752                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
11753                                  */
11754                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
11755                                 busy = idle != CPU_IDLE && !sched_idle_cpu(cpu);
11756                         }
11757                         sd->last_balance = jiffies;
11758                         interval = get_sd_balance_interval(sd, busy);
11759                 }
11760                 if (need_serialize)
11761                         spin_unlock(&balancing);
11762 out:
11763                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
11764                         next_balance = sd->last_balance + interval;
11765                         update_next_balance = 1;
11766                 }
11767         }
11768         if (need_decay) {
11769                 /*
11770                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
11771                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
11772                  */
11773                 rq->max_idle_balance_cost =
11774                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
11775         }
11776         rcu_read_unlock();
11777
11778         /*
11779          * next_balance will be updated only when there is a need.
11780          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
11781          * updated.
11782          */
11783         if (likely(update_next_balance))
11784                 rq->next_balance = next_balance;
11785
11786 }
11787
11788 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
11789 {
11790         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
11791 }
11792
11793 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
11794 /*
11795  * NOHZ idle load balancing (ILB) details:
11796  *
11797  * - When one of the busy CPUs notices that there may be an idle rebalancing
11798  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
11799  *   load balancing for all the idle CPUs.
11800  *
11801  * - HK_TYPE_MISC CPUs are used for this task, because HK_TYPE_SCHED is not set
11802  *   anywhere yet.
11803  */
11804 static inline int find_new_ilb(void)
11805 {
11806         const struct cpumask *hk_mask;
11807         int ilb_cpu;
11808
11809         hk_mask = housekeeping_cpumask(HK_TYPE_MISC);
11810
11811         for_each_cpu_and(ilb_cpu, nohz.idle_cpus_mask, hk_mask) {
11812
11813                 if (ilb_cpu == smp_processor_id())
11814                         continue;
11815
11816                 if (idle_cpu(ilb_cpu))
11817                         return ilb_cpu;
11818         }
11819
11820         return -1;
11821 }
11822
11823 /*
11824  * Kick a CPU to do the NOHZ balancing, if it is time for it, via a cross-CPU
11825  * SMP function call (IPI).
11826  *
11827  * We pick the first idle CPU in the HK_TYPE_MISC housekeeping set (if there is one).
11828  */
11829 static void kick_ilb(unsigned int flags)
11830 {
11831         int ilb_cpu;
11832
11833         /*
11834          * Increase nohz.next_balance only when if full ilb is triggered but
11835          * not if we only update stats.
11836          */
11837         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
11838                 nohz.next_balance = jiffies+1;
11839
11840         ilb_cpu = find_new_ilb();
11841         if (ilb_cpu < 0)
11842                 return;
11843
11844         /*
11845          * Access to rq::nohz_csd is serialized by NOHZ_KICK_MASK; he who sets
11846          * the first flag owns it; cleared by nohz_csd_func().
11847          */
11848         flags = atomic_fetch_or(flags, nohz_flags(ilb_cpu));
11849         if (flags & NOHZ_KICK_MASK)
11850                 return;
11851
11852         /*
11853          * This way we generate an IPI on the target CPU which
11854          * is idle, and the softirq performing NOHZ idle load balancing
11855          * will be run before returning from the IPI.
11856          */
11857         smp_call_function_single_async(ilb_cpu, &cpu_rq(ilb_cpu)->nohz_csd);
11858 }
11859
11860 /*
11861  * Current decision point for kicking the idle load balancer in the presence
11862  * of idle CPUs in the system.
11863  */
11864 static void nohz_balancer_kick(struct rq *rq)
11865 {
11866         unsigned long now = jiffies;
11867         struct sched_domain_shared *sds;
11868         struct sched_domain *sd;
11869         int nr_busy, i, cpu = rq->cpu;
11870         unsigned int flags = 0;
11871
11872         if (unlikely(rq->idle_balance))
11873                 return;
11874
11875         /*
11876          * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
11877          * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
11878          */
11879         nohz_balance_exit_idle(rq);
11880
11881         /*
11882          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
11883          * balancing:
11884          */
11885         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
11886                 return;
11887
11888         if (READ_ONCE(nohz.has_blocked) &&
11889             time_after(now, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
11890                 flags = NOHZ_STATS_KICK;
11891
11892         if (time_before(now, nohz.next_balance))
11893                 goto out;
11894
11895         if (rq->nr_running >= 2) {
11896                 flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
11897                 goto out;
11898         }
11899
11900         rcu_read_lock();
11901
11902         sd = rcu_dereference(rq->sd);
11903         if (sd) {
11904                 /*
11905                  * If there's a runnable CFS task and the current CPU has reduced
11906                  * capacity, kick the ILB to see if there's a better CPU to run on:
11907                  */
11908                 if (rq->cfs.h_nr_running >= 1 && check_cpu_capacity(rq, sd)) {
11909                         flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
11910                         goto unlock;
11911                 }
11912         }
11913
11914         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_packing, cpu));
11915         if (sd) {
11916                 /*
11917                  * When ASYM_PACKING; see if there's a more preferred CPU
11918                  * currently idle; in which case, kick the ILB to move tasks
11919                  * around.
11920                  *
11921                  * When balancing betwen cores, all the SMT siblings of the
11922                  * preferred CPU must be idle.
