Merge tag 'mm-stable-2023-11-01-14-33' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel...
[linux.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         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
555 }
556
557 static inline s64 entity_key(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
558 {
559         return (s64)(se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime);
560 }
561
562 #define __node_2_se(node) \
563         rb_entry((node), struct sched_entity, run_node)
564
565 /*
566  * Compute virtual time from the per-task service numbers:
567  *
568  * Fair schedulers conserve lag:
569  *
570  *   \Sum lag_i = 0
571  *
572  * Where lag_i is given by:
573  *
574  *   lag_i = S - s_i = w_i * (V - v_i)
575  *
576  * Where S is the ideal service time and V is it's virtual time counterpart.
577  * Therefore:
578  *
579  *   \Sum lag_i = 0
580  *   \Sum w_i * (V - v_i) = 0
581  *   \Sum w_i * V - w_i * v_i = 0
582  *
583  * From which we can solve an expression for V in v_i (which we have in
584  * se->vruntime):
585  *
586  *       \Sum v_i * w_i   \Sum v_i * w_i
587  *   V = -------------- = --------------
588  *          \Sum w_i            W
589  *
590  * Specifically, this is the weighted average of all entity virtual runtimes.
591  *
592  * [[ NOTE: this is only equal to the ideal scheduler under the condition
593  *          that join/leave operations happen at lag_i = 0, otherwise the
594  *          virtual time has non-continguous motion equivalent to:
595  *
596  *            V +-= lag_i / W
597  *
598  *          Also see the comment in place_entity() that deals with this. ]]
599  *
600  * However, since v_i is u64, and the multiplcation could easily overflow
601  * transform it into a relative form that uses smaller quantities:
602  *
603  * Substitute: v_i == (v_i - v0) + v0
604  *
605  *     \Sum ((v_i - v0) + v0) * w_i   \Sum (v_i - v0) * w_i
606  * V = ---------------------------- = --------------------- + v0
607  *                  W                            W
608  *
609  * Which we track using:
610  *
611  *                    v0 := cfs_rq->min_vruntime
612  * \Sum (v_i - v0) * w_i := cfs_rq->avg_vruntime
613  *              \Sum w_i := cfs_rq->avg_load
614  *
615  * Since min_vruntime is a monotonic increasing variable that closely tracks
616  * the per-task service, these deltas: (v_i - v), will be in the order of the
617  * maximal (virtual) lag induced in the system due to quantisation.
618  *
619  * Also, we use scale_load_down() to reduce the size.
620  *
621  * As measured, the max (key * weight) value was ~44 bits for a kernel build.
622  */
623 static void
624 avg_vruntime_add(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
625 {
626         unsigned long weight = scale_load_down(se->load.weight);
627         s64 key = entity_key(cfs_rq, se);
628
629         cfs_rq->avg_vruntime += key * weight;
630         cfs_rq->avg_load += weight;
631 }
632
633 static void
634 avg_vruntime_sub(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
635 {
636         unsigned long weight = scale_load_down(se->load.weight);
637         s64 key = entity_key(cfs_rq, se);
638
639         cfs_rq->avg_vruntime -= key * weight;
640         cfs_rq->avg_load -= weight;
641 }
642
643 static inline
644 void avg_vruntime_update(struct cfs_rq *cfs_rq, s64 delta)
645 {
646         /*
647          * v' = v + d ==> avg_vruntime' = avg_runtime - d*avg_load
648          */
649         cfs_rq->avg_vruntime -= cfs_rq->avg_load * delta;
650 }
651
652 /*
653  * Specifically: avg_runtime() + 0 must result in entity_eligible() := true
654  * For this to be so, the result of this function must have a left bias.
655  */
656 u64 avg_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
657 {
658         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
659         s64 avg = cfs_rq->avg_vruntime;
660         long load = cfs_rq->avg_load;
661
662         if (curr && curr->on_rq) {
663                 unsigned long weight = scale_load_down(curr->load.weight);
664
665                 avg += entity_key(cfs_rq, curr) * weight;
666                 load += weight;
667         }
668
669         if (load) {
670                 /* sign flips effective floor / ceil */
671                 if (avg < 0)
672                         avg -= (load - 1);
673                 avg = div_s64(avg, load);
674         }
675
676         return cfs_rq->min_vruntime + avg;
677 }
678
679 /*
680  * lag_i = S - s_i = w_i * (V - v_i)
681  *
682  * However, since V is approximated by the weighted average of all entities it
683  * is possible -- by addition/removal/reweight to the tree -- to move V around
684  * and end up with a larger lag than we started with.
685  *
686  * Limit this to either double the slice length with a minimum of TICK_NSEC
687  * since that is the timing granularity.
688  *
689  * EEVDF gives the following limit for a steady state system:
690  *
691  *   -r_max < lag < max(r_max, q)
692  *
693  * XXX could add max_slice to the augmented data to track this.
694  */
695 static void update_entity_lag(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
696 {
697         s64 lag, limit;
698
699         SCHED_WARN_ON(!se->on_rq);
700         lag = avg_vruntime(cfs_rq) - se->vruntime;
701
702         limit = calc_delta_fair(max_t(u64, 2*se->slice, TICK_NSEC), se);
703         se->vlag = clamp(lag, -limit, limit);
704 }
705
706 /*
707  * Entity is eligible once it received less service than it ought to have,
708  * eg. lag >= 0.
709  *
710  * lag_i = S - s_i = w_i*(V - v_i)
711  *
712  * lag_i >= 0 -> V >= v_i
713  *
714  *     \Sum (v_i - v)*w_i
715  * V = ------------------ + v
716  *          \Sum w_i
717  *
718  * lag_i >= 0 -> \Sum (v_i - v)*w_i >= (v_i - v)*(\Sum w_i)
719  *
720  * Note: using 'avg_vruntime() > se->vruntime' is inacurate due
721  *       to the loss in precision caused by the division.
722  */
723 int entity_eligible(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
724 {
725         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
726         s64 avg = cfs_rq->avg_vruntime;
727         long load = cfs_rq->avg_load;
728
729         if (curr && curr->on_rq) {
730                 unsigned long weight = scale_load_down(curr->load.weight);
731
732                 avg += entity_key(cfs_rq, curr) * weight;
733                 load += weight;
734         }
735
736         return avg >= entity_key(cfs_rq, se) * load;
737 }
738
739 static u64 __update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 vruntime)
740 {
741         u64 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
742         /*
743          * open coded max_vruntime() to allow updating avg_vruntime
744          */
745         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
746         if (delta > 0) {
747                 avg_vruntime_update(cfs_rq, delta);
748                 min_vruntime = vruntime;
749         }
750         return min_vruntime;
751 }
752
753 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
754 {
755         struct sched_entity *se = __pick_first_entity(cfs_rq);
756         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
757
758         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
759
760         if (curr) {
761                 if (curr->on_rq)
762                         vruntime = curr->vruntime;
763                 else
764                         curr = NULL;
765         }
766
767         if (se) {
768                 if (!curr)
769                         vruntime = se->vruntime;
770                 else
771                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
772         }
773
774         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
775         u64_u32_store(cfs_rq->min_vruntime,
776                       __update_min_vruntime(cfs_rq, vruntime));
777 }
778
779 static inline bool __entity_less(struct rb_node *a, const struct rb_node *b)
780 {
781         return entity_before(__node_2_se(a), __node_2_se(b));
782 }
783
784 #define deadline_gt(field, lse, rse) ({ (s64)((lse)->field - (rse)->field) > 0; })
785
786 static inline void __update_min_deadline(struct sched_entity *se, struct rb_node *node)
787 {
788         if (node) {
789                 struct sched_entity *rse = __node_2_se(node);
790                 if (deadline_gt(min_deadline, se, rse))
791                         se->min_deadline = rse->min_deadline;
792         }
793 }
794
795 /*
796  * se->min_deadline = min(se->deadline, left->min_deadline, right->min_deadline)
797  */
798 static inline bool min_deadline_update(struct sched_entity *se, bool exit)
799 {
800         u64 old_min_deadline = se->min_deadline;
801         struct rb_node *node = &se->run_node;
802
803         se->min_deadline = se->deadline;
804         __update_min_deadline(se, node->rb_right);
805         __update_min_deadline(se, node->rb_left);
806
807         return se->min_deadline == old_min_deadline;
808 }
809
810 RB_DECLARE_CALLBACKS(static, min_deadline_cb, struct sched_entity,
811                      run_node, min_deadline, min_deadline_update);
812
813 /*
814  * Enqueue an entity into the rb-tree:
815  */
816 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
817 {
818         avg_vruntime_add(cfs_rq, se);
819         se->min_deadline = se->deadline;
820         rb_add_augmented_cached(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline,
821                                 __entity_less, &min_deadline_cb);
822 }
823
824 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
825 {
826         rb_erase_augmented_cached(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline,
827                                   &min_deadline_cb);
828         avg_vruntime_sub(cfs_rq, se);
829 }
830
831 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
832 {
833         struct rb_node *left = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
834
835         if (!left)
836                 return NULL;
837
838         return __node_2_se(left);
839 }
840
841 /*
842  * Earliest Eligible Virtual Deadline First
843  *
844  * In order to provide latency guarantees for different request sizes
845  * EEVDF selects the best runnable task from two criteria:
846  *
847  *  1) the task must be eligible (must be owed service)
848  *
849  *  2) from those tasks that meet 1), we select the one
850  *     with the earliest virtual deadline.
851  *
852  * We can do this in O(log n) time due to an augmented RB-tree. The
853  * tree keeps the entries sorted on service, but also functions as a
854  * heap based on the deadline by keeping:
855  *
856  *  se->min_deadline = min(se->deadline, se->{left,right}->min_deadline)
857  *
858  * Which allows an EDF like search on (sub)trees.
859  */
860 static struct sched_entity *__pick_eevdf(struct cfs_rq *cfs_rq)
861 {
862         struct rb_node *node = cfs_rq->tasks_timeline.rb_root.rb_node;
863         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
864         struct sched_entity *best = NULL;
865         struct sched_entity *best_left = NULL;
866
867         if (curr && (!curr->on_rq || !entity_eligible(cfs_rq, curr)))
868                 curr = NULL;
869         best = curr;
870
871         /*
872          * Once selected, run a task until it either becomes non-eligible or
873          * until it gets a new slice. See the HACK in set_next_entity().
874          */
875         if (sched_feat(RUN_TO_PARITY) && curr && curr->vlag == curr->deadline)
876                 return curr;
877
878         while (node) {
879                 struct sched_entity *se = __node_2_se(node);
880
881                 /*
882                  * If this entity is not eligible, try the left subtree.
883                  */
884                 if (!entity_eligible(cfs_rq, se)) {
885                         node = node->rb_left;
886                         continue;
887                 }
888
889                 /*
890                  * Now we heap search eligible trees for the best (min_)deadline
891                  */
892                 if (!best || deadline_gt(deadline, best, se))
893                         best = se;
894
895                 /*
896                  * Every se in a left branch is eligible, keep track of the
897                  * branch with the best min_deadline
898                  */
899                 if (node->rb_left) {
900                         struct sched_entity *left = __node_2_se(node->rb_left);
901
902                         if (!best_left || deadline_gt(min_deadline, best_left, left))
903                                 best_left = left;
904
905                         /*
906                          * min_deadline is in the left branch. rb_left and all
907                          * descendants are eligible, so immediately switch to the second
908                          * loop.
909                          */
910                         if (left->min_deadline == se->min_deadline)
911                                 break;
912                 }
913
914                 /* min_deadline is at this node, no need to look right */
915                 if (se->deadline == se->min_deadline)
916                         break;
917
918                 /* else min_deadline is in the right branch. */
919                 node = node->rb_right;
920         }
921
922         /*
923          * We ran into an eligible node which is itself the best.
924          * (Or nr_running == 0 and both are NULL)
925          */
926         if (!best_left || (s64)(best_left->min_deadline - best->deadline) > 0)
927                 return best;
928
929         /*
930          * Now best_left and all of its children are eligible, and we are just
931          * looking for deadline == min_deadline
932          */
933         node = &best_left->run_node;
934         while (node) {
935                 struct sched_entity *se = __node_2_se(node);
936
937                 /* min_deadline is the current node */
938                 if (se->deadline == se->min_deadline)
939                         return se;
940
941                 /* min_deadline is in the left branch */
942                 if (node->rb_left &&
943                     __node_2_se(node->rb_left)->min_deadline == se->min_deadline) {
944                         node = node->rb_left;
945                         continue;
946                 }
947
948                 /* else min_deadline is in the right branch */
949                 node = node->rb_right;
950         }
951         return NULL;
952 }
953
954 static struct sched_entity *pick_eevdf(struct cfs_rq *cfs_rq)
955 {
956         struct sched_entity *se = __pick_eevdf(cfs_rq);
957
958         if (!se) {
959                 struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
960                 if (left) {
961                         pr_err("EEVDF scheduling fail, picking leftmost\n");
962                         return left;
963                 }
964         }
965
966         return se;
967 }
968
969 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
970 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
971 {
972         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline.rb_root);
973
974         if (!last)
975                 return NULL;
976
977         return __node_2_se(last);
978 }
979
980 /**************************************************************
981  * Scheduling class statistics methods:
982  */
983 #ifdef CONFIG_SMP
984 int sched_update_scaling(void)
985 {
986         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
987
988 #define WRT_SYSCTL(name) \
989         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
990         WRT_SYSCTL(sched_base_slice);
991 #undef WRT_SYSCTL
992
993         return 0;
994 }
995 #endif
996 #endif
997
998 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se);
999
1000 /*
1001  * XXX: strictly: vd_i += N*r_i/w_i such that: vd_i > ve_i
1002  * this is probably good enough.
1003  */
1004 static void update_deadline(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1005 {
1006         if ((s64)(se->vruntime - se->deadline) < 0)
1007                 return;
1008
1009         /*
1010          * For EEVDF the virtual time slope is determined by w_i (iow.
1011          * nice) while the request time r_i is determined by
1012          * sysctl_sched_base_slice.
1013          */
1014         se->slice = sysctl_sched_base_slice;
1015
1016         /*
1017          * EEVDF: vd_i = ve_i + r_i / w_i
1018          */
1019         se->deadline = se->vruntime + calc_delta_fair(se->slice, se);
1020
1021         /*
1022          * The task has consumed its request, reschedule.
1023          */
1024         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
1025                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
1026                 clear_buddies(cfs_rq, se);
1027         }
1028 }
1029
1030 #include "pelt.h"
1031 #ifdef CONFIG_SMP
1032
1033 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev_cpu, int cpu);
1034 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
1035 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1036
1037 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
1038 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
1039 {
1040         struct sched_avg *sa = &se->avg;
1041
1042         memset(sa, 0, sizeof(*sa));
1043
1044         /*
1045          * Tasks are initialized with full load to be seen as heavy tasks until
1046          * they get a chance to stabilize to their real load level.