11923                  */
11924                 for_each_cpu_and(i, sched_domain_span(sd), nohz.idle_cpus_mask) {
11925                         if (sched_use_asym_prio(sd, i) &&
11926                             sched_asym_prefer(i, cpu)) {
11927                                 flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
11928                                 goto unlock;
11929                         }
11930                 }
11931         }
11932
11933         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_cpucapacity, cpu));
11934         if (sd) {
11935                 /*
11936                  * When ASYM_CPUCAPACITY; see if there's a higher capacity CPU
11937                  * to run the misfit task on.
11938                  */
11939                 if (check_misfit_status(rq, sd)) {
11940                         flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
11941                         goto unlock;
11942                 }
11943
11944                 /*
11945                  * For asymmetric systems, we do not want to nicely balance
11946                  * cache use, instead we want to embrace asymmetry and only
11947                  * ensure tasks have enough CPU capacity.
11948                  *
11949                  * Skip the LLC logic because it's not relevant in that case.
11950                  */
11951                 goto unlock;
11952         }
11953
11954         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
11955         if (sds) {
11956                 /*
11957                  * If there is an imbalance between LLC domains (IOW we could
11958                  * increase the overall cache utilization), we need a less-loaded LLC
11959                  * domain to pull some load from. Likewise, we may need to spread
11960                  * load within the current LLC domain (e.g. packed SMT cores but
11961                  * other CPUs are idle). We can't really know from here how busy
11962                  * the others are - so just get a NOHZ balance going if it looks
11963                  * like this LLC domain has tasks we could move.
11964                  */
11965                 nr_busy = atomic_read(&sds->nr_busy_cpus);
11966                 if (nr_busy > 1) {
11967                         flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
11968                         goto unlock;
11969                 }
11970         }
11971 unlock:
11972         rcu_read_unlock();
11973 out:
11974         if (READ_ONCE(nohz.needs_update))
11975                 flags |= NOHZ_NEXT_KICK;
11976
11977         if (flags)
11978                 kick_ilb(flags);
11979 }
11980
11981 static void set_cpu_sd_state_busy(int cpu)
11982 {
11983         struct sched_domain *sd;
11984
11985         rcu_read_lock();
11986         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
11987
11988         if (!sd || !sd->nohz_idle)
11989                 goto unlock;
11990         sd->nohz_idle = 0;
11991
11992         atomic_inc(&sd->shared->nr_busy_cpus);
11993 unlock:
11994         rcu_read_unlock();
11995 }
11996
11997 void nohz_balance_exit_idle(struct rq *rq)
11998 {
11999         SCHED_WARN_ON(rq != this_rq());
12000
12001         if (likely(!rq->nohz_tick_stopped))
12002                 return;
12003
12004         rq->nohz_tick_stopped = 0;
12005         cpumask_clear_cpu(rq->cpu, nohz.idle_cpus_mask);
12006         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
12007
12008         set_cpu_sd_state_busy(rq->cpu);
12009 }
12010
12011 static void set_cpu_sd_state_idle(int cpu)
12012 {
12013         struct sched_domain *sd;
12014
12015         rcu_read_lock();
12016         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
12017
12018         if (!sd || sd->nohz_idle)
12019                 goto unlock;
12020         sd->nohz_idle = 1;
12021
12022         atomic_dec(&sd->shared->nr_busy_cpus);
12023 unlock:
12024         rcu_read_unlock();
12025 }
12026
12027 /*
12028  * This routine will record that the CPU is going idle with tick stopped.
12029  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
12030  */
12031 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
12032 {
12033         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
12034
12035         SCHED_WARN_ON(cpu != smp_processor_id());
12036
12037         /* If this CPU is going down, then nothing needs to be done: */
12038         if (!cpu_active(cpu))
12039                 return;
12040
12041         /* Spare idle load balancing on CPUs that don't want to be disturbed: */
12042         if (!housekeeping_cpu(cpu, HK_TYPE_SCHED))
12043                 return;
12044
12045         /*
12046          * Can be set safely without rq->lock held
12047          * If a clear happens, it will have evaluated last additions because
12048          * rq->lock is held during the check and the clear
12049          */
12050         rq->has_blocked_load = 1;
12051
12052         /*
12053          * The tick is still stopped but load could have been added in the
12054          * meantime. We set the nohz.has_blocked flag to trig a check of the
12055          * *_avg. The CPU is already part of nohz.idle_cpus_mask so the clear
12056          * of nohz.has_blocked can only happen after checking the new load
12057          */
12058         if (rq->nohz_tick_stopped)
12059                 goto out;
12060
12061         /* If we're a completely isolated CPU, we don't play: */
12062         if (on_null_domain(rq))
12063                 return;
12064
12065         rq->nohz_tick_stopped = 1;
12066
12067         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
12068         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
12069
12070         /*
12071          * Ensures that if nohz_idle_balance() fails to observe our
12072          * @idle_cpus_mask store, it must observe the @has_blocked
12073          * and @needs_update stores.
12074          */
12075         smp_mb__after_atomic();
12076
12077         set_cpu_sd_state_idle(cpu);
12078
12079         WRITE_ONCE(nohz.needs_update, 1);
12080 out:
12081         /*
12082          * Each time a cpu enter idle, we assume that it has blocked load and
12083          * enable the periodic update of the load of idle cpus
12084          */
12085         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
12086 }
12087
12088 static bool update_nohz_stats(struct rq *rq)
12089 {
12090         unsigned int cpu = rq->cpu;
12091
12092         if (!rq->has_blocked_load)
12093                 return false;
12094
12095         if (!cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))
12096                 return false;
12097
12098         if (!time_after(jiffies, READ_ONCE(rq->last_blocked_load_update_tick)))
12099                 return true;
12100
12101         update_blocked_averages(cpu);
12102
12103         return rq->has_blocked_load;
12104 }
12105
12106 /*
12107  * Internal function that runs load balance for all idle cpus. The load balance
12108  * can be a simple update of blocked load or a complete load balance with
12109  * tasks movement depending of flags.
12110  */
12111 static void _nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, unsigned int flags)
12112 {
12113         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
12114         unsigned long now = jiffies;
12115         unsigned long next_balance = now + 60*HZ;
12116         bool has_blocked_load = false;
12117         int update_next_balance = 0;
12118         int this_cpu = this_rq->cpu;
12119         int balance_cpu;
12120         struct rq *rq;
12121
12122         SCHED_WARN_ON((flags & NOHZ_KICK_MASK) == NOHZ_BALANCE_KICK);
12123
12124         /*
12125          * We assume there will be no idle load after this update and clear
12126          * the has_blocked flag. If a cpu enters idle in the mean time, it will
12127          * set the has_blocked flag and trigger another update of idle load.
12128          * Because a cpu that becomes idle, is added to idle_cpus_mask before
12129          * setting the flag, we are sure to not clear the state and not
12130          * check the load of an idle cpu.
12131          *
12132          * Same applies to idle_cpus_mask vs needs_update.
12133          */
12134         if (flags & NOHZ_STATS_KICK)
12135                 WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 0);
12136         if (flags & NOHZ_NEXT_KICK)
12137                 WRITE_ONCE(nohz.needs_update, 0);
12138
12139         /*
12140          * Ensures that if we miss the CPU, we must see the has_blocked
12141          * store from nohz_balance_enter_idle().
12142          */
12143         smp_mb();
12144
12145         /*
12146          * Start with the next CPU after this_cpu so we will end with this_cpu and let a
12147          * chance for other idle cpu to pull load.
12148          */
12149         for_each_cpu_wrap(balance_cpu,  nohz.idle_cpus_mask, this_cpu+1) {
12150                 if (!idle_cpu(balance_cpu))
12151                         continue;
12152
12153                 /*
12154                  * If this CPU gets work to do, stop the load balancing
12155                  * work being done for other CPUs. Next load
12156                  * balancing owner will pick it up.
12157                  */
12158                 if (need_resched()) {
12159                         if (flags & NOHZ_STATS_KICK)
12160                                 has_blocked_load = true;
12161                         if (flags & NOHZ_NEXT_KICK)
12162                                 WRITE_ONCE(nohz.needs_update, 1);
12163                         goto abort;
12164                 }
12165
12166                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
12167
12168                 if (flags & NOHZ_STATS_KICK)
12169                         has_blocked_load |= update_nohz_stats(rq);
12170
12171                 /*
12172                  * If time for next balance is due,
12173                  * do the balance.
12174                  */
12175                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
12176                         struct rq_flags rf;
12177
12178                         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
12179                         update_rq_clock(rq);
12180                         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
12181
12182                         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
12183                                 rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
12184                 }
12185
12186                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
12187                         next_balance = rq->next_balance;
12188                         update_next_balance = 1;
12189                 }
12190         }
12191
12192         /*
12193          * next_balance will be updated only when there is a need.
12194          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
12195          * updated.
12196          */
12197         if (likely(update_next_balance))
12198                 nohz.next_balance = next_balance;
12199
12200         if (flags & NOHZ_STATS_KICK)
12201                 WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
12202                            now + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
12203
12204 abort:
12205         /* There is still blocked load, enable periodic update */
12206         if (has_blocked_load)
12207                 WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
12208 }
12209
12210 /*
12211  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
12212  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
12213  */
12214 static bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
12215 {
12216         unsigned int flags = this_rq->nohz_idle_balance;
12217
12218         if (!flags)
12219                 return false;
12220
12221         this_rq->nohz_idle_balance = 0;
12222
12223         if (idle != CPU_IDLE)
12224                 return false;
12225
12226         _nohz_idle_balance(this_rq, flags);
12227
12228         return true;
12229 }
12230
12231 /*
12232  * Check if we need to directly run the ILB for updating blocked load before
12233  * entering idle state. Here we run ILB directly without issuing IPIs.
12234  *
12235  * Note that when this function is called, the tick may not yet be stopped on
12236  * this CPU yet. nohz.idle_cpus_mask is updated only when tick is stopped and
12237  * cleared on the next busy tick. In other words, nohz.idle_cpus_mask updates
12238  * don't align with CPUs enter/exit idle to avoid bottlenecks due to high idle
12239  * entry/exit rate (usec). So it is possible that _nohz_idle_balance() is
12240  * called from this function on (this) CPU that's not yet in the mask. That's
12241  * OK because the goal of nohz_run_idle_balance() is to run ILB only for
12242  * updating the blocked load of already idle CPUs without waking up one of
12243  * those idle CPUs and outside the preempt disable / irq off phase of the local
12244  * cpu about to enter idle, because it can take a long time.
12245  */
12246 void nohz_run_idle_balance(int cpu)
12247 {
12248         unsigned int flags;
12249
12250         flags = atomic_fetch_andnot(NOHZ_NEWILB_KICK, nohz_flags(cpu));
12251
12252         /*
12253          * Update the blocked load only if no SCHED_SOFTIRQ is about to happen
12254          * (ie NOHZ_STATS_KICK set) and will do the same.