1047          * Group entities are initialized with zero load to reflect the fact that
1048          * nothing has been attached to the task group yet.
1049          */
1050         if (entity_is_task(se))
1051                 sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
1052
1053         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
1054 }
1055
1056 /*
1057  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
1058  * based on the cfs_rq's current util_avg:
1059  *
1060  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
1061  *
1062  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
1063  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
1064  * as when the series is a harmonic series.
1065  *
1066  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
1067  * only 1/2 of the left utilization budget:
1068  *
1069  *   util_avg_cap = (cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
1070  *
1071  * where n denotes the nth task and cpu_scale the CPU capacity.
1072  *
1073  * For example, for a CPU with 1024 of capacity, a simplest series from
1074  * the beginning would be like:
1075  *
1076  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
1077  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
1078  *
1079  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
1080  * if util_avg > util_avg_cap.
1081  */
1082 void post_init_entity_util_avg(struct task_struct *p)
1083 {
1084         struct sched_entity *se = &p->se;
1085         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
1086         struct sched_avg *sa = &se->avg;
1087         long cpu_scale = arch_scale_cpu_capacity(cpu_of(rq_of(cfs_rq)));
1088         long cap = (long)(cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
1089
1090         if (p->sched_class != &fair_sched_class) {
1091                 /*
1092                  * For !fair tasks do:
1093                  *
1094                 update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
1095                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
1096                 switched_from_fair(rq, p);
1097                  *
1098                  * such that the next switched_to_fair() has the
1099                  * expected state.
1100                  */
1101                 se->avg.last_update_time = cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
1102                 return;
1103         }
1104
1105         if (cap > 0) {
1106                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
1107                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
1108                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
1109
1110                         if (sa->util_avg > cap)
1111                                 sa->util_avg = cap;
1112                 } else {
1113                         sa->util_avg = cap;
1114                 }
1115         }
1116
1117         sa->runnable_avg = sa->util_avg;
1118 }
1119
1120 #else /* !CONFIG_SMP */
1121 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
1122 {
1123 }
1124 void post_init_entity_util_avg(struct task_struct *p)
1125 {
1126 }
1127 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
1128 {
1129 }
1130 #endif /* CONFIG_SMP */
1131
1132 /*
1133  * Update the current task's runtime statistics.
1134  */
1135 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
1136 {
1137         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
1138         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
1139         u64 delta_exec;
1140
1141         if (unlikely(!curr))
1142                 return;
1143
1144         delta_exec = now - curr->exec_start;
1145         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
1146                 return;
1147
1148         curr->exec_start = now;
1149
1150         if (schedstat_enabled()) {
1151                 struct sched_statistics *stats;
1152
1153                 stats = __schedstats_from_se(curr);
1154                 __schedstat_set(stats->exec_max,
1155                                 max(delta_exec, stats->exec_max));
1156         }
1157
1158         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
1159         schedstat_add(cfs_rq->exec_clock, delta_exec);
1160
1161         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
1162         update_deadline(cfs_rq, curr);
1163         update_min_vruntime(cfs_rq);
1164
1165         if (entity_is_task(curr)) {
1166                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
1167
1168                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
1169                 cgroup_account_cputime(curtask, delta_exec);
1170                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
1171         }
1172
1173         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
1174 }
1175
1176 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
1177 {
1178         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
1179 }
1180
1181 static inline void
1182 update_stats_wait_start_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1183 {
1184         struct sched_statistics *stats;
1185         struct task_struct *p = NULL;
1186
1187         if (!schedstat_enabled())
1188                 return;
1189
1190         stats = __schedstats_from_se(se);
1191
1192         if (entity_is_task(se))
1193                 p = task_of(se);
1194
1195         __update_stats_wait_start(rq_of(cfs_rq), p, stats);
1196 }
1197
1198 static inline void
1199 update_stats_wait_end_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1200 {
1201         struct sched_statistics *stats;
1202         struct task_struct *p = NULL;
1203
1204         if (!schedstat_enabled())
1205                 return;
1206
1207         stats = __schedstats_from_se(se);
1208
1209         /*
1210          * When the sched_schedstat changes from 0 to 1, some sched se
1211          * maybe already in the runqueue, the se->statistics.wait_start
1212          * will be 0.So it will let the delta wrong. We need to avoid this
1213          * scenario.
1214          */
1215         if (unlikely(!schedstat_val(stats->wait_start)))
1216                 return;
1217
1218         if (entity_is_task(se))
1219                 p = task_of(se);
1220
1221         __update_stats_wait_end(rq_of(cfs_rq), p, stats);
1222 }
1223
1224 static inline void
1225 update_stats_enqueue_sleeper_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1226 {
1227         struct sched_statistics *stats;
1228         struct task_struct *tsk = NULL;
1229
1230         if (!schedstat_enabled())
1231                 return;
1232
1233         stats = __schedstats_from_se(se);
1234
1235         if (entity_is_task(se))
1236                 tsk = task_of(se);
1237
1238         __update_stats_enqueue_sleeper(rq_of(cfs_rq), tsk, stats);
1239 }
1240
1241 /*
1242  * Task is being enqueued - update stats:
1243  */
1244 static inline void
1245 update_stats_enqueue_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
1246 {
1247         if (!schedstat_enabled())
1248                 return;
1249
1250         /*
1251          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
1252          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
1253          */
1254         if (se != cfs_rq->curr)
1255                 update_stats_wait_start_fair(cfs_rq, se);
1256
1257         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
1258                 update_stats_enqueue_sleeper_fair(cfs_rq, se);
1259 }
1260
1261 static inline void
1262 update_stats_dequeue_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
1263 {
1264
1265         if (!schedstat_enabled())
1266                 return;
1267
1268         /*
1269          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
1270          * waiting task:
1271          */
1272         if (se != cfs_rq->curr)
1273                 update_stats_wait_end_fair(cfs_rq, se);
1274
1275         if ((flags & DEQUEUE_SLEEP) && entity_is_task(se)) {
1276                 struct task_struct *tsk = task_of(se);
1277                 unsigned int state;
1278
1279                 /* XXX racy against TTWU */
1280                 state = READ_ONCE(tsk->__state);
1281                 if (state & TASK_INTERRUPTIBLE)
1282                         __schedstat_set(tsk->stats.sleep_start,
1283                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1284                 if (state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
1285                         __schedstat_set(tsk->stats.block_start,
1286                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1287         }
1288 }
1289
1290 /*
1291  * We are picking a new current task - update its stats:
1292  */
1293 static inline void
1294 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1295 {
1296         /*
1297          * We are starting a new run period:
1298          */
1299         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
1300 }
1301
1302 /**************************************************
1303  * Scheduling class queueing methods:
1304  */
1305
1306 static inline bool is_core_idle(int cpu)
1307 {
1308 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
1309         int sibling;
1310
1311         for_each_cpu(sibling, cpu_smt_mask(cpu)) {
1312                 if (cpu == sibling)
1313                         continue;
1314
1315                 if (!idle_cpu(sibling))
1316                         return false;
1317         }
1318 #endif
1319
1320         return true;
1321 }
1322
1323 #ifdef CONFIG_NUMA
1324 #define NUMA_IMBALANCE_MIN 2
1325
1326 static inline long
1327 adjust_numa_imbalance(int imbalance, int dst_running, int imb_numa_nr)
1328 {
1329         /*
1330          * Allow a NUMA imbalance if busy CPUs is less than the maximum
1331          * threshold. Above this threshold, individual tasks may be contending
1332          * for both memory bandwidth and any shared HT resources.  This is an
1333          * approximation as the number of running tasks may not be related to
1334          * the number of busy CPUs due to sched_setaffinity.
1335          */
1336         if (dst_running > imb_numa_nr)
1337                 return imbalance;
1338
1339         /*
1340          * Allow a small imbalance based on a simple pair of communicating
1341          * tasks that remain local when the destination is lightly loaded.
1342          */
1343         if (imbalance <= NUMA_IMBALANCE_MIN)
1344                 return 0;
1345
1346         return imbalance;
1347 }
1348 #endif /* CONFIG_NUMA */
1349
1350 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1351 /*
1352  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
1353  * calculated based on the tasks virtual memory size and
1354  * numa_balancing_scan_size.
1355  */
1356 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
1357 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
1358
1359 /* Portion of address space to scan in MB */
1360 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
1361
1362 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
1363 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
1364
1365 /* The page with hint page fault latency < threshold in ms is considered hot */
1366 unsigned int sysctl_numa_balancing_hot_threshold = MSEC_PER_SEC;
1367
1368 struct numa_group {
1369         refcount_t refcount;
1370
1371         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
1372         int nr_tasks;
1373         pid_t gid;
1374         int active_nodes;
1375
1376         struct rcu_head rcu;
1377         unsigned long total_faults;
1378         unsigned long max_faults_cpu;
1379         /*
1380          * faults[] array is split into two regions: faults_mem and faults_cpu.
1381          *
1382          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
1383          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
1384          * more by CPU use than by memory faults.
1385          */
1386         unsigned long faults[];
1387 };
1388
1389 /*
1390  * For functions that can be called in multiple contexts that permit reading
1391  * ->numa_group (see struct task_struct for locking rules).
1392  */
1393 static struct numa_group *deref_task_numa_group(struct task_struct *p)
1394 {
1395         return rcu_dereference_check(p->numa_group, p == current ||
1396                 (lockdep_is_held(__rq_lockp(task_rq(p))) && !READ_ONCE(p->on_cpu)));
1397 }
1398
1399 static struct numa_group *deref_curr_numa_group(struct task_struct *p)
1400 {
1401         return rcu_dereference_protected(p->numa_group, p == current);
1402 }
1403
1404 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng);
1405 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng);
1406
1407 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
1408 {
1409         unsigned long rss = 0;
1410         unsigned long nr_scan_pages;
1411
1412         /*
1413          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
1414          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
1415          * on resident pages
1416          */
1417         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
1418         rss = get_mm_rss(p->mm);
1419         if (!rss)
1420                 rss = nr_scan_pages;
1421
1422         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
1423         return rss / nr_scan_pages;
1424 }
1425
1426 /* For sanity's sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
1427 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
1428
1429 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
1430 {
1431         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
1432         unsigned int scan, floor;
1433         unsigned int windows = 1;
1434
1435         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
1436                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
1437         floor = 1000 / windows;
1438
1439         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
1440         return max_t(unsigned int, floor, scan);
1441 }
1442
1443 static unsigned int task_scan_start(struct task_struct *p)
1444 {
1445         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1446         unsigned long period = smin;
1447         struct numa_group *ng;
1448
1449         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1450         rcu_read_lock();
1451         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
1452         if (ng) {
1453                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1454                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1455
1456                 period *= refcount_read(&ng->refcount);
1457                 period *= shared + 1;
1458                 period /= private + shared + 1;
1459         }
1460         rcu_read_unlock();
1461
1462         return max(smin, period);
1463 }
1464
1465 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
1466 {
1467         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1468         unsigned long smax;
1469         struct numa_group *ng;
1470
1471         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
1472         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
1473
1474         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1475         ng = deref_curr_numa_group(p);
1476         if (ng) {
1477                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1478                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1479                 unsigned long period = smax;
1480
1481                 period *= refcount_read(&ng->refcount);
1482                 period *= shared + 1;
1483                 period /= private + shared + 1;
1484
1485                 smax = max(smax, period);
1486         }
1487
1488         return max(smin, smax);
1489 }
1490
1491 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1492 {
1493         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE);
1494         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1495 }
1496
1497 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1498 {
1499         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE);
1500         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1501 }
1502
1503 /* Shared or private faults. */
1504 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1505
1506 /* Memory and CPU locality */
1507 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1508
1509 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1510 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1511
1512 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1513 {
1514         struct numa_group *ng;
1515         pid_t gid = 0;
1516
1517         rcu_read_lock();
1518         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
1519         if (ng)
1520                 gid = ng->gid;
1521         rcu_read_unlock();
1522
1523         return gid;
1524 }
1525
1526 /*
1527  * The averaged statistics, shared & private, memory & CPU,
1528  * occupy the first half of the array. The second half of the
1529  * array is for current counters, which are averaged into the
1530  * first set by task_numa_placement.
1531  */
1532 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1533 {
1534         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1535 }
1536
1537 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1538 {
1539         if (!p->numa_faults)
1540                 return 0;
1541
1542         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1543                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1544 }
1545
1546 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1547 {
1548         struct numa_group *ng = deref_task_numa_group(p);
1549
1550         if (!ng)
1551                 return 0;
1552
1553         return ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1554                 ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1555 }
1556
1557 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1558 {
1559         return group->faults[task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, 0)] +
1560                 group->faults[task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, 1)];
1561 }
1562
1563 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng)
1564 {
1565         unsigned long faults = 0;
1566         int node;
1567
1568         for_each_online_node(node) {
1569                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
1570         }
1571
1572         return faults;
1573 }
1574
1575 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng)
1576 {
1577         unsigned long faults = 0;
1578         int node;
1579
1580         for_each_online_node(node) {
1581                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
1582         }
1583
1584         return faults;
1585 }
1586
1587 /*
1588  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1589  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1590  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1591  */
1592 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1593
1594 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1595 {
1596         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1597 }
1598
1599 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1600 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1601                                         int lim_dist, bool task)
1602 {
1603         unsigned long score = 0;
1604         int node, max_dist;
1605
1606         /*
1607          * All nodes are directly connected, and the same distance
1608          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1609          */
1610         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1611                 return 0;
1612
1613         /* sched_max_numa_distance may be changed in parallel. */
1614         max_dist = READ_ONCE(sched_max_numa_distance);
1615         /*
1616          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1617          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1618          */
1619         for_each_online_node(node) {
1620                 unsigned long faults;
1621                 int dist = node_distance(nid, node);
1622
1623                 /*
1624                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1625                  * for placement; nid was already counted.
1626                  */
1627                 if (dist >= max_dist || node == nid)
1628                         continue;
1629
1630                 /*
1631                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1632                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1633                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1634                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1635                  * of each group. Skip other nodes.
1636                  */
1637                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE && dist >= lim_dist)
1638                         continue;
1639
1640                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1641                 if (task)
1642                         faults = task_faults(p, node);
1643                 else
1644                         faults = group_faults(p, node);
1645
1646                 /*
1647                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1648                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1649                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1650                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1651                  * The further away a node is, the less the faults count.
1652                  * This seems to result in good task placement.
1653                  */
1654                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1655                         faults *= (max_dist - dist);
1656                         faults /= (max_dist - LOCAL_DISTANCE);
1657                 }
1658
1659                 score += faults;
1660         }
1661
1662         return score;
1663 }
1664
1665 /*
1666  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1667  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1668  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1669  * evenly spread out between numa nodes.