12255          */
12256         if ((flags == NOHZ_NEWILB_KICK) && !need_resched())
12257                 _nohz_idle_balance(cpu_rq(cpu), NOHZ_STATS_KICK);
12258 }
12259
12260 static void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq)
12261 {
12262         int this_cpu = this_rq->cpu;
12263
12264         /*
12265          * This CPU doesn't want to be disturbed by scheduler
12266          * housekeeping
12267          */
12268         if (!housekeeping_cpu(this_cpu, HK_TYPE_SCHED))
12269                 return;
12270
12271         /* Will wake up very soon. No time for doing anything else*/
12272         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost)
12273                 return;
12274
12275         /* Don't need to update blocked load of idle CPUs*/
12276         if (!READ_ONCE(nohz.has_blocked) ||
12277             time_before(jiffies, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
12278                 return;
12279
12280         /*
12281          * Set the need to trigger ILB in order to update blocked load
12282          * before entering idle state.
12283          */
12284         atomic_or(NOHZ_NEWILB_KICK, nohz_flags(this_cpu));
12285 }
12286
12287 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
12288 static inline void nohz_balancer_kick(struct rq *rq) { }
12289
12290 static inline bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
12291 {
12292         return false;
12293 }
12294
12295 static inline void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq) { }
12296 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
12297
12298 /*
12299  * newidle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
12300  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
12301  *
12302  * Returns:
12303  *   < 0 - we released the lock and there are !fair tasks present
12304  *     0 - failed, no new tasks
12305  *   > 0 - success, new (fair) tasks present
12306  */
12307 static int newidle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf)
12308 {
12309         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
12310         int this_cpu = this_rq->cpu;
12311         u64 t0, t1, curr_cost = 0;
12312         struct sched_domain *sd;
12313         int pulled_task = 0;
12314
12315         update_misfit_status(NULL, this_rq);
12316
12317         /*
12318          * There is a task waiting to run. No need to search for one.
12319          * Return 0; the task will be enqueued when switching to idle.
12320          */
12321         if (this_rq->ttwu_pending)
12322                 return 0;
12323
12324         /*
12325          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
12326          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
12327          */
12328         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
12329
12330         /*
12331          * Do not pull tasks towards !active CPUs...
12332          */
12333         if (!cpu_active(this_cpu))
12334                 return 0;
12335
12336         /*
12337          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
12338          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
12339          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
12340          * re-start the picking loop.
12341          */
12342         rq_unpin_lock(this_rq, rf);
12343
12344         rcu_read_lock();
12345         sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
12346
12347         if (!READ_ONCE(this_rq->rd->overload) ||
12348             (sd && this_rq->avg_idle < sd->max_newidle_lb_cost)) {
12349
12350                 if (sd)
12351                         update_next_balance(sd, &next_balance);
12352                 rcu_read_unlock();
12353
12354                 goto out;
12355         }
12356         rcu_read_unlock();
12357
12358         raw_spin_rq_unlock(this_rq);
12359
12360         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
12361         update_blocked_averages(this_cpu);
12362
12363         rcu_read_lock();
12364         for_each_domain(this_cpu, sd) {
12365                 int continue_balancing = 1;
12366                 u64 domain_cost;
12367
12368                 update_next_balance(sd, &next_balance);
12369
12370                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost)
12371                         break;
12372
12373                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
12374
12375                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
12376                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
12377                                                    &continue_balancing);
12378
12379                         t1 = sched_clock_cpu(this_cpu);
12380                         domain_cost = t1 - t0;
12381                         update_newidle_cost(sd, domain_cost);
12382
12383                         curr_cost += domain_cost;
12384                         t0 = t1;
12385                 }
12386
12387                 /*
12388                  * Stop searching for tasks to pull if there are
12389                  * now runnable tasks on this rq.
12390                  */
12391                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0 ||
12392                     this_rq->ttwu_pending)
12393                         break;
12394         }
12395         rcu_read_unlock();
12396
12397         raw_spin_rq_lock(this_rq);
12398
12399         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
12400                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
12401
12402         /*
12403          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
12404          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
12405          * pretend we pulled a task.
12406          */
12407         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
12408                 pulled_task = 1;
12409
12410         /* Is there a task of a high priority class? */
12411         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
12412                 pulled_task = -1;
12413
12414 out:
12415         /* Move the next balance forward */
12416         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
12417                 this_rq->next_balance = next_balance;
12418
12419         if (pulled_task)
12420                 this_rq->idle_stamp = 0;
12421         else
12422                 nohz_newidle_balance(this_rq);
12423
12424         rq_repin_lock(this_rq, rf);
12425
12426         return pulled_task;
12427 }
12428
12429 /*
12430  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
12431  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
12432  */
12433 static __latent_entropy void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
12434 {
12435         struct rq *this_rq = this_rq();
12436         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
12437                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
12438
12439         /*
12440          * If this CPU has a pending nohz_balance_kick, then do the
12441          * balancing on behalf of the other idle CPUs whose ticks are
12442          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
12443          * give the idle CPUs a chance to load balance. Else we may
12444          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
12445          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
12446          */
12447         if (nohz_idle_balance(this_rq, idle))
12448                 return;
12449
12450         /* normal load balance */
12451         update_blocked_averages(this_rq->cpu);
12452         rebalance_domains(this_rq, idle);
12453 }
12454
12455 /*
12456  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
12457  */
12458 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
12459 {
12460         /*
12461          * Don't need to rebalance while attached to NULL domain or
12462          * runqueue CPU is not active
12463          */
12464         if (unlikely(on_null_domain(rq) || !cpu_active(cpu_of(rq))))
12465                 return;
12466
12467         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
12468                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
12469
12470         nohz_balancer_kick(rq);
12471 }
12472
12473 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
12474 {
12475         update_sysctl();
12476
12477         update_runtime_enabled(rq);
12478 }
12479
12480 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
12481 {
12482         update_sysctl();
12483
12484         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
12485         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
12486
12487         /* Ensure that we remove rq contribution to group share: */
12488         clear_tg_offline_cfs_rqs(rq);
12489 }
12490
12491 #endif /* CONFIG_SMP */
12492
12493 #ifdef CONFIG_SCHED_CORE
12494 static inline bool
12495 __entity_slice_used(struct sched_entity *se, int min_nr_tasks)
12496 {
12497         u64 rtime = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
12498         u64 slice = se->slice;
12499
12500         return (rtime * min_nr_tasks > slice);
12501 }
12502
12503 #define MIN_NR_TASKS_DURING_FORCEIDLE   2
12504 static inline void task_tick_core(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
12505 {
12506         if (!sched_core_enabled(rq))
12507                 return;
12508
12509         /*
12510          * If runqueue has only one task which used up its slice and
12511          * if the sibling is forced idle, then trigger schedule to
12512          * give forced idle task a chance.
12513          *
12514          * sched_slice() considers only this active rq and it gets the
12515          * whole slice. But during force idle, we have siblings acting
12516          * like a single runqueue and hence we need to consider runnable
12517          * tasks on this CPU and the forced idle CPU. Ideally, we should
12518          * go through the forced idle rq, but that would be a perf hit.
12519          * We can assume that the forced idle CPU has at least
12520          * MIN_NR_TASKS_DURING_FORCEIDLE - 1 tasks and use that to check
12521          * if we need to give up the CPU.
12522          */
12523         if (rq->core->core_forceidle_count && rq->cfs.nr_running == 1 &&
12524             __entity_slice_used(&curr->se, MIN_NR_TASKS_DURING_FORCEIDLE))
12525                 resched_curr(rq);
12526 }
12527
12528 /*
12529  * se_fi_update - Update the cfs_rq->min_vruntime_fi in a CFS hierarchy if needed.
12530  */
12531 static void se_fi_update(const struct sched_entity *se, unsigned int fi_seq,
12532                          bool forceidle)
12533 {
12534         for_each_sched_entity(se) {
12535                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
12536
12537                 if (forceidle) {
12538                         if (cfs_rq->forceidle_seq == fi_seq)
12539                                 break;
12540                         cfs_rq->forceidle_seq = fi_seq;
12541                 }
12542
12543                 cfs_rq->min_vruntime_fi = cfs_rq->min_vruntime;
12544         }
12545 }
12546
12547 void task_vruntime_update(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool in_fi)
12548 {
12549         struct sched_entity *se = &p->se;
12550
12551         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
12552                 return;
12553
12554         se_fi_update(se, rq->core->core_forceidle_seq, in_fi);
12555 }
12556
12557 bool cfs_prio_less(const struct task_struct *a, const struct task_struct *b,
12558                         bool in_fi)
12559 {
12560         struct rq *rq = task_rq(a);
12561         const struct sched_entity *sea = &a->se;
12562         const struct sched_entity *seb = &b->se;
12563         struct cfs_rq *cfs_rqa;
12564         struct cfs_rq *cfs_rqb;
12565         s64 delta;
12566
12567         SCHED_WARN_ON(task_rq(b)->core != rq->core);
12568
12569 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
12570         /*
12571          * Find an se in the hierarchy for tasks a and b, such that the se's
12572          * are immediate siblings.
12573          */
12574         while (sea->cfs_rq->tg != seb->cfs_rq->tg) {
12575                 int sea_depth = sea->depth;
12576                 int seb_depth = seb->depth;
12577
12578                 if (sea_depth >= seb_depth)
12579                         sea = parent_entity(sea);
12580                 if (sea_depth <= seb_depth)
12581                         seb = parent_entity(seb);
12582         }
12583
12584         se_fi_update(sea, rq->core->core_forceidle_seq, in_fi);
12585         se_fi_update(seb, rq->core->core_forceidle_seq, in_fi);
12586
12587         cfs_rqa = sea->cfs_rq;
12588         cfs_rqb = seb->cfs_rq;
12589 #else
12590         cfs_rqa = &task_rq(a)->cfs;
12591         cfs_rqb = &task_rq(b)->cfs;
12592 #endif
12593
12594         /*
12595          * Find delta after normalizing se's vruntime with its cfs_rq's
12596          * min_vruntime_fi, which would have been updated in prior calls
12597          * to se_fi_update().
12598          */
12599         delta = (s64)(sea->vruntime - seb->vruntime) +
12600                 (s64)(cfs_rqb->min_vruntime_fi - cfs_rqa->min_vruntime_fi);
12601
12602         return delta > 0;
12603 }
12604
12605 static int task_is_throttled_fair(struct task_struct *p, int cpu)
12606 {
12607         struct cfs_rq *cfs_rq;
12608
12609 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
12610         cfs_rq = task_group(p)->cfs_rq[cpu];
12611 #else
12612         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
12613 #endif
12614         return throttled_hierarchy(cfs_rq);
12615 }
12616 #else
12617 static inline void task_tick_core(struct rq *rq, struct task_struct *curr) {}
12618 #endif
12619
12620 /*
12621  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class.