1670  */
1671 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1672                                         int dist)
1673 {
1674         unsigned long faults, total_faults;
1675
1676         if (!p->numa_faults)
1677                 return 0;
1678
1679         total_faults = p->total_numa_faults;
1680
1681         if (!total_faults)
1682                 return 0;
1683
1684         faults = task_faults(p, nid);
1685         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1686
1687         return 1000 * faults / total_faults;
1688 }
1689
1690 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1691                                          int dist)
1692 {
1693         struct numa_group *ng = deref_task_numa_group(p);
1694         unsigned long faults, total_faults;
1695
1696         if (!ng)
1697                 return 0;
1698
1699         total_faults = ng->total_faults;
1700
1701         if (!total_faults)
1702                 return 0;
1703
1704         faults = group_faults(p, nid);
1705         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1706
1707         return 1000 * faults / total_faults;
1708 }
1709
1710 /*
1711  * If memory tiering mode is enabled, cpupid of slow memory page is
1712  * used to record scan time instead of CPU and PID.  When tiering mode
1713  * is disabled at run time, the scan time (in cpupid) will be
1714  * interpreted as CPU and PID.  So CPU needs to be checked to avoid to
1715  * access out of array bound.
1716  */
1717 static inline bool cpupid_valid(int cpupid)
1718 {
1719         return cpupid_to_cpu(cpupid) < nr_cpu_ids;
1720 }
1721
1722 /*
1723  * For memory tiering mode, if there are enough free pages (more than
1724  * enough watermark defined here) in fast memory node, to take full
1725  * advantage of fast memory capacity, all recently accessed slow
1726  * memory pages will be migrated to fast memory node without
1727  * considering hot threshold.
1728  */
1729 static bool pgdat_free_space_enough(struct pglist_data *pgdat)
1730 {
1731         int z;
1732         unsigned long enough_wmark;
1733
1734         enough_wmark = max(1UL * 1024 * 1024 * 1024 >> PAGE_SHIFT,
1735                            pgdat->node_present_pages >> 4);
1736         for (z = pgdat->nr_zones - 1; z >= 0; z--) {
1737                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + z;
1738
1739                 if (!populated_zone(zone))
1740                         continue;
1741
1742                 if (zone_watermark_ok(zone, 0,
1743                                       wmark_pages(zone, WMARK_PROMO) + enough_wmark,
1744                                       ZONE_MOVABLE, 0))
1745                         return true;
1746         }
1747         return false;
1748 }
1749
1750 /*
1751  * For memory tiering mode, when page tables are scanned, the scan
1752  * time will be recorded in struct page in addition to make page
1753  * PROT_NONE for slow memory page.  So when the page is accessed, in
1754  * hint page fault handler, the hint page fault latency is calculated
1755  * via,
1756  *
1757  *      hint page fault latency = hint page fault time - scan time
1758  *
1759  * The smaller the hint page fault latency, the higher the possibility
1760  * for the page to be hot.
1761  */
1762 static int numa_hint_fault_latency(struct folio *folio)
1763 {
1764         int last_time, time;
1765
1766         time = jiffies_to_msecs(jiffies);
1767         last_time = folio_xchg_access_time(folio, time);
1768
1769         return (time - last_time) & PAGE_ACCESS_TIME_MASK;
1770 }
1771
1772 /*
1773  * For memory tiering mode, too high promotion/demotion throughput may
1774  * hurt application latency.  So we provide a mechanism to rate limit
1775  * the number of pages that are tried to be promoted.
1776  */
1777 static bool numa_promotion_rate_limit(struct pglist_data *pgdat,
1778                                       unsigned long rate_limit, int nr)
1779 {
1780         unsigned long nr_cand;
1781         unsigned int now, start;
1782
1783         now = jiffies_to_msecs(jiffies);
1784         mod_node_page_state(pgdat, PGPROMOTE_CANDIDATE, nr);
1785         nr_cand = node_page_state(pgdat, PGPROMOTE_CANDIDATE);
1786         start = pgdat->nbp_rl_start;
1787         if (now - start > MSEC_PER_SEC &&
1788             cmpxchg(&pgdat->nbp_rl_start, start, now) == start)
1789                 pgdat->nbp_rl_nr_cand = nr_cand;
1790         if (nr_cand - pgdat->nbp_rl_nr_cand >= rate_limit)
1791                 return true;
1792         return false;
1793 }
1794
1795 #define NUMA_MIGRATION_ADJUST_STEPS     16
1796
1797 static void numa_promotion_adjust_threshold(struct pglist_data *pgdat,
1798                                             unsigned long rate_limit,
1799                                             unsigned int ref_th)
1800 {
1801         unsigned int now, start, th_period, unit_th, th;
1802         unsigned long nr_cand, ref_cand, diff_cand;
1803
1804         now = jiffies_to_msecs(jiffies);
1805         th_period = sysctl_numa_balancing_scan_period_max;
1806         start = pgdat->nbp_th_start;
1807         if (now - start > th_period &&
1808             cmpxchg(&pgdat->nbp_th_start, start, now) == start) {
1809                 ref_cand = rate_limit *
1810                         sysctl_numa_balancing_scan_period_max / MSEC_PER_SEC;
1811                 nr_cand = node_page_state(pgdat, PGPROMOTE_CANDIDATE);
1812                 diff_cand = nr_cand - pgdat->nbp_th_nr_cand;
1813                 unit_th = ref_th * 2 / NUMA_MIGRATION_ADJUST_STEPS;
1814                 th = pgdat->nbp_threshold ? : ref_th;
1815                 if (diff_cand > ref_cand * 11 / 10)
1816                         th = max(th - unit_th, unit_th);
1817                 else if (diff_cand < ref_cand * 9 / 10)
1818                         th = min(th + unit_th, ref_th * 2);
1819                 pgdat->nbp_th_nr_cand = nr_cand;
1820                 pgdat->nbp_threshold = th;
1821         }
1822 }
1823
1824 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct folio *folio,
1825                                 int src_nid, int dst_cpu)
1826 {
1827         struct numa_group *ng = deref_curr_numa_group(p);
1828         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1829         int last_cpupid, this_cpupid;
1830
1831         /*
1832          * The pages in slow memory node should be migrated according
1833          * to hot/cold instead of private/shared.
1834          */
1835         if (sysctl_numa_balancing_mode & NUMA_BALANCING_MEMORY_TIERING &&
1836             !node_is_toptier(src_nid)) {
1837                 struct pglist_data *pgdat;
1838                 unsigned long rate_limit;
1839                 unsigned int latency, th, def_th;
1840
1841                 pgdat = NODE_DATA(dst_nid);
1842                 if (pgdat_free_space_enough(pgdat)) {
1843                         /* workload changed, reset hot threshold */
1844                         pgdat->nbp_threshold = 0;
1845                         return true;
1846                 }
1847
1848                 def_th = sysctl_numa_balancing_hot_threshold;
1849                 rate_limit = sysctl_numa_balancing_promote_rate_limit << \
1850                         (20 - PAGE_SHIFT);
1851                 numa_promotion_adjust_threshold(pgdat, rate_limit, def_th);
1852
1853                 th = pgdat->nbp_threshold ? : def_th;
1854                 latency = numa_hint_fault_latency(folio);
1855                 if (latency >= th)
1856                         return false;
1857
1858                 return !numa_promotion_rate_limit(pgdat, rate_limit,
1859                                                   folio_nr_pages(folio));
1860         }
1861
1862         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1863         last_cpupid = folio_xchg_last_cpupid(folio, this_cpupid);
1864
1865         if (!(sysctl_numa_balancing_mode & NUMA_BALANCING_MEMORY_TIERING) &&
1866             !node_is_toptier(src_nid) && !cpupid_valid(last_cpupid))
1867                 return false;
1868
1869         /*
1870          * Allow first faults or private faults to migrate immediately early in
1871          * the lifetime of a task. The magic number 4 is based on waiting for
1872          * two full passes of the "multi-stage node selection" test that is
1873          * executed below.
1874          */
1875         if ((p->numa_preferred_nid == NUMA_NO_NODE || p->numa_scan_seq <= 4) &&
1876             (cpupid_pid_unset(last_cpupid) || cpupid_match_pid(p, last_cpupid)))
1877                 return true;
1878
1879         /*
1880          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1881          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1882          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1883          *
1884          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1885          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1886          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1887          *
1888          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1889          * same result twice in a row, given these samples are fully
1890          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1891          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1892          *
1893          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1894          * act on an unlikely task<->page relation.
1895          */
1896         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1897                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1898                 return false;
1899
1900         /* Always allow migrate on private faults */
1901         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1902                 return true;
1903
1904         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1905         if (!ng)
1906                 return true;
1907
1908         /*
1909          * Destination node is much more heavily used than the source
1910          * node? Allow migration.
1911          */
1912         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1913                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1914                 return true;
1915
1916         /*
1917          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1918          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1919          *
1920          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1921          * --------------- * - > ---------------
1922          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1923          */
1924         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1925                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1926 }
1927
1928 /*
1929  * 'numa_type' describes the node at the moment of load balancing.
1930  */
1931 enum numa_type {
1932         /* The node has spare capacity that can be used to run more tasks.  */
1933         node_has_spare = 0,
1934         /*
1935          * The node is fully used and the tasks don't compete for more CPU
1936          * cycles. Nevertheless, some tasks might wait before running.
1937          */
1938         node_fully_busy,
1939         /*
1940          * The node is overloaded and can't provide expected CPU cycles to all
1941          * tasks.
1942          */
1943         node_overloaded
1944 };
1945
1946 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1947 struct numa_stats {
1948         unsigned long load;
1949         unsigned long runnable;
1950         unsigned long util;
1951         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1952         unsigned long compute_capacity;
1953         unsigned int nr_running;
1954         unsigned int weight;
1955         enum numa_type node_type;
1956         int idle_cpu;
1957 };
1958
1959 struct task_numa_env {
1960         struct task_struct *p;
1961
1962         int src_cpu, src_nid;
1963         int dst_cpu, dst_nid;
1964         int imb_numa_nr;
1965
1966         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1967
1968         int imbalance_pct;
1969         int dist;
1970
1971         struct task_struct *best_task;
1972         long best_imp;
1973         int best_cpu;
1974 };
1975
1976 static unsigned long cpu_load(struct rq *rq);
1977 static unsigned long cpu_runnable(struct rq *rq);
1978
1979 static inline enum
1980 numa_type numa_classify(unsigned int imbalance_pct,
1981                          struct numa_stats *ns)
1982 {
1983         if ((ns->nr_running > ns->weight) &&
1984             (((ns->compute_capacity * 100) < (ns->util * imbalance_pct)) ||
1985              ((ns->compute_capacity * imbalance_pct) < (ns->runnable * 100))))
1986                 return node_overloaded;
1987
1988         if ((ns->nr_running < ns->weight) ||
1989             (((ns->compute_capacity * 100) > (ns->util * imbalance_pct)) &&
1990              ((ns->compute_capacity * imbalance_pct) > (ns->runnable * 100))))
1991                 return node_has_spare;
1992
1993         return node_fully_busy;
1994 }
1995
1996 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
1997 /* Forward declarations of select_idle_sibling helpers */
1998 static inline bool test_idle_cores(int cpu);
1999 static inline int numa_idle_core(int idle_core, int cpu)
2000 {
2001         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present) ||
2002             idle_core >= 0 || !test_idle_cores(cpu))
2003                 return idle_core;
2004
2005         /*
2006          * Prefer cores instead of packing HT siblings
2007          * and triggering future load balancing.
2008          */
2009         if (is_core_idle(cpu))
2010                 idle_core = cpu;
2011
2012         return idle_core;
2013 }
2014 #else
2015 static inline int numa_idle_core(int idle_core, int cpu)
2016 {
2017         return idle_core;
2018 }
2019 #endif
2020
2021 /*
2022  * Gather all necessary information to make NUMA balancing placement
2023  * decisions that are compatible with standard load balancer. This
2024  * borrows code and logic from update_sg_lb_stats but sharing a
2025  * common implementation is impractical.
2026  */
2027 static void update_numa_stats(struct task_numa_env *env,
2028                               struct numa_stats *ns, int nid,
2029                               bool find_idle)
2030 {
2031         int cpu, idle_core = -1;
2032
2033         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
2034         ns->idle_cpu = -1;
2035
2036         rcu_read_lock();
2037         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
2038                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
2039
2040                 ns->load += cpu_load(rq);
2041                 ns->runnable += cpu_runnable(rq);
2042                 ns->util += cpu_util_cfs(cpu);
2043                 ns->nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
2044                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
2045
2046                 if (find_idle && idle_core < 0 && !rq->nr_running && idle_cpu(cpu)) {
2047                         if (READ_ONCE(rq->numa_migrate_on) ||
2048                             !cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr))
2049                                 continue;
2050
2051                         if (ns->idle_cpu == -1)
2052                                 ns->idle_cpu = cpu;
2053
2054                         idle_core = numa_idle_core(idle_core, cpu);
2055                 }
2056         }
2057         rcu_read_unlock();
2058
2059         ns->weight = cpumask_weight(cpumask_of_node(nid));
2060
2061         ns->node_type = numa_classify(env->imbalance_pct, ns);
2062
2063         if (idle_core >= 0)
2064                 ns->idle_cpu = idle_core;
2065 }
2066
2067 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
2068                              struct task_struct *p, long imp)
2069 {
2070         struct rq *rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
2071
2072         /* Check if run-queue part of active NUMA balance. */
2073         if (env->best_cpu != env->dst_cpu && xchg(&rq->numa_migrate_on, 1)) {
2074                 int cpu;
2075                 int start = env->dst_cpu;
2076
2077                 /* Find alternative idle CPU. */
2078                 for_each_cpu_wrap(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid), start + 1) {
2079                         if (cpu == env->best_cpu || !idle_cpu(cpu) ||
2080                             !cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr)) {
2081                                 continue;
2082                         }
2083
2084                         env->dst_cpu = cpu;
2085                         rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
2086                         if (!xchg(&rq->numa_migrate_on, 1))
2087                                 goto assign;
2088                 }
2089
2090                 /* Failed to find an alternative idle CPU */
2091                 return;
2092         }
2093
2094 assign:
2095         /*
2096          * Clear previous best_cpu/rq numa-migrate flag, since task now
2097          * found a better CPU to move/swap.