12622  *
12623  * NOTE: This function can be called remotely by the tick offload that
12624  * goes along full dynticks. Therefore no local assumption can be made
12625  * and everything must be accessed through the @rq and @curr passed in
12626  * parameters.
12627  */
12628 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
12629 {
12630         struct cfs_rq *cfs_rq;
12631         struct sched_entity *se = &curr->se;
12632
12633         for_each_sched_entity(se) {
12634                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
12635                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
12636         }
12637
12638         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
12639                 task_tick_numa(rq, curr);
12640
12641         update_misfit_status(curr, rq);
12642         update_overutilized_status(task_rq(curr));
12643
12644         task_tick_core(rq, curr);
12645 }
12646
12647 /*
12648  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
12649  *  - child not yet on the tasklist
12650  *  - preemption disabled
12651  */
12652 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
12653 {
12654         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
12655         struct cfs_rq *cfs_rq;
12656         struct rq *rq = this_rq();
12657         struct rq_flags rf;
12658
12659         rq_lock(rq, &rf);
12660         update_rq_clock(rq);
12661
12662         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
12663         curr = cfs_rq->curr;
12664         if (curr)
12665                 update_curr(cfs_rq);
12666         place_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_INITIAL);
12667         rq_unlock(rq, &rf);
12668 }
12669
12670 /*
12671  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
12672  * the current task.
12673  */
12674 static void
12675 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
12676 {
12677         if (!task_on_rq_queued(p))
12678                 return;
12679
12680         if (rq->cfs.nr_running == 1)
12681                 return;
12682
12683         /*
12684          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
12685          * our priority decreased, or if we are not currently running on
12686          * this runqueue and our priority is higher than the current's
12687          */
12688         if (task_current(rq, p)) {
12689                 if (p->prio > oldprio)
12690                         resched_curr(rq);
12691         } else
12692                 wakeup_preempt(rq, p, 0);
12693 }
12694
12695 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
12696 /*
12697  * Propagate the changes of the sched_entity across the tg tree to make it
12698  * visible to the root
12699  */
12700 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
12701 {
12702         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
12703
12704         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
12705                 return;
12706
12707         if (!throttled_hierarchy(cfs_rq))
12708                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
12709
12710         /* Start to propagate at parent */
12711         se = se->parent;
12712
12713         for_each_sched_entity(se) {
12714                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
12715
12716                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
12717
12718                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
12719                         break;
12720
12721                 if (!throttled_hierarchy(cfs_rq))
12722                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
12723         }
12724 }
12725 #else
12726 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se) { }
12727 #endif
12728
12729 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
12730 {
12731         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
12732
12733 #ifdef CONFIG_SMP
12734         /*
12735          * In case the task sched_avg hasn't been attached:
12736          * - A forked task which hasn't been woken up by wake_up_new_task().
12737          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() but is
12738          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
12739          */
12740         if (!se->avg.last_update_time)
12741                 return;
12742 #endif
12743
12744         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
12745         update_load_avg(cfs_rq, se, 0);
12746         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
12747         update_tg_load_avg(cfs_rq);
12748         propagate_entity_cfs_rq(se);
12749 }
12750
12751 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
12752 {
12753         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
12754
12755         /* Synchronize entity with its cfs_rq */
12756         update_load_avg(cfs_rq, se, sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD) ? 0 : SKIP_AGE_LOAD);
12757         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
12758         update_tg_load_avg(cfs_rq);
12759         propagate_entity_cfs_rq(se);
12760 }
12761
12762 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
12763 {
12764         struct sched_entity *se = &p->se;
12765
12766         detach_entity_cfs_rq(se);
12767 }
12768
12769 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
12770 {
12771         struct sched_entity *se = &p->se;
12772
12773         attach_entity_cfs_rq(se);
12774 }
12775
12776 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
12777 {
12778         detach_task_cfs_rq(p);
12779 }
12780
12781 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
12782 {
12783         attach_task_cfs_rq(p);
12784
12785         if (task_on_rq_queued(p)) {
12786                 /*
12787                  * We were most likely switched from sched_rt, so
12788                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
12789                  * if we can still preempt the current task.
12790                  */
12791                 if (task_current(rq, p))
12792                         resched_curr(rq);
12793                 else
12794                         wakeup_preempt(rq, p, 0);
12795         }
12796 }
12797
12798 /* Account for a task changing its policy or group.
12799  *
12800  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
12801  * migrates between groups/classes.
12802  */
12803 static void set_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool first)
12804 {
12805         struct sched_entity *se = &p->se;
12806
12807 #ifdef CONFIG_SMP
12808         if (task_on_rq_queued(p)) {
12809                 /*
12810                  * Move the next running task to the front of the list, so our
12811                  * cfs_tasks list becomes MRU one.
12812                  */
12813                 list_move(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
12814         }
12815 #endif
12816
12817         for_each_sched_entity(se) {
12818                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
12819
12820                 set_next_entity(cfs_rq, se);
12821                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
12822                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
12823         }
12824 }
12825
12826 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
12827 {
12828         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT_CACHED;
12829         u64_u32_store(cfs_rq->min_vruntime, (u64)(-(1LL << 20)));
12830 #ifdef CONFIG_SMP
12831         raw_spin_lock_init(&cfs_rq->removed.lock);
12832 #endif
12833 }
12834
12835 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
12836 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p)
12837 {
12838         /*
12839          * We couldn't detach or attach a forked task which
12840          * hasn't been woken up by wake_up_new_task().
12841          */
12842         if (READ_ONCE(p->__state) == TASK_NEW)
12843                 return;
12844
12845         detach_task_cfs_rq(p);
12846
12847 #ifdef CONFIG_SMP
12848         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
12849         p->se.avg.last_update_time = 0;
12850 #endif
12851         set_task_rq(p, task_cpu(p));
12852         attach_task_cfs_rq(p);
12853 }
12854
12855 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
12856 {
12857         int i;
12858
12859         for_each_possible_cpu(i) {
12860                 if (tg->cfs_rq)
12861                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
12862                 if (tg->se)
12863                         kfree(tg->se[i]);
12864         }
12865
12866         kfree(tg->cfs_rq);
12867         kfree(tg->se);
12868 }
12869
12870 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
12871 {
12872         struct sched_entity *se;
12873         struct cfs_rq *cfs_rq;
12874         int i;
12875
12876         tg->cfs_rq = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(cfs_rq), GFP_KERNEL);
12877         if (!tg->cfs_rq)
12878                 goto err;
12879         tg->se = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(se), GFP_KERNEL);
12880         if (!tg->se)
12881                 goto err;
12882
12883         tg->shares = NICE_0_LOAD;
12884
12885         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg), tg_cfs_bandwidth(parent));
12886
12887         for_each_possible_cpu(i) {
12888                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
12889                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
12890                 if (!cfs_rq)
12891                         goto err;
12892
12893                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity_stats),
12894                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
12895                 if (!se)
12896                         goto err_free_rq;
12897
12898                 init_cfs_rq(cfs_rq);
12899                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
12900                 init_entity_runnable_average(se);
12901         }
12902
12903         return 1;
12904
12905 err_free_rq:
12906         kfree(cfs_rq);
12907 err:
12908         return 0;
12909 }
12910
12911 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg)
12912 {
12913         struct sched_entity *se;
12914         struct rq_flags rf;
12915         struct rq *rq;
12916         int i;
12917
12918         for_each_possible_cpu(i) {
12919                 rq = cpu_rq(i);
12920                 se = tg->se[i];
12921                 rq_lock_irq(rq, &rf);
12922                 update_rq_clock(rq);
12923                 attach_entity_cfs_rq(se);
12924                 sync_throttle(tg, i);
12925                 rq_unlock_irq(rq, &rf);
12926         }
12927 }
12928
12929 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
12930 {
12931         unsigned long flags;
12932         struct rq *rq;
12933         int cpu;
12934
12935         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
12936
12937         for_each_possible_cpu(cpu) {
12938                 if (tg->se[cpu])
12939                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
12940
12941                 /*
12942                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
12943                  * check on_list without danger of it being re-added.
12944                  */
12945                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
12946                         continue;
12947
12948                 rq = cpu_rq(cpu);
12949
12950                 raw_spin_rq_lock_irqsave(rq, flags);
12951                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
12952                 raw_spin_rq_unlock_irqrestore(rq, flags);
12953         }
12954 }
12955
12956 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
12957                         struct sched_entity *se, int cpu,
12958                         struct sched_entity *parent)
12959 {
12960         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
12961
12962         cfs_rq->tg = tg;
12963         cfs_rq->rq = rq;
12964         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
12965
12966         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
12967         tg->se[cpu] = se;
12968
12969         /* se could be NULL for root_task_group */
12970         if (!se)
12971                 return;
12972
12973         if (!parent) {
12974                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
12975                 se->depth = 0;
12976         } else {
12977                 se->cfs_rq = parent->my_q;
12978                 se->depth = parent->depth + 1;
12979         }
12980
12981         se->my_q = cfs_rq;
12982         /* guarantee group entities always have weight */
12983         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
12984         se->parent = parent;
12985 }
12986
12987 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
12988
12989 static int __sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
12990 {
12991         int i;
12992
12993         lockdep_assert_held(&shares_mutex);
12994
12995         /*
12996          * We can't change the weight of the root cgroup.