2098          */
2099         if (env->best_cpu != -1 && env->best_cpu != env->dst_cpu) {
2100                 rq = cpu_rq(env->best_cpu);
2101                 WRITE_ONCE(rq->numa_migrate_on, 0);
2102         }
2103
2104         if (env->best_task)
2105                 put_task_struct(env->best_task);
2106         if (p)
2107                 get_task_struct(p);
2108
2109         env->best_task = p;
2110         env->best_imp = imp;
2111         env->best_cpu = env->dst_cpu;
2112 }
2113
2114 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
2115                                 struct task_numa_env *env)
2116 {
2117         long imb, old_imb;
2118         long orig_src_load, orig_dst_load;
2119         long src_capacity, dst_capacity;
2120
2121         /*
2122          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
2123          *
2124          * src_load        dst_load
2125          * ------------ vs ---------
2126          * src_capacity    dst_capacity
2127          */
2128         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
2129         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
2130
2131         imb = abs(dst_load * src_capacity - src_load * dst_capacity);
2132
2133         orig_src_load = env->src_stats.load;
2134         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
2135
2136         old_imb = abs(orig_dst_load * src_capacity - orig_src_load * dst_capacity);
2137
2138         /* Would this change make things worse? */
2139         return (imb > old_imb);
2140 }
2141
2142 /*
2143  * Maximum NUMA importance can be 1998 (2*999);
2144  * SMALLIMP @ 30 would be close to 1998/64.
2145  * Used to deter task migration.
2146  */
2147 #define SMALLIMP        30
2148
2149 /*
2150  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
2151  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
2152  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
2153  * be exchanged with the source task
2154  */
2155 static bool task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
2156                               long taskimp, long groupimp, bool maymove)
2157 {
2158         struct numa_group *cur_ng, *p_ng = deref_curr_numa_group(env->p);
2159         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
2160         long imp = p_ng ? groupimp : taskimp;
2161         struct task_struct *cur;
2162         long src_load, dst_load;
2163         int dist = env->dist;
2164         long moveimp = imp;
2165         long load;
2166         bool stopsearch = false;
2167
2168         if (READ_ONCE(dst_rq->numa_migrate_on))
2169                 return false;
2170
2171         rcu_read_lock();
2172         cur = rcu_dereference(dst_rq->curr);
2173         if (cur && ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur)))
2174                 cur = NULL;
2175
2176         /*
2177          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
2178          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
2179          */
2180         if (cur == env->p) {
2181                 stopsearch = true;
2182                 goto unlock;
2183         }
2184
2185         if (!cur) {
2186                 if (maymove && moveimp >= env->best_imp)
2187                         goto assign;
2188                 else
2189                         goto unlock;
2190         }
2191
2192         /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu. */
2193         if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, cur->cpus_ptr))
2194                 goto unlock;
2195
2196         /*
2197          * Skip this swap candidate if it is not moving to its preferred
2198          * node and the best task is.
2199          */
2200         if (env->best_task &&
2201             env->best_task->numa_preferred_nid == env->src_nid &&
2202             cur->numa_preferred_nid != env->src_nid) {
2203                 goto unlock;
2204         }
2205
2206         /*
2207          * "imp" is the fault differential for the source task between the
2208          * source and destination node. Calculate the total differential for
2209          * the source task and potential destination task. The more negative
2210          * the value is, the more remote accesses that would be expected to
2211          * be incurred if the tasks were swapped.
2212          *
2213          * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
2214          * in any group then look only at task weights.
2215          */
2216         cur_ng = rcu_dereference(cur->numa_group);
2217         if (cur_ng == p_ng) {
2218                 /*
2219                  * Do not swap within a group or between tasks that have
2220                  * no group if there is spare capacity. Swapping does
2221                  * not address the load imbalance and helps one task at
2222                  * the cost of punishing another.
2223                  */
2224                 if (env->dst_stats.node_type == node_has_spare)
2225                         goto unlock;
2226
2227                 imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
2228                       task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
2229                 /*
2230                  * Add some hysteresis to prevent swapping the
2231                  * tasks within a group over tiny differences.
2232                  */
2233                 if (cur_ng)
2234                         imp -= imp / 16;
2235         } else {
2236                 /*
2237                  * Compare the group weights. If a task is all by itself
2238                  * (not part of a group), use the task weight instead.
2239                  */
2240                 if (cur_ng && p_ng)
2241                         imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
2242                                group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
2243                 else
2244                         imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
2245                                task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
2246         }
2247
2248         /* Discourage picking a task already on its preferred node */
2249         if (cur->numa_preferred_nid == env->dst_nid)
2250                 imp -= imp / 16;
2251
2252         /*
2253          * Encourage picking a task that moves to its preferred node.
2254          * This potentially makes imp larger than it's maximum of
2255          * 1998 (see SMALLIMP and task_weight for why) but in this
2256          * case, it does not matter.
2257          */
2258         if (cur->numa_preferred_nid == env->src_nid)
2259                 imp += imp / 8;
2260
2261         if (maymove && moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
2262                 imp = moveimp;
2263                 cur = NULL;
2264                 goto assign;
2265         }
2266
2267         /*
2268          * Prefer swapping with a task moving to its preferred node over a
2269          * task that is not.
2270          */
2271         if (env->best_task && cur->numa_preferred_nid == env->src_nid &&
2272             env->best_task->numa_preferred_nid != env->src_nid) {
2273                 goto assign;
2274         }
2275
2276         /*
2277          * If the NUMA importance is less than SMALLIMP,
2278          * task migration might only result in ping pong
2279          * of tasks and also hurt performance due to cache
2280          * misses.
2281          */
2282         if (imp < SMALLIMP || imp <= env->best_imp + SMALLIMP / 2)
2283                 goto unlock;
2284
2285         /*
2286          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
2287          */
2288         load = task_h_load(env->p) - task_h_load(cur);
2289         if (!load)
2290                 goto assign;
2291
2292         dst_load = env->dst_stats.load + load;
2293         src_load = env->src_stats.load - load;
2294
2295         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
2296                 goto unlock;
2297
2298 assign:
2299         /* Evaluate an idle CPU for a task numa move. */
2300         if (!cur) {
2301                 int cpu = env->dst_stats.idle_cpu;
2302
2303                 /* Nothing cached so current CPU went idle since the search. */
2304                 if (cpu < 0)
2305                         cpu = env->dst_cpu;
2306
2307                 /*
2308                  * If the CPU is no longer truly idle and the previous best CPU
2309                  * is, keep using it.
2310                  */
2311                 if (!idle_cpu(cpu) && env->best_cpu >= 0 &&
2312                     idle_cpu(env->best_cpu)) {
2313                         cpu = env->best_cpu;
2314                 }
2315
2316                 env->dst_cpu = cpu;
2317         }
2318
2319         task_numa_assign(env, cur, imp);
2320
2321         /*
2322          * If a move to idle is allowed because there is capacity or load
2323          * balance improves then stop the search. While a better swap
2324          * candidate may exist, a search is not free.
2325          */
2326         if (maymove && !cur && env->best_cpu >= 0 && idle_cpu(env->best_cpu))
2327                 stopsearch = true;
2328
2329         /*
2330          * If a swap candidate must be identified and the current best task
2331          * moves its preferred node then stop the search.
2332          */
2333         if (!maymove && env->best_task &&
2334             env->best_task->numa_preferred_nid == env->src_nid) {
2335                 stopsearch = true;
2336         }
2337 unlock:
2338         rcu_read_unlock();
2339
2340         return stopsearch;
2341 }
2342
2343 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
2344                                 long taskimp, long groupimp)
2345 {
2346         bool maymove = false;
2347         int cpu;
2348
2349         /*
2350          * If dst node has spare capacity, then check if there is an
2351          * imbalance that would be overruled by the load balancer.
2352          */
2353         if (env->dst_stats.node_type == node_has_spare) {
2354                 unsigned int imbalance;
2355                 int src_running, dst_running;
2356
2357                 /*
2358                  * Would movement cause an imbalance? Note that if src has
2359                  * more running tasks that the imbalance is ignored as the
2360                  * move improves the imbalance from the perspective of the
2361                  * CPU load balancer.
2362                  * */
2363                 src_running = env->src_stats.nr_running - 1;
2364                 dst_running = env->dst_stats.nr_running + 1;
2365                 imbalance = max(0, dst_running - src_running);
2366                 imbalance = adjust_numa_imbalance(imbalance, dst_running,
2367                                                   env->imb_numa_nr);
2368
2369                 /* Use idle CPU if there is no imbalance */
2370                 if (!imbalance) {
2371                         maymove = true;
2372                         if (env->dst_stats.idle_cpu >= 0) {
2373                                 env->dst_cpu = env->dst_stats.idle_cpu;
2374                                 task_numa_assign(env, NULL, 0);
2375                                 return;
2376                         }
2377                 }
2378         } else {
2379                 long src_load, dst_load, load;
2380                 /*
2381                  * If the improvement from just moving env->p direction is better
2382                  * than swapping tasks around, check if a move is possible.
2383                  */
2384                 load = task_h_load(env->p);
2385                 dst_load = env->dst_stats.load + load;
2386                 src_load = env->src_stats.load - load;
2387                 maymove = !load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env);
2388         }
2389
2390         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
2391                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
2392                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr))
2393                         continue;
2394
2395                 env->dst_cpu = cpu;
2396                 if (task_numa_compare(env, taskimp, groupimp, maymove))
2397                         break;
2398         }
2399 }
2400
2401 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
2402 {
2403         struct task_numa_env env = {
2404                 .p = p,
2405
2406                 .src_cpu = task_cpu(p),
2407                 .src_nid = task_node(p),
2408
2409                 .imbalance_pct = 112,
2410
2411                 .best_task = NULL,
2412                 .best_imp = 0,
2413                 .best_cpu = -1,
2414         };
2415         unsigned long taskweight, groupweight;
2416         struct sched_domain *sd;
2417         long taskimp, groupimp;
2418         struct numa_group *ng;
2419         struct rq *best_rq;
2420         int nid, ret, dist;
2421
2422         /*
2423          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
2424          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
2425          *
2426          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
2427          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
2428          * to satisfy here.
2429          */
2430         rcu_read_lock();
2431         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
2432         if (sd) {
2433                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
2434                 env.imb_numa_nr = sd->imb_numa_nr;
2435         }
2436         rcu_read_unlock();
2437
2438         /*
2439          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
2440          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
2441          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
2442          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
2443          */
2444         if (unlikely(!sd)) {
2445                 sched_setnuma(p, task_node(p));
2446                 return -EINVAL;
2447         }
2448
2449         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
2450         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
2451         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
2452         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
2453         update_numa_stats(&env, &env.src_stats, env.src_nid, false);
2454         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
2455         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
2456         update_numa_stats(&env, &env.dst_stats, env.dst_nid, true);
2457
2458         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
2459         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
2460
2461         /*
2462          * Look at other nodes in these cases:
2463          * - there is no space available on the preferred_nid
2464          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
2465          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
2466          *   we need to check other locations.
2467          */
2468         ng = deref_curr_numa_group(p);
2469         if (env.best_cpu == -1 || (ng && ng->active_nodes > 1)) {
2470                 for_each_node_state(nid, N_CPU) {
2471                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
2472                                 continue;
2473
2474                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
2475                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
2476                                                 dist != env.dist) {
2477                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
2478                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
2479                         }
2480
2481                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
2482                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
2483                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
2484                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
2485                                 continue;
2486
2487                         env.dist = dist;
2488                         env.dst_nid = nid;
2489                         update_numa_stats(&env, &env.dst_stats, env.dst_nid, true);
2490                         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
2491                 }
2492         }
2493
2494         /*
2495          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
2496          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
2497          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
2498          * settle down.
2499          * A task that migrated to a second choice node will be better off
2500          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
2501          */
2502         if (ng) {
2503                 if (env.best_cpu == -1)
2504                         nid = env.src_nid;
2505                 else
2506                         nid = cpu_to_node(env.best_cpu);
2507
2508                 if (nid != p->numa_preferred_nid)
2509                         sched_setnuma(p, nid);
2510         }
2511
2512         /* No better CPU than the current one was found. */
2513         if (env.best_cpu == -1) {
2514                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, NULL, -1);
2515                 return -EAGAIN;
2516         }
2517
2518         best_rq = cpu_rq(env.best_cpu);
2519         if (env.best_task == NULL) {
2520                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
2521                 WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
2522                 if (ret != 0)
2523                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, NULL, env.best_cpu);
2524                 return ret;
2525         }
2526
2527         ret = migrate_swap(p, env.best_task, env.best_cpu, env.src_cpu);
2528         WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
2529
2530         if (ret != 0)
2531                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_task, env.best_cpu);
2532         put_task_struct(env.best_task);
2533         return ret;
2534 }
2535
2536 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
2537 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
2538 {
2539         unsigned long interval = HZ;
2540
2541         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
2542         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == NUMA_NO_NODE || !p->numa_faults))
2543                 return;
2544
2545         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
2546         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
2547         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
2548
2549         /* Success if task is already running on preferred CPU */
2550         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
2551                 return;
2552
2553         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
2554         task_numa_migrate(p);
2555 }
2556
2557 /*
2558  * Find out how many nodes the workload is actively running on. Do this by
2559  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
2560  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
2561  * located.
2562  */
2563 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
2564 {
2565         unsigned long faults, max_faults = 0;
2566         int nid, active_nodes = 0;
2567
2568         for_each_node_state(nid, N_CPU) {
2569                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
2570                 if (faults > max_faults)
2571                         max_faults = faults;
2572         }
2573
2574         for_each_node_state(nid, N_CPU) {
2575                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
2576                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
2577                         active_nodes++;
2578         }
2579
2580         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
2581         numa_group->active_nodes = active_nodes;
2582 }
2583
2584 /*
2585  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
2586  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
2587  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
2588  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
2589  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
2590  */
2591 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
2592 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
2593
2594 /*
2595  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
2596  * our memory is already on our local node, or if the majority of
2597  * the page accesses are shared with other processes.
2598  * Otherwise, decrease the scan period.
2599  */
2600 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
2601                         unsigned long shared, unsigned long private)
2602 {
2603         unsigned int period_slot;
2604         int lr_ratio, ps_ratio;
2605         int diff;
2606
2607         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
2608         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
2609
2610         /*
2611          * If there were no record hinting faults then either the task is
2612          * completely idle or all activity is in areas that are not of interest
2613          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
2614          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
2615          * node is overloaded. In either case, scan slower
2616          */
2617         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
2618                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
2619                         p->numa_scan_period << 1);
2620
2621                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
2622                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2623
2624                 return;
2625         }
2626
2627         /*
2628          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
2629          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
2630          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
2631          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
2632          */
2633         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
2634         lr_ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
2635         ps_ratio = (private * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (private + shared);
2636
2637         if (ps_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
2638                 /*
2639                  * Most memory accesses are local. There is no need to
2640                  * do fast NUMA scanning, since memory is already local.
2641                  */
2642                 int slot = ps_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
2643                 if (!slot)
2644                         slot = 1;
2645                 diff = slot * period_slot;
2646         } else if (lr_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
2647                 /*
2648                  * Most memory accesses are shared with other tasks.
2649                  * There is no point in continuing fast NUMA scanning,
2650                  * since other tasks may just move the memory elsewhere.
2651                  */
2652                 int slot = lr_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
2653                 if (!slot)
2654                         slot = 1;
2655                 diff = slot * period_slot;
2656         } else {
2657                 /*
2658                  * Private memory faults exceed (SLOTS-THRESHOLD)/SLOTS,
2659                  * yet they are not on the local NUMA node. Speed up
2660                  * NUMA scanning to get the memory moved over.
2661                  */
2662                 int ratio = max(lr_ratio, ps_ratio);
2663                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
2664         }
2665
2666         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
2667                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
2668         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2669 }
2670
2671 /*
2672  * Get the fraction of time the task has been running since the last
2673  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
2674  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
2675  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
2676  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
2677  */
2678 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
2679 {
2680         u64 runtime, delta, now;
2681         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
2682         now = p->se.exec_start;
2683         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2684
2685         if (p->last_task_numa_placement) {
2686                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
2687                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
2688
2689                 /* Avoid time going backwards, prevent potential divide error: */
2690                 if (unlikely((s64)*period < 0))
2691                         *period = 0;
2692         } else {
2693                 delta = p->se.avg.load_sum;
2694                 *period = LOAD_AVG_MAX;
2695         }
2696
2697         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
2698         p->last_task_numa_placement = now;
2699
2700         return delta;
2701 }
2702
2703 /*
2704  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
2705  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
2706  * otherwise workloads might not converge.
2707  */
2708 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
2709 {
2710         nodemask_t nodes;
2711         int dist;
2712
2713         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
2714         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
2715                 return nid;
2716
2717         /*
2718          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
2719          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
2720          * both the node itself, and on nearby nodes.
2721          */
2722         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
2723                 unsigned long score, max_score = 0;
2724                 int node, max_node = nid;
2725
2726                 dist = sched_max_numa_distance;
2727
2728                 for_each_node_state(node, N_CPU) {
2729                         score = group_weight(p, node, dist);
2730                         if (score > max_score) {
2731                                 max_score = score;
2732                                 max_node = node;
2733                         }
2734                 }
2735                 return max_node;
2736         }
2737
2738         /*
2739          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
2740          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
2741          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
2742          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
2743          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
2744          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
2745          * keep the complexity of the search down.
2746          */
2747         nodes = node_states[N_CPU];
2748         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
2749                 unsigned long max_faults = 0;
2750                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
2751                 int a, b;
2752
2753                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
2754                 if (!find_numa_distance(dist))
2755                         continue;
2756
2757                 for_each_node_mask(a, nodes) {
2758                         unsigned long faults = 0;
2759                         nodemask_t this_group;
2760                         nodes_clear(this_group);
2761
2762                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
2763                         for_each_node_mask(b, nodes) {
2764                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
2765                                         faults += group_faults(p, b);
2766                                         node_set(b, this_group);
2767                                         node_clear(b, nodes);
2768                                 }
2769                         }
2770
2771                         /* Remember the top group. */
2772                         if (faults > max_faults) {
2773                                 max_faults = faults;
2774                                 max_group = this_group;
2775                                 /*
2776                                  * subtle: at the smallest distance there is
2777                                  * just one node left in each "group", the
2778                                  * winner is the preferred nid.
2779                                  */
2780                                 nid = a;
2781                         }
2782                 }
2783                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
2784                 if (!max_faults)
2785                         break;
2786                 nodes = max_group;
2787         }
2788         return nid;
2789 }
2790
2791 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
2792 {
2793         int seq, nid, max_nid = NUMA_NO_NODE;
2794         unsigned long max_faults = 0;
2795         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
2796         unsigned long total_faults;
2797         u64 runtime, period;
2798         spinlock_t *group_lock = NULL;
2799         struct numa_group *ng;
2800
2801         /*
2802          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
2803          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
2804          * that the field is read in a single access:
2805          */
2806         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
2807         if (p->numa_scan_seq == seq)
2808                 return;
2809         p->numa_scan_seq = seq;
2810         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2811
2812         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
2813                        p->numa_faults_locality[1];
2814         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
2815
2816         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
2817         ng = deref_curr_numa_group(p);
2818         if (ng) {
2819                 group_lock = &ng->lock;
2820                 spin_lock_irq(group_lock);
2821         }
2822
2823         /* Find the node with the highest number of faults */
2824         for_each_online_node(nid) {
2825                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
2826                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
2827                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
2828                 int priv;
2829
2830                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
2831                         long diff, f_diff, f_weight;
2832
2833                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
2834                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
2835                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
2836                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
2837
2838                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
2839                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
2840                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
2841                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
2842
2843                         /*
2844                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
2845                          * count according to CPU use, instead of by the raw
2846                          * number of faults. Tasks with little runtime have
2847                          * little over-all impact on throughput, and thus their
2848                          * faults are less important.
2849                          */
2850                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
2851                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
2852                                    (total_faults + 1);
2853                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
2854                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
2855
2856                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
2857                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
2858                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
2859                         p->total_numa_faults += diff;
2860                         if (ng) {
2861                                 /*
2862                                  * safe because we can only change our own group
2863                                  *
2864                                  * mem_idx represents the offset for a given
2865                                  * nid and priv in a specific region because it
2866                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2867                                  */
2868                                 ng->faults[mem_idx] += diff;
2869                                 ng->faults[cpu_idx] += f_diff;
2870                                 ng->total_faults += diff;
2871                                 group_faults += ng->faults[mem_idx];
2872                         }
2873                 }
2874
2875                 if (!ng) {
2876                         if (faults > max_faults) {
2877                                 max_faults = faults;
2878                                 max_nid = nid;
2879                         }
2880                 } else if (group_faults > max_faults) {
2881                         max_faults = group_faults;
2882                         max_nid = nid;
2883                 }
2884         }
2885
2886         /* Cannot migrate task to CPU-less node */
2887         max_nid = numa_nearest_node(max_nid, N_CPU);
2888
2889         if (ng) {
2890                 numa_group_count_active_nodes(ng);
2891                 spin_unlock_irq(group_lock);
2892                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_nid);
2893         }
2894
2895         if (max_faults) {
2896                 /* Set the new preferred node */
2897                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2898                         sched_setnuma(p, max_nid);
2899         }
2900
2901         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2902 }
2903
2904 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2905 {
2906         return refcount_inc_not_zero(&grp->refcount);
2907 }
2908
2909 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2910 {
2911         if (refcount_dec_and_test(&grp->refcount))
2912                 kfree_rcu(grp, rcu);
2913 }
2914
2915 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2916                         int *priv)
2917 {
2918         struct numa_group *grp, *my_grp;
2919         struct task_struct *tsk;
2920         bool join = false;
2921         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2922         int i;
2923
2924         if (unlikely(!deref_curr_numa_group(p))) {
2925                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2926                                     NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS *
2927                                     nr_node_ids * sizeof(unsigned long);
2928
2929                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2930                 if (!grp)
2931                         return;
2932
2933                 refcount_set(&grp->refcount, 1);
2934                 grp->active_nodes = 1;
2935                 grp->max_faults_cpu = 0;
2936                 spin_lock_init(&grp->lock);
2937                 grp->gid = p->pid;
2938
2939                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2940                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2941
2942                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2943
2944                 grp->nr_tasks++;
2945                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2946         }
2947
2948         rcu_read_lock();
2949         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2950
2951         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2952                 goto no_join;
2953
2954         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2955         if (!grp)
2956                 goto no_join;
2957
2958         my_grp = deref_curr_numa_group(p);
2959         if (grp == my_grp)
2960                 goto no_join;
2961
2962         /*
2963          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2964          * the other task will join us.
2965          */
2966         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2967                 goto no_join;
2968
2969         /*
2970          * Tie-break on the grp address.
2971          */
2972         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2973                 goto no_join;
2974
2975         /* Always join threads in the same process. */
2976         if (tsk->mm == current->mm)
2977                 join = true;
2978
2979         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2980         if (flags & TNF_SHARED)
2981                 join = true;
2982
2983         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2984         *priv = !join;
2985
2986         if (join && !get_numa_group(grp))
2987                 goto no_join;
2988
2989         rcu_read_unlock();
2990
2991         if (!join)
2992                 return;
2993
2994         WARN_ON_ONCE(irqs_disabled());
2995         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2996
2997         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2998                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2999                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
3000         }
3001         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
3002         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
3003
3004         my_grp->nr_tasks--;
3005         grp->nr_tasks++;
3006
3007         spin_unlock(&my_grp->lock);
3008         spin_unlock_irq(&grp->lock);
3009
3010         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
3011
3012         put_numa_group(my_grp);
3013         return;
3014
3015 no_join:
3016         rcu_read_unlock();
3017         return;
3018 }
3019
3020 /*
3021  * Get rid of NUMA statistics associated with a task (either current or dead).
3022  * If @final is set, the task is dead and has reached refcount zero, so we can
3023  * safely free all relevant data structures. Otherwise, there might be
3024  * concurrent reads from places like load balancing and procfs, and we should
3025  * reset the data back to default state without freeing ->numa_faults.
3026  */
3027 void task_numa_free(struct task_struct *p, bool final)
3028 {
3029         /* safe: p either is current or is being freed by current */
3030         struct numa_group *grp = rcu_dereference_raw(p->numa_group);
3031         unsigned long *numa_faults = p->numa_faults;
3032         unsigned long flags;
3033         int i;
3034
3035         if (!numa_faults)
3036                 return;
3037
3038         if (grp) {
3039                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
3040                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
3041                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
3042                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
3043
3044                 grp->nr_tasks--;
3045                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
3046                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
3047                 put_numa_group(grp);
3048         }
3049
3050         if (final) {
3051                 p->numa_faults = NULL;
3052                 kfree(numa_faults);
3053         } else {
3054                 p->total_numa_faults = 0;
3055                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
3056                         numa_faults[i] = 0;
3057         }
3058 }
3059
3060 /*
3061  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
3062  */
3063 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
3064 {
3065         struct task_struct *p = current;
3066         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
3067         int cpu_node = task_node(current);
3068         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
3069         struct numa_group *ng;
3070         int priv;
3071
3072         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
3073                 return;
3074
3075         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
3076         if (!p->mm)
3077                 return;
3078
3079         /*
3080          * NUMA faults statistics are unnecessary for the slow memory
3081          * node for memory tiering mode.
3082          */
3083         if (!node_is_toptier(mem_node) &&
3084             (sysctl_numa_balancing_mode & NUMA_BALANCING_MEMORY_TIERING ||
3085              !cpupid_valid(last_cpupid)))
3086                 return;
3087
3088         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
3089         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
3090                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
3091                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
3092
3093                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
3094                 if (!p->numa_faults)
3095                         return;
3096
3097                 p->total_numa_faults = 0;
3098                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
3099         }
3100
3101         /*
3102          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
3103          * to be private if the accessing pid has not changed
3104          */
3105         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
3106                 priv = 1;
3107         } else {
3108                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
3109                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
3110                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
3111         }
3112
3113         /*
3114          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
3115          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
3116          * actively using should be counted as local. This allows the
3117          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
3118          */
3119         ng = deref_curr_numa_group(p);
3120         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
3121                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
3122                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
3123                 local = 1;
3124
3125         /*
3126          * Retry to migrate task to preferred node periodically, in case it
3127          * previously failed, or the scheduler moved us.
3128          */
3129         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry)) {
3130                 task_numa_placement(p);
3131                 numa_migrate_preferred(p);
3132         }
3133
3134         if (migrated)
3135                 p->numa_pages_migrated += pages;
3136         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
3137                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
3138
3139         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
3140         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
3141         p->numa_faults_locality[local] += pages;
3142 }
3143
3144 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
3145 {
3146         /*
3147          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
3148          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
3149          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
3150          * much of an issue though, since this is just used for
3151          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
3152          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
3153          */
3154         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
3155         p->mm->numa_scan_offset = 0;
3156 }
3157
3158 static bool vma_is_accessed(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma)
3159 {
3160         unsigned long pids;
3161         /*
3162          * Allow unconditional access first two times, so that all the (pages)
3163          * of VMAs get prot_none fault introduced irrespective of accesses.
3164          * This is also done to avoid any side effect of task scanning
3165          * amplifying the unfairness of disjoint set of VMAs' access.
3166          */
3167         if (READ_ONCE(current->mm->numa_scan_seq) < 2)
3168                 return true;
3169
3170         pids = vma->numab_state->pids_active[0] | vma->numab_state->pids_active[1];
3171         if (test_bit(hash_32(current->pid, ilog2(BITS_PER_LONG)), &pids))
3172                 return true;
3173
3174         /*
3175          * Complete a scan that has already started regardless of PID access, or
3176          * some VMAs may never be scanned in multi-threaded applications:
3177          */
3178         if (mm->numa_scan_offset > vma->vm_start) {
3179                 trace_sched_skip_vma_numa(mm, vma, NUMAB_SKIP_IGNORE_PID);
3180                 return true;
3181         }
3182
3183         return false;
3184 }
3185
3186 #define VMA_PID_RESET_PERIOD (4 * sysctl_numa_balancing_scan_delay)
3187
3188 /*
3189  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
3190  * Triggered from task_tick_numa().
3191  */
3192 static void task_numa_work(struct callback_head *work)
3193 {
3194         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
3195         struct task_struct *p = current;
3196         struct mm_struct *mm = p->mm;
3197         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
3198         struct vm_area_struct *vma;
3199         unsigned long start, end;
3200         unsigned long nr_pte_updates = 0;
3201         long pages, virtpages;
3202         struct vma_iterator vmi;
3203         bool vma_pids_skipped;
3204         bool vma_pids_forced = false;
3205
3206         SCHED_WARN_ON(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
3207
3208         work->next = work;
3209         /*
3210          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
3211          *
3212          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
3213          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
3214          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
3215          * work.
3216          */
3217         if (p->flags & PF_EXITING)
3218                 return;
3219
3220         if (!mm->numa_next_scan) {
3221                 mm->numa_next_scan = now +
3222                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
3223         }
3224
3225         /*
3226          * Enforce maximal scan/migration frequency..
3227          */
3228         migrate = mm->numa_next_scan;
3229         if (time_before(now, migrate))
3230                 return;
3231
3232         if (p->numa_scan_period == 0) {
3233                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
3234                 p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
3235         }
3236
3237         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
3238         if (!try_cmpxchg(&mm->numa_next_scan, &migrate, next_scan))
3239                 return;
3240
3241         /*
3242          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
3243          * the next time around.
3244          */
3245         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
3246
3247         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
3248         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
3249         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
3250         if (!pages)
3251                 return;
3252
3253
3254         if (!mmap_read_trylock(mm))
3255                 return;
3256
3257         /*
3258          * VMAs are skipped if the current PID has not trapped a fault within
3259          * the VMA recently. Allow scanning to be forced if there is no
3260          * suitable VMA remaining.
3261          */
3262         vma_pids_skipped = false;
3263
3264 retry_pids:
3265         start = mm->numa_scan_offset;
3266         vma_iter_init(&vmi, mm, start);
3267         vma = vma_next(&vmi);
3268         if (!vma) {
3269                 reset_ptenuma_scan(p);
3270                 start = 0;
3271                 vma_iter_set(&vmi, start);
3272                 vma = vma_next(&vmi);
3273         }
3274
3275         do {
3276                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
3277                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
3278                         trace_sched_skip_vma_numa(mm, vma, NUMAB_SKIP_UNSUITABLE);
3279                         continue;
3280                 }
3281
3282                 /*
3283                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
3284                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
3285                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
3286                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
3287                  */
3288                 if (!vma->vm_mm ||
3289                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ))) {
3290                         trace_sched_skip_vma_numa(mm, vma, NUMAB_SKIP_SHARED_RO);
3291                         continue;
3292                 }
3293
3294                 /*
3295                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
3296                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
3297                  */
3298                 if (!vma_is_accessible(vma)) {
3299                         trace_sched_skip_vma_numa(mm, vma, NUMAB_SKIP_INACCESSIBLE);
3300                         continue;
3301                 }
3302
3303                 /* Initialise new per-VMA NUMAB state. */
3304                 if (!vma->numab_state) {
3305                         vma->numab_state = kzalloc(sizeof(struct vma_numab_state),
3306                                 GFP_KERNEL);
3307                         if (!vma->numab_state)
3308                                 continue;
3309
3310                         vma->numab_state->next_scan = now +
3311                                 msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
3312
3313                         /* Reset happens after 4 times scan delay of scan start */
3314                         vma->numab_state->pids_active_reset =  vma->numab_state->next_scan +
3315                                 msecs_to_jiffies(VMA_PID_RESET_PERIOD);
3316
3317                         /*
3318                          * Ensure prev_scan_seq does not match numa_scan_seq,
3319                          * to prevent VMAs being skipped prematurely on the
3320                          * first scan:
3321                          */
3322                          vma->numab_state->prev_scan_seq = mm->numa_scan_seq - 1;
3323                 }
3324
3325                 /*
3326                  * Scanning the VMA's of short lived tasks add more overhead. So
3327                  * delay the scan for new VMAs.
3328                  */
3329                 if (mm->numa_scan_seq && time_before(jiffies,
3330                                                 vma->numab_state->next_scan)) {
3331                         trace_sched_skip_vma_numa(mm, vma, NUMAB_SKIP_SCAN_DELAY);
3332                         continue;
3333                 }
3334
3335                 /* RESET access PIDs regularly for old VMAs. */
3336                 if (mm->numa_scan_seq &&
3337                                 time_after(jiffies, vma->numab_state->pids_active_reset)) {
3338                         vma->numab_state->pids_active_reset = vma->numab_state->pids_active_reset +
3339                                 msecs_to_jiffies(VMA_PID_RESET_PERIOD);
3340                         vma->numab_state->pids_active[0] = READ_ONCE(vma->numab_state->pids_active[1]);
3341                         vma->numab_state->pids_active[1] = 0;
3342                 }
3343
3344                 /* Do not rescan VMAs twice within the same sequence. */
3345                 if (vma->numab_state->prev_scan_seq == mm->numa_scan_seq) {
3346                         mm->numa_scan_offset = vma->vm_end;
3347                         trace_sched_skip_vma_numa(mm, vma, NUMAB_SKIP_SEQ_COMPLETED);
3348                         continue;
3349                 }
3350
3351                 /*
3352                  * Do not scan the VMA if task has not accessed it, unless no other
3353                  * VMA candidate exists.
3354                  */
3355                 if (!vma_pids_forced && !vma_is_accessed(mm, vma)) {
3356                         vma_pids_skipped = true;
3357                         trace_sched_skip_vma_numa(mm, vma, NUMAB_SKIP_PID_INACTIVE);
3358                         continue;
3359                 }
3360
3361                 do {
3362                         start = max(start, vma->vm_start);
3363                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
3364                         end = min(end, vma->vm_end);
3365                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
3366
3367                         /*
3368                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
3369                          * hpages that have at least one present PTE that
3370                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
3371                          * areas that are unused or already full of prot_numa
3372                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
3373                          * areas faster.
3374                          */
3375                         if (nr_pte_updates)
3376                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
3377                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
3378
3379                         start = end;
3380                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
3381                                 goto out;
3382
3383                         cond_resched();
3384                 } while (end != vma->vm_end);
3385
3386                 /* VMA scan is complete, do not scan until next sequence. */
3387                 vma->numab_state->prev_scan_seq = mm->numa_scan_seq;
3388
3389                 /*
3390                  * Only force scan within one VMA at a time, to limit the
3391                  * cost of scanning a potentially uninteresting VMA.
3392                  */
3393                 if (vma_pids_forced)
3394                         break;
3395         } for_each_vma(vmi, vma);
3396
3397         /*
3398          * If no VMAs are remaining and VMAs were skipped due to the PID
3399          * not accessing the VMA previously, then force a scan to ensure
3400          * forward progress:
3401          */
3402         if (!vma && !vma_pids_forced && vma_pids_skipped) {
3403                 vma_pids_forced = true;
3404                 goto retry_pids;
3405         }
3406
3407 out:
3408         /*
3409          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
3410          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
3411          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
3412          * scanner to the start so check it now.
3413          */
3414         if (vma)
3415                 mm->numa_scan_offset = start;
3416         else
3417                 reset_ptenuma_scan(p);
3418         mmap_read_unlock(mm);
3419
3420         /*
3421          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
3422          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
3423          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
3424          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
3425          */
3426         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
3427                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
3428                 p->node_stamp += 32 * diff;
3429         }
3430 }
3431
3432 void init_numa_balancing(unsigned long clone_flags, struct task_struct *p)
3433 {
3434         int mm_users = 0;
3435         struct mm_struct *mm = p->mm;
3436
3437         if (mm) {
3438                 mm_users = atomic_read(&mm->mm_users);
3439                 if (mm_users == 1) {
3440                         mm->numa_next_scan = jiffies + msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
3441                         mm->numa_scan_seq = 0;
3442                 }
3443         }
3444         p->node_stamp                   = 0;
3445         p->numa_scan_seq                = mm ? mm->numa_scan_seq : 0;
3446         p->numa_scan_period             = sysctl_numa_balancing_scan_delay;
3447         p->numa_migrate_retry           = 0;
3448         /* Protect against double add, see task_tick_numa and task_numa_work */
3449         p->numa_work.next               = &p->numa_work;
3450         p->numa_faults                  = NULL;
3451         p->numa_pages_migrated          = 0;
3452         p->total_numa_faults            = 0;
3453         RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
3454         p->last_task_numa_placement     = 0;
3455         p->last_sum_exec_runtime        = 0;
3456
3457         init_task_work(&p->numa_work, task_numa_work);
3458
3459         /* New address space, reset the preferred nid */
3460         if (!(clone_flags & CLONE_VM)) {
3461                 p->numa_preferred_nid = NUMA_NO_NODE;
3462                 return;
3463         }
3464
3465         /*
3466          * New thread, keep existing numa_preferred_nid which should be copied
3467          * already by arch_dup_task_struct but stagger when scans start.
3468          */
3469         if (mm) {
3470                 unsigned int delay;
3471
3472                 delay = min_t(unsigned int, task_scan_max(current),
3473                         current->numa_scan_period * mm_users * NSEC_PER_MSEC);
3474                 delay += 2 * TICK_NSEC;
3475                 p->node_stamp = delay;
3476         }
3477 }
3478
3479 /*
3480  * Drive the periodic memory faults..
3481  */
3482 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
3483 {
3484         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
3485         u64 period, now;
3486
3487         /*
3488          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
3489          */
3490         if (!curr->mm || (curr->flags & (PF_EXITING | PF_KTHREAD)) || work->next != work)
3491                 return;
3492
3493         /*
3494          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
3495          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
3496          * task needs to have done some actual work before we bother with
3497          * NUMA placement.
3498          */
3499         now = curr->se.sum_exec_runtime;
3500         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
3501
3502         if (now > curr->node_stamp + period) {
3503                 if (!curr->node_stamp)
3504                         curr->numa_scan_period = task_scan_start(curr);
3505                 curr->node_stamp += period;
3506
3507                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan))
3508                         task_work_add(curr, work, TWA_RESUME);
3509         }
3510 }
3511
3512 static void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
3513 {
3514         int src_nid = cpu_to_node(task_cpu(p));
3515         int dst_nid = cpu_to_node(new_cpu);
3516
3517         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
3518                 return;
3519
3520         if (!p->mm || !p->numa_faults || (p->flags & PF_EXITING))
3521                 return;
3522
3523         if (src_nid == dst_nid)
3524                 return;
3525
3526         /*
3527          * Allow resets if faults have been trapped before one scan
3528          * has completed. This is most likely due to a new task that
3529          * is pulled cross-node due to wakeups or load balancing.
3530          */
3531         if (p->numa_scan_seq) {
3532                 /*
3533                  * Avoid scan adjustments if moving to the preferred
3534                  * node or if the task was not previously running on
3535                  * the preferred node.
3536                  */
3537                 if (dst_nid == p->numa_preferred_nid ||
3538                     (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE &&
3539                         src_nid != p->numa_preferred_nid))
3540                         return;
3541         }
3542
3543         p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
3544 }
3545
3546 #else
3547 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
3548 {
3549 }
3550
3551 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
3552 {
3553 }
3554
3555 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
3556 {
3557 }
3558
3559 static inline void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
3560 {
3561 }
3562
3563 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
3564
3565 static void
3566 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3567 {
3568         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3569 #ifdef CONFIG_SMP
3570         if (entity_is_task(se)) {
3571                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3572
3573                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
3574                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
3575         }
3576 #endif
3577         cfs_rq->nr_running++;
3578         if (se_is_idle(se))
3579                 cfs_rq->idle_nr_running++;
3580 }
3581
3582 static void
3583 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3584 {
3585         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3586 #ifdef CONFIG_SMP
3587         if (entity_is_task(se)) {
3588                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
3589                 list_del_init(&se->group_node);
3590         }
3591 #endif
3592         cfs_rq->nr_running--;
3593         if (se_is_idle(se))
3594                 cfs_rq->idle_nr_running--;
3595 }
3596
3597 /*
3598  * Signed add and clamp on underflow.
3599  *
3600  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
3601  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
3602  * values.
3603  */
3604 #define add_positive(_ptr, _val) do {                           \
3605         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3606         typeof(_val) val = (_val);                              \
3607         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
3608                                                                 \
3609         res = var + val;                                        \
3610                                                                 \
3611         if (val < 0 && res > var)                               \
3612                 res = 0;                                        \
3613                                                                 \
3614         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
3615 } while (0)
3616
3617 /*
3618  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
3619  *
3620  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
3621  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
3622  * values.
3623  */
3624 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
3625         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3626         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
3627         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
3628         res = var - val;                                        \
3629         if (res > var)                                          \
3630                 res = 0;                                        \
3631         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
3632 } while (0)
3633
3634 /*
3635  * Remove and clamp on negative, from a local variable.
3636  *
3637  * A variant of sub_positive(), which does not use explicit load-store
3638  * and is thus optimized for local variable updates.
3639  */
3640 #define lsub_positive(_ptr, _val) do {                          \
3641         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3642         *ptr -= min_t(typeof(*ptr), *ptr, _val);                \
3643 } while (0)
3644
3645 #ifdef CONFIG_SMP
3646 static inline void
3647 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3648 {
3649         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
3650         cfs_rq->avg.load_sum += se_weight(se) * se->avg.load_sum;
3651 }
3652
3653 static inline void
3654 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3655 {
3656         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
3657         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se_weight(se) * se->avg.load_sum);
3658         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
3659         cfs_rq->avg.load_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.load_sum,
3660                                           cfs_rq->avg.load_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
3661 }
3662 #else
3663 static inline void
3664 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
3665 static inline void
3666 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
3667 #endif
3668
3669 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
3670                             unsigned long weight)
3671 {
3672         unsigned long old_weight = se->load.weight;
3673
3674         if (se->on_rq) {
3675                 /* commit outstanding execution time */
3676                 if (cfs_rq->curr == se)
3677                         update_curr(cfs_rq);
3678                 else
3679                         avg_vruntime_sub(cfs_rq, se);
3680                 update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3681         }
3682         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
3683
3684         update_load_set(&se->load, weight);
3685
3686         if (!se->on_rq) {
3687                 /*
3688                  * Because we keep se->vlag = V - v_i, while: lag_i = w_i*(V - v_i),
3689                  * we need to scale se->vlag when w_i changes.
3690                  */
3691                 se->vlag = div_s64(se->vlag * old_weight, weight);
3692         } else {
3693                 s64 deadline = se->deadline - se->vruntime;
3694                 /*
3695                  * When the weight changes, the virtual time slope changes and
3696                  * we should adjust the relative virtual deadline accordingly.
3697                  */
3698                 deadline = div_s64(deadline * old_weight, weight);
3699                 se->deadline = se->vruntime + deadline;
3700                 if (se != cfs_rq->curr)
3701                         min_deadline_cb_propagate(&se->run_node, NULL);
3702         }
3703
3704 #ifdef CONFIG_SMP
3705         do {
3706                 u32 divider = get_pelt_divider(&se->avg);
3707
3708                 se->avg.load_avg = div_u64(se_weight(se) * se->avg.load_sum, divider);
3709         } while (0);
3710 #endif
3711
3712         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
3713         if (se->on_rq) {
3714                 update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3715                 if (cfs_rq->curr != se)
3716                         avg_vruntime_add(cfs_rq, se);
3717         }
3718 }
3719
3720 void reweight_task(struct task_struct *p, int prio)
3721 {
3722         struct sched_entity *se = &p->se;
3723         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3724         struct load_weight *load = &se->load;
3725         unsigned long weight = scale_load(sched_prio_to_weight[prio]);
3726
3727         reweight_entity(cfs_rq, se, weight);
3728         load->inv_weight = sched_prio_to_wmult[prio];
3729 }
3730
3731 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
3732
3733 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3734 #ifdef CONFIG_SMP
3735 /*
3736  * All this does is approximate the hierarchical proportion which includes that
3737  * global sum we all love to hate.
3738  *
3739  * That is, the weight of a group entity, is the proportional share of the
3740  * group weight based on the group runqueue weights. That is:
3741  *
3742  *                     tg->weight * grq->load.weight
3743  *   ge->load.weight = -----------------------------               (1)
3744  *                       \Sum grq->load.weight
3745  *
3746  * Now, because computing that sum is prohibitively expensive to compute (been
3747  * there, done that) we approximate it with this average stuff. The average
3748  * moves slower and therefore the approximation is cheaper and more stable.
3749  *
3750  * So instead of the above, we substitute:
3751  *
3752  *   grq->load.weight -> grq->avg.load_avg                         (2)
3753  *
3754  * which yields the following:
3755  *
3756  *                     tg->weight * grq->avg.load_avg
3757  *   ge->load.weight = ------------------------------              (3)
3758  *                             tg->load_avg
3759  *
3760  * Where: tg->load_avg ~= \Sum grq->avg.load_avg
3761  *
3762  * That is shares_avg, and it is right (given the approximation (2)).
3763  *
3764  * The problem with it is that because the average is slow -- it was designed
3765  * to be exactly that of course -- this leads to transients in boundary
3766  * conditions. In specific, the case where the group was idle and we start the
3767  * one task. It takes time for our CPU's grq->avg.load_avg to build up,
3768  * yielding bad latency etc..
3769  *
3770  * Now, in that special case (1) reduces to:
3771  *
3772  *                     tg->weight * grq->load.weight
3773  *   ge->load.weight = ----------------------------- = tg->weight   (4)
3774  *                         grp->load.weight
3775  *
3776  * That is, the sum collapses because all other CPUs are idle; the UP scenario.
3777  *
3778  * So what we do is modify our approximation (3) to approach (4) in the (near)
3779  * UP case, like:
3780  *
3781  *   ge->load.weight =
3782  *
3783  *              tg->weight * grq->load.weight
3784  *     ---------------------------------------------------         (5)
3785  *     tg->load_avg - grq->avg.load_avg + grq->load.weight
3786  *
3787  * But because grq->load.weight can drop to 0, resulting in a divide by zero,
3788  * we need to use grq->avg.load_avg as its lower bound, which then gives:
3789  *
3790  *
3791  *                     tg->weight * grq->load.weight
3792  *   ge->load.weight = -----------------------------               (6)
3793  *                             tg_load_avg'
3794  *
3795  * Where:
3796  *
3797  *   tg_load_avg' = tg->load_avg - grq->avg.load_avg +
3798  *                  max(grq->load.weight, grq->avg.load_avg)
3799  *
3800  * And that is shares_weight and is icky. In the (near) UP case it approaches
3801  * (4) while in the normal case it approaches (3). It consistently
3802  * overestimates the ge->load.weight and therefore:
3803  *
3804  *   \Sum ge->load.weight >= tg->weight
3805  *
3806  * hence icky!
3807  */
3808 static long calc_group_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
3809 {
3810         long tg_weight, tg_shares, load, shares;
3811         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3812
3813         tg_shares = READ_ONCE(tg->shares);
3814
3815         load = max(scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->avg.load_avg);
3816
3817         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
3818
3819         /* Ensure tg_weight >= load */
3820         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3821         tg_weight += load;
3822
3823         shares = (tg_shares * load);
3824         if (tg_weight)
3825                 shares /= tg_weight;
3826
3827         /*
3828          * MIN_SHARES has to be unscaled here to support per-CPU partitioning
3829          * of a group with small tg->shares value. It is a floor value which is
3830          * assigned as a minimum load.weight to the sched_entity representing
3831          * the group on a CPU.
3832          *
3833          * E.g. on 64-bit for a group with tg->shares of scale_load(15)=15*1024
3834          * on an 8-core system with 8 tasks each runnable on one CPU shares has
3835          * to be 15*1024*1/8=1920 instead of scale_load(MIN_SHARES)=2*1024. In
3836          * case no task is runnable on a CPU MIN_SHARES=2 should be returned
3837          * instead of 0.
3838          */
3839         return clamp_t(long, shares, MIN_SHARES, tg_shares);
3840 }
3841 #endif /* CONFIG_SMP */
3842
3843 /*
3844  * Recomputes the group entity based on the current state of its group
3845  * runqueue.
3846  */
3847 static void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3848 {
3849         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3850         long shares;
3851
3852         if (!gcfs_rq)
3853                 return;
3854
3855         if (throttled_hierarchy(gcfs_rq))
3856                 return;
3857
3858 #ifndef CONFIG_SMP
3859         shares = READ_ONCE(gcfs_rq->tg->shares);
3860
3861         if (likely(se->load.weight == shares))
3862                 return;
3863 #else
3864         shares   = calc_group_shares(gcfs_rq);
3865 #endif
3866
3867         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
3868 }
3869
3870 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3871 static inline void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3872 {
3873 }
3874 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3875
3876 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq, int flags)
3877 {
3878         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3879
3880         if (&rq->cfs == cfs_rq) {
3881                 /*
3882                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
3883                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
3884                  * a real problem.
3885                  *
3886                  * It will not get called when we go idle, because the idle
3887                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
3888                  * number include things like RT tasks.
3889                  *
3890                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
3891                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
3892                  *
3893                  * See cpu_util_cfs().
3894                  */
3895                 cpufreq_update_util(rq, flags);
3896         }
3897 }
3898
3899 #ifdef CONFIG_SMP
3900 static inline bool load_avg_is_decayed(struct sched_avg *sa)
3901 {
3902         if (sa->load_sum)
3903                 return false;
3904
3905         if (sa->util_sum)
3906                 return false;
3907
3908         if (sa->runnable_sum)
3909                 return false;
3910
3911         /*
3912          * _avg must be null when _sum are null because _avg = _sum / divider
3913          * Make sure that rounding and/or propagation of PELT values never
3914          * break this.
3915          */
3916         SCHED_WARN_ON(sa->load_avg ||
3917                       sa->util_avg ||
3918                       sa->runnable_avg);
3919
3920         return true;
3921 }
3922
3923 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3924 {
3925         return u64_u32_load_copy(cfs_rq->avg.last_update_time,
3926                                  cfs_rq->last_update_time_copy);
3927 }
3928 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3929 /*
3930  * Because list_add_leaf_cfs_rq always places a child cfs_rq on the list
3931  * immediately before a parent cfs_rq, and cfs_rqs are removed from the list
3932  * bottom-up, we only have to test whether the cfs_rq before us on the list
3933  * is our child.
3934  * If cfs_rq is not on the list, test whether a child needs its to be added to
3935  * connect a branch to the tree  * (see list_add_leaf_cfs_rq() for details).
3936  */
3937 static inline bool child_cfs_rq_on_list(struct cfs_rq *cfs_rq)
3938 {
3939         struct cfs_rq *prev_cfs_rq;
3940         struct list_head *prev;
3941
3942         if (cfs_rq->on_list) {
3943                 prev = cfs_rq->leaf_cfs_rq_list.prev;
3944         } else {
3945                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3946
3947                 prev = rq->tmp_alone_branch;
3948         }
3949
3950         prev_cfs_rq = container_of(prev, struct cfs_rq, leaf_cfs_rq_list);
3951
3952         return (prev_cfs_rq->tg->parent == cfs_rq->tg);
3953 }
3954
3955 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
3956 {
3957         if (cfs_rq->load.weight)
3958                 return false;
3959
3960         if (!load_avg_is_decayed(&cfs_rq->avg))
3961                 return false;
3962
3963         if (child_cfs_rq_on_list(cfs_rq))
3964                 return false;
3965
3966         return true;
3967 }
3968
3969 /**
3970  * update_tg_load_avg - update the tg's load avg
3971  * @cfs_rq: the cfs_rq whose avg changed
3972  *
3973  * This function 'ensures': tg->load_avg := \Sum tg->cfs_rq[]->avg.load.
3974  * However, because tg->load_avg is a global value there are performance
3975  * considerations.
3976  *
3977  * In order to avoid having to look at the other cfs_rq's, we use a
3978  * differential update where we store the last value we propagated. This in
3979  * turn allows skipping updates if the differential is 'small'.
3980  *
3981  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share().
3982  */
3983 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3984 {
3985         long delta;
3986         u64 now;
3987
3988         /*
3989          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
3990          */
3991         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
3992                 return;
3993
3994         /*
3995          * For migration heavy workloads, access to tg->load_avg can be
3996          * unbound. Limit the update rate to at most once per ms.
3997          */
3998         now = sched_clock_cpu(cpu_of(rq_of(cfs_rq)));
3999         if (now - cfs_rq->last_update_tg_load_avg < NSEC_PER_MSEC)
4000                 return;
4001
4002         delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
4003         if (abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
4004                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
4005                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
4006                 cfs_rq->last_update_tg_load_avg = now;
4007         }
4008 }
4009
4010 /*
4011  * Called within set_task_rq() right before setting a task's CPU. The
4012  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
4013  * including the state of rq->lock, should be made.
4014  */
4015 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
4016                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
4017 {
4018         u64 p_last_update_time;
4019         u64 n_last_update_time;
4020
4021         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
4022                 return;
4023
4024         /*
4025          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
4026          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
4027          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
4028          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
4029          * the wakee more load sounds not bad.
4030          */
4031         if (!(se->avg.last_update_time && prev))
4032                 return;
4033
4034         p_last_update_time = cfs_rq_last_update_time(prev);
4035         n_last_update_time = cfs_rq_last_update_time(next);
4036
4037         __update_load_avg_blocked_se(p_last_update_time, se);
4038         se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
4039 }
4040
4041 /*
4042  * When on migration a sched_entity joins/leaves the PELT hierarchy, we need to
4043  * propagate its contribution. The key to this propagation is the invariant
4044  * that for each group:
4045  *
4046  *   ge->avg == grq->avg                                                (1)
4047  *
4048  * _IFF_ we look at the pure running and runnable sums. Because they
4049  * represent the very same entity, just at different points in the hierarchy.
4050  *
4051  * Per the above update_tg_cfs_util() and update_tg_cfs_runnable() are trivial
4052  * and simply copies the running/runnable sum over (but still wrong, because
4053  * the group entity and group rq do not have their PELT windows aligned).
4054  *
4055  * However, update_tg_cfs_load() is more complex. So we have:
4056  *
4057  *   ge->avg.load_avg = ge->load.weight * ge->avg.runnable_avg          (2)
4058  *
4059  * And since, like util, the runnable part should be directly transferable,
4060  * the following would _appear_ to be the straight forward approach:
4061  *
4062  *   grq->avg.load_avg = grq->load.weight * grq->avg.runnable_avg       (3)
4063  *
4064  * And per (1) we have:
4065  *
4066  *   ge->avg.runnable_avg == grq->avg.runnable_avg
4067  *
4068  * Which gives:
4069  *
4070  *                      ge->load.weight * grq->avg.load_avg
4071  *   ge->avg.load_avg = -----------------------------------             (4)
4072  *                               grq->load.weight
4073  *
4074  * Except that is wrong!
4075  *
4076  * Because while for entities historical weight is not important and we
4077  * really only care about our future and therefore can consider a pure
4078  * runnable sum, runqueues can NOT do this.
4079  *
4080  * We specifically want runqueues to have a load_avg that includes
4081  * historical weights. Those represent the blocked load, the load we expect
4082  * to (shortly) return to us. This only works by keeping the weights as
4083  * integral part of the sum. We therefore cannot decompose as per (3).
4084  *
4085  * Another reason this doesn't work is that runnable isn't a 0-sum entity.
4086  * Imagine a rq with 2 tasks that each are runnable 2/3 of the time. Then the
4087  * rq itself is runnable anywhere between 2/3 and 1 depending on how the
4088  * runnable section of these tasks overlap (or not). If they were to perfectly
4089  * align the rq as a whole would be runnable 2/3 of the time. If however we
4090  * always have at least 1 runnable task, the rq as a whole is always runnable.
4091  *
4092  * So we'll have to approximate.. :/
4093  *
4094  * Given the constraint:
4095  *
4096  *   ge->avg.running_sum <= ge->avg.runnable_sum <= LOAD_AVG_MAX
4097  *
4098  * We can construct a rule that adds runnable to a rq by assuming minimal
4099  * overlap.
4100  *
4101  * On removal, we'll assume each task is equally runnable; which yields:
4102  *
4103  *   grq->avg.runnable_sum = grq->avg.load_sum / grq->load.weight
4104  *
4105  * XXX: only do this for the part of runnable > running ?
4106  *
4107  */
4108 static inline void
4109 update_tg_cfs_util(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
4110 {
4111         long delta_sum, delta_avg = gcfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg;
4112         u32 new_sum, divider;
4113
4114         /* Nothing to update */
4115         if (!delta_avg)
4116                 return;
4117
4118         /*
4119          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
4120          * See ___update_load_avg() for details.
4121          */
4122         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
4123
4124
4125         /* Set new sched_entity's utilization */
4126         se->avg.util_avg = gcfs_rq->avg.util_avg;
4127         new_sum = se->avg.util_avg * divider;
4128         delta_sum = (long)new_sum - (long)se->avg.util_sum;
4129         se->avg.util_sum = new_sum;
4130
4131         /* Update parent cfs_rq utilization */
4132         add_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, delta_avg);
4133         add_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, delta_sum);
4134
4135         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
4136         cfs_rq->avg.util_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.util_sum,
4137                                           cfs_rq->avg.util_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4138 }
4139
4140 static inline void
4141 update_tg_cfs_runnable(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
4142 {
4143         long delta_sum, delta_avg = gcfs_rq->avg.runnable_avg - se->avg.runnable_avg;
4144         u32 new_sum, divider;
4145
4146         /* Nothing to update */
4147         if (!delta_avg)
4148                 return;
4149
4150         /*
4151          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
4152          * See ___update_load_avg() for details.
4153          */
4154         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
4155
4156         /* Set new sched_entity's runnable */
4157         se->avg.runnable_avg = gcfs_rq->avg.runnable_avg;
4158         new_sum = se->avg.runnable_avg * divider;
4159         delta_sum = (long)new_sum - (long)se->avg.runnable_sum;
4160         se->avg.runnable_sum = new_sum;
4161
4162         /* Update parent cfs_rq runnable */
4163         add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_avg, delta_avg);
4164         add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_sum, delta_sum);
4165         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
4166         cfs_rq->avg.runnable_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.runnable_sum,
4167                                               cfs_rq->avg.runnable_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4168 }
4169
4170 static inline void
4171 update_tg_cfs_load(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
4172 {
4173         long delta_avg, running_sum, runnable_sum = gcfs_rq->prop_runnable_sum;
4174         unsigned long load_avg;
4175         u64 load_sum = 0;
4176         s64 delta_sum;
4177         u32 divider;
4178
4179         if (!runnable_sum)
4180                 return;
4181
4182         gcfs_rq->prop_runnable_sum = 0;
4183
4184         /*
4185          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
4186          * See ___update_load_avg() for details.
4187          */
4188         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
4189
4190         if (runnable_sum >= 0) {
4191                 /*
4192                  * Add runnable; clip at LOAD_AVG_MAX. Reflects that until
4193                  * the CPU is saturated running == runnable.
4194                  */
4195                 runnable_sum += se->avg.load_sum;
4196                 runnable_sum = min_t(long, runnable_sum, divider);
4197         } else {
4198                 /*
4199                  * Estimate the new unweighted runnable_sum of the gcfs_rq by
4200                  * assuming all tasks are equally runnable.
4201                  */
4202                 if (scale_load_down(gcfs_rq->load.weight)) {
4203                         load_sum = div_u64(gcfs_rq->avg.load_sum,
4204                                 scale_load_down(gcfs_rq->load.weight));
4205                 }
4206
4207                 /* But make sure to not inflate se's runnable */
4208                 runnable_sum = min(se->avg.load_sum, load_sum);
4209         }
4210
4211         /*
4212          * runnable_sum can't be lower than running_sum
4213          * Rescale running sum to be in the same range as runnable sum
4214          * running_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX <<  SCHED_CAPACITY_SHIFT]
4215          * runnable_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX]
4216          */
4217         running_sum = se->avg.util_sum >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
4218         runnable_sum = max(runnable_sum, running_sum);
4219
4220         load_sum = se_weight(se) * runnable_sum;
4221         load_avg = div_u64(load_sum, divider);
4222
4223         delta_avg = load_avg - se->avg.load_avg;
4224         if (!delta_avg)
4225                 return;
4226
4227         delta_sum = load_sum - (s64)se_weight(se) * se->avg.load_sum;
4228
4229         se->avg.load_sum = runnable_sum;
4230         se->avg.load_avg = load_avg;
4231         add_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, delta_avg);
4232         add_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, delta_sum);
4233         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
4234         cfs_rq->avg.load_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.load_sum,
4235                                           cfs_rq->avg.load_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4236 }
4237
4238 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum)
4239 {
4240         cfs_rq->propagate = 1;
4241         cfs_rq->prop_runnable_sum += runnable_sum;
4242 }
4243
4244 /* Update task and its cfs_rq load average */
4245 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
4246 {
4247         struct cfs_rq *cfs_rq, *gcfs_rq;
4248
4249         if (entity_is_task(se))
4250                 return 0;
4251
4252         gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
4253         if (!gcfs_rq->propagate)
4254                 return 0;
4255
4256         gcfs_rq->propagate = 0;
4257
4258         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4259
4260         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, gcfs_rq->prop_runnable_sum);
4261
4262         update_tg_cfs_util(cfs_rq, se, gcfs_rq);
4263         update_tg_cfs_runnable(cfs_rq, se, gcfs_rq);
4264         update_tg_cfs_load(cfs_rq, se, gcfs_rq);
4265
4266         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
4267         trace_pelt_se_tp(se);
4268
4269         return 1;
4270 }
4271
4272 /*
4273  * Check if we need to update the load and the utilization of a blocked
4274  * group_entity:
4275  */
4276 static inline bool skip_blocked_update(struct sched_entity *se)
4277 {
4278         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
4279
4280         /*
4281          * If sched_entity still have not zero load or utilization, we have to
4282          * decay it:
4283          */
4284         if (se->avg.load_avg || se->avg.util_avg)
4285                 return false;
4286
4287         /*
4288          * If there is a pending propagation, we have to update the load and
4289          * the utilization of the sched_entity:
4290          */
4291         if (gcfs_rq->propagate)
4292                 return false;
4293
4294         /*
4295          * Otherwise, the load and the utilization of the sched_entity is
4296          * already zero and there is no pending propagation, so it will be a
4297          * waste of time to try to decay it:
4298          */
4299         return true;
4300 }
4301
4302 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
4303
4304 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4305
4306 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
4307 {
4308         return 0;
4309 }
4310
4311 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum) {}
4312
4313 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
4314
4315 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4316 static inline void migrate_se_pelt_lag(struct sched_entity *se)
4317 {
4318         u64 throttled = 0, now, lut;
4319         struct cfs_rq *cfs_rq;
4320         struct rq *rq;
4321         bool is_idle;
4322
4323         if (load_avg_is_decayed(&se->avg))
4324                 return;
4325
4326         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4327         rq = rq_of(cfs_rq);
4328
4329         rcu_read_lock();
4330         is_idle = is_idle_task(rcu_dereference(rq->curr));
4331         rcu_read_unlock();
4332
4333         /*
4334          * The lag estimation comes with a cost we don't want to pay all the
4335          * time. Hence, limiting to the case where the source CPU is idle and
4336          * we know we are at the greatest risk to have an outdated clock.
4337          */
4338         if (!is_idle)
4339                 return;
4340
4341         /*
4342          * Estimated "now" is: last_update_time + cfs_idle_lag + rq_idle_lag, where:
4343          *
4344          *   last_update_time (the cfs_rq's last_update_time)
4345          *      = cfs_rq_clock_pelt()@cfs_rq_idle
4346          *      = rq_clock_pelt()@cfs_rq_idle
4347          *        - cfs->throttled_clock_pelt_time@cfs_rq_idle
4348          *
4349          *   cfs_idle_lag (delta between rq's update and cfs_rq's update)
4350          *      = rq_clock_pelt()@rq_idle - rq_clock_pelt()@cfs_rq_idle
4351          *
4352          *   rq_idle_lag (delta between now and rq's update)
4353          *      = sched_clock_cpu() - rq_clock()@rq_idle
4354          *
4355          * We can then write:
4356          *
4357          *    now = rq_clock_pelt()@rq_idle - cfs->throttled_clock_pelt_time +
4358          *          sched_clock_cpu() - rq_clock()@rq_idle
4359          * Where:
4360          *      rq_clock_pelt()@rq_idle is rq->clock_pelt_idle
4361          *      rq_clock()@rq_idle      is rq->clock_idle
4362          *      cfs->throttled_clock_pelt_time@cfs_rq_idle
4363          *                              is cfs_rq->throttled_pelt_idle
4364          */
4365
4366 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
4367         throttled = u64_u32_load(cfs_rq->throttled_pelt_idle);
4368         /* The clock has been stopped for throttling */
4369         if (throttled == U64_MAX)
4370                 return;
4371 #endif
4372         now = u64_u32_load(rq->clock_pelt_idle);
4373         /*
4374          * Paired with _update_idle_rq_clock_pelt(). It ensures at the worst case
4375          * is observed the old clock_pelt_idle value and the new clock_idle,
4376          * which lead to an underestimation. The opposite would lead to an
4377          * overestimation.
4378          */
4379         smp_rmb();
4380         lut = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
4381
4382         now -= throttled;
4383         if (now < lut)
4384                 /*
4385                  * cfs_rq->avg.last_update_time is more recent than our
4386                  * estimation, let's use it.
4387                  */
4388                 now = lut;
4389         else
4390                 now += sched_clock_cpu(cpu_of(rq)) - u64_u32_load(rq->clock_idle);
4391
4392         __update_load_avg_blocked_se(now, se);
4393 }
4394 #else
4395 static void migrate_se_pelt_lag(struct sched_entity *se) {}
4396 #endif
4397
4398 /**
4399  * update_cfs_rq_load_avg - update the cfs_rq's load/util averages
4400  * @now: current time, as per cfs_rq_clock_pelt()
4401  * @cfs_rq: cfs_rq to update
4402  *
4403  * The cfs_rq avg is the direct sum of all its entities (blocked and runnable)
4404  * avg. The immediate corollary is that all (fair) tasks must be attached.
4405  *
4406  * cfs_rq->avg is used for task_h_load() and update_cfs_share() for example.
4407  *
4408  * Return: true if the load decayed or we removed load.
4409  *
4410  * Since both these conditions indicate a changed cfs_rq->avg.load we should
4411  * call update_tg_load_avg() when this function returns true.
4412  */
4413 static inline int
4414 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
4415 {
4416         unsigned long removed_load = 0, removed_util = 0, removed_runnable = 0;
4417         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
4418         int decayed = 0;
4419
4420         if (cfs_rq->removed.nr) {
4421                 unsigned long r;
4422                 u32 divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
4423
4424                 raw_spin_lock(&cfs_rq->removed.lock);
4425                 swap(cfs_rq->removed.util_avg, removed_util);
4426                 swap(cfs_rq->removed.load_avg, removed_load);
4427                 swap(cfs_rq->removed.runnable_avg, removed_runnable);
4428                 cfs_rq->removed.nr = 0;
4429                 raw_spin_unlock(&cfs_rq->removed.lock);
4430
4431                 r = removed_load;
4432                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
4433                 sub_positive(&sa->load_sum, r * divider);
4434                 /* See sa->util_sum below */
4435                 sa->load_sum = max_t(u32, sa->load_sum, sa->load_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4436
4437                 r = removed_util;
4438                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
4439                 sub_positive(&sa->util_sum, r * divider);
4440                 /*
4441                  * Because of rounding, se->util_sum might ends up being +1 more than
4442                  * cfs->util_sum. Although this is not a problem by itself, detaching
4443                  * a lot of tasks with the rounding problem between 2 updates of
4444                  * util_avg (~1ms) can make cfs->util_sum becoming null whereas
4445                  * cfs_util_avg is not.
4446                  * Check that util_sum is still above its lower bound for the new
4447                  * util_avg. Given that period_contrib might have moved since the last
4448                  * sync, we are only sure that util_sum must be above or equal to
4449                  *    util_avg * minimum possible divider
4450                  */
4451                 sa->util_sum = max_t(u32, sa->util_sum, sa->util_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4452
4453                 r = removed_runnable;
4454                 sub_positive(&sa->runnable_avg, r);
4455                 sub_positive(&sa->runnable_sum, r * divider);
4456                 /* See sa->util_sum above */
4457                 sa->runnable_sum = max_t(u32, sa->runnable_sum,
4458                                               sa->runnable_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4459
4460                 /*
4461                  * removed_runnable is the unweighted version of removed_load so we
4462                  * can use it to estimate removed_load_sum.
4463                  */
4464                 add_tg_cfs_propagate(cfs_rq,
4465                         -(long)(removed_runnable * divider) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT);
4466
4467                 decayed = 1;
4468         }
4469
4470         decayed |= __update_load_avg_cfs_rq(now, cfs_rq);
4471         u64_u32_store_copy(sa->last_update_time,
4472                            cfs_rq->last_update_time_copy,
4473                            sa->last_update_time);
4474         return decayed;
4475 }
4476
4477 /**
4478  * attach_entity_load_avg - attach this entity to its cfs_rq load avg
4479  * @cfs_rq: cfs_rq to attach to
4480  * @se: sched_entity to attach
4481  *
4482  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
4483  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
4484  */
4485 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4486 {
4487         /*
4488          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
4489          * See ___update_load_avg() for details.
4490          */
4491         u32 divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
4492
4493         /*
4494          * When we attach the @se to the @cfs_rq, we must align the decay
4495          * window because without that, really weird and wonderful things can
4496          * happen.
4497          *
4498          * XXX illustrate
4499          */
4500         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
4501         se->avg.period_contrib = cfs_rq->avg.period_contrib;
4502
4503         /*
4504          * Hell(o) Nasty stuff.. we need to recompute _sum based on the new
4505          * period_contrib. This isn't strictly correct, but since we're
4506          * entirely outside of the PELT hierarchy, nobody cares if we truncate
4507          * _sum a little.
4508          */
4509         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * divider;
4510
4511         se->avg.runnable_sum = se->avg.runnable_avg * divider;
4512
4513         se->avg.load_sum = se->avg.load_avg * divider;
4514         if (se_weight(se) < se->avg.load_sum)
4515                 se->avg.load_sum = div_u64(se->avg.load_sum, se_weight(se));
4516         else
4517                 se->avg.load_sum = 1;
4518
4519         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
4520         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
4521         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
4522         cfs_rq->avg.runnable_avg += se->avg.runnable_avg;
4523         cfs_rq->avg.runnable_sum += se->avg.runnable_sum;
4524
4525         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, se->avg.load_sum);
4526
4527         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
4528
4529         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
4530 }
4531
4532 /**
4533  * detach_entity_load_avg - detach this entity from its cfs_rq load avg
4534  * @cfs_rq: cfs_rq to detach from
4535  * @se: sched_entity to detach
4536  *
4537  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
4538  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
4539  */
4540 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4541 {
4542         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
4543         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
4544         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
4545         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
4546         cfs_rq->avg.util_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.util_sum,
4547                                           cfs_rq->avg.util_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4548
4549         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_avg, se->avg.runnable_avg);
4550         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_sum, se->avg.runnable_sum);
4551         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
4552         cfs_rq->avg.runnable_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.runnable_sum,
4553                                               cfs_rq->avg.runnable_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4554
4555         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, -se->avg.load_sum);
4556
4557         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
4558
4559         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
4560 }
4561
4562 /*
4563  * Optional action to be done while updating the load average
4564  */
4565 #define UPDATE_TG       0x1
4566 #define SKIP_AGE_LOAD   0x2
4567 #define DO_ATTACH       0x4
4568 #define DO_DETACH       0x8
4569
4570 /* Update task and its cfs_rq load average */
4571 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4572 {
4573         u64 now = cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
4574         int decayed;
4575
4576         /*
4577          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
4578          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
4579          */
4580         if (se->avg.last_update_time && !(flags & SKIP_AGE_LOAD))
4581                 __update_load_avg_se(now, cfs_rq, se);
4582
4583         decayed  = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
4584         decayed |= propagate_entity_load_avg(se);
4585
4586         if (!se->avg.last_update_time && (flags & DO_ATTACH)) {
4587
4588                 /*
4589                  * DO_ATTACH means we're here from enqueue_entity().
4590                  * !last_update_time means we've passed through
4591                  * migrate_task_rq_fair() indicating we migrated.
4592                  *
4593                  * IOW we're enqueueing a task on a new CPU.
4594                  */
4595                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
4596                 update_tg_load_avg(cfs_rq);
4597
4598         } else if (flags & DO_DETACH) {
4599                 /*
4600                  * DO_DETACH means we're here from dequeue_entity()
4601                  * and we are migrating task out of the CPU.
4602                  */
4603                 detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
4604                 update_tg_load_avg(cfs_rq);
4605         } else if (decayed) {
4606                 cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
4607
4608                 if (flags & UPDATE_TG)
4609                         update_tg_load_avg(cfs_rq);
4610         }
4611 }
4612
4613 /*
4614  * Synchronize entity load avg of dequeued entity without locking
4615  * the previous rq.
4616  */
4617 static void sync_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
4618 {
4619         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4620         u64 last_update_time;
4621
4622         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
4623         __update_load_avg_blocked_se(last_update_time, se);
4624 }
4625
4626 /*
4627  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
4628  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
4629  */
4630 static void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
4631 {
4632         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4633         unsigned long flags;
4634
4635         /*
4636          * tasks cannot exit