12997          */
12998         if (!tg->se[0])
12999                 return -EINVAL;
13000
13001         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
13002
13003         if (tg->shares == shares)
13004                 return 0;
13005
13006         tg->shares = shares;
13007         for_each_possible_cpu(i) {
13008                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
13009                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
13010                 struct rq_flags rf;
13011
13012                 /* Propagate contribution to hierarchy */
13013                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
13014                 update_rq_clock(rq);
13015                 for_each_sched_entity(se) {
13016                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
13017                         update_cfs_group(se);
13018                 }
13019                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
13020         }
13021
13022         return 0;
13023 }
13024
13025 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
13026 {
13027         int ret;
13028
13029         mutex_lock(&shares_mutex);
13030         if (tg_is_idle(tg))
13031                 ret = -EINVAL;
13032         else
13033                 ret = __sched_group_set_shares(tg, shares);
13034         mutex_unlock(&shares_mutex);
13035
13036         return ret;
13037 }
13038
13039 int sched_group_set_idle(struct task_group *tg, long idle)
13040 {
13041         int i;
13042
13043         if (tg == &root_task_group)
13044                 return -EINVAL;
13045
13046         if (idle < 0 || idle > 1)
13047                 return -EINVAL;
13048
13049         mutex_lock(&shares_mutex);
13050
13051         if (tg->idle == idle) {
13052                 mutex_unlock(&shares_mutex);
13053                 return 0;
13054         }
13055
13056         tg->idle = idle;
13057
13058         for_each_possible_cpu(i) {
13059                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
13060                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
13061                 struct cfs_rq *parent_cfs_rq, *grp_cfs_rq = tg->cfs_rq[i];
13062                 bool was_idle = cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq);
13063                 long idle_task_delta;
13064                 struct rq_flags rf;
13065
13066                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
13067
13068                 grp_cfs_rq->idle = idle;
13069                 if (WARN_ON_ONCE(was_idle == cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq)))
13070                         goto next_cpu;
13071
13072                 if (se->on_rq) {
13073                         parent_cfs_rq = cfs_rq_of(se);
13074                         if (cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq))
13075                                 parent_cfs_rq->idle_nr_running++;
13076                         else
13077                                 parent_cfs_rq->idle_nr_running--;
13078                 }
13079
13080                 idle_task_delta = grp_cfs_rq->h_nr_running -
13081                                   grp_cfs_rq->idle_h_nr_running;
13082                 if (!cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq))
13083                         idle_task_delta *= -1;
13084
13085                 for_each_sched_entity(se) {
13086                         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
13087
13088                         if (!se->on_rq)
13089                                 break;
13090
13091                         cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
13092
13093                         /* Already accounted at parent level and above. */
13094                         if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
13095                                 break;
13096                 }
13097
13098 next_cpu:
13099                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
13100         }
13101
13102         /* Idle groups have minimum weight. */
13103         if (tg_is_idle(tg))
13104                 __sched_group_set_shares(tg, scale_load(WEIGHT_IDLEPRIO));
13105         else
13106                 __sched_group_set_shares(tg, NICE_0_LOAD);
13107
13108         mutex_unlock(&shares_mutex);
13109         return 0;
13110 }
13111
13112 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
13113
13114
13115 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
13116 {
13117         struct sched_entity *se = &task->se;
13118         unsigned int rr_interval = 0;
13119
13120         /*
13121          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
13122          * idle runqueue:
13123          */
13124         if (rq->cfs.load.weight)
13125                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(se->slice);
13126
13127         return rr_interval;
13128 }
13129
13130 /*
13131  * All the scheduling class methods:
13132  */
13133 DEFINE_SCHED_CLASS(fair) = {
13134
13135         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
13136         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
13137         .yield_task             = yield_task_fair,
13138         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
13139
13140         .wakeup_preempt         = check_preempt_wakeup_fair,
13141
13142         .pick_next_task         = __pick_next_task_fair,
13143         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
13144         .set_next_task          = set_next_task_fair,
13145
13146 #ifdef CONFIG_SMP
13147         .balance                = balance_fair,
13148         .pick_task              = pick_task_fair,
13149         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
13150         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
13151
13152         .rq_online              = rq_online_fair,
13153         .rq_offline             = rq_offline_fair,
13154
13155         .task_dead              = task_dead_fair,
13156         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
13157 #endif
13158
13159         .task_tick              = task_tick_fair,
13160         .task_fork              = task_fork_fair,
13161
13162         .prio_changed           = prio_changed_fair,
13163         .switched_from          = switched_from_fair,
13164         .switched_to            = switched_to_fair,
13165
13166         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
13167
13168         .update_curr            = update_curr_fair,
13169
13170 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
13171         .task_change_group      = task_change_group_fair,
13172 #endif
13173
13174 #ifdef CONFIG_SCHED_CORE
13175         .task_is_throttled      = task_is_throttled_fair,
13176 #endif
13177
13178 #ifdef CONFIG_UCLAMP_TASK
13179         .uclamp_enabled         = 1,
13180 #endif
13181 };
13182
13183 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
13184 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
13185 {
13186         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
13187
13188         rcu_read_lock();
13189         for_each_leaf_cfs_rq_safe(cpu_rq(cpu), cfs_rq, pos)
13190                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
13191         rcu_read_unlock();
13192 }
13193
13194 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
13195 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
13196 {
13197         int node;
13198         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
13199         struct numa_group *ng;
13200
13201         rcu_read_lock();
13202         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
13203         for_each_online_node(node) {
13204                 if (p->numa_faults) {
13205                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
13206                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
13207                 }
13208                 if (ng) {
13209                         gsf = ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
13210                         gpf = ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
13211                 }
13212                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
13213         }
13214         rcu_read_unlock();
13215 }
13216 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
13217 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
13218
13219 __init void init_sched_fair_class(void)
13220 {
13221 #ifdef CONFIG_SMP
13222         int i;
13223
13224         for_each_possible_cpu(i) {
13225                 zalloc_cpumask_var_node(&per_cpu(load_balance_mask, i), GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
13226                 zalloc_cpumask_var_node(&per_cpu(select_rq_mask,    i), GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
13227                 zalloc_cpumask_var_node(&per_cpu(should_we_balance_tmpmask, i),
13228                                         GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
13229
13230 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
13231                 INIT_CSD(&cpu_rq(i)->cfsb_csd, __cfsb_csd_unthrottle, cpu_rq(i));
13232                 INIT_LIST_HEAD(&cpu_rq(i)->cfsb_csd_list);
13233 #endif
13234         }
13235
13236         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
13237
13238 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
13239         nohz.next_balance = jiffies;
13240         nohz.next_blocked = jiffies;
13241         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
13242 #endif
13243 #endif /* SMP */
13244
13245 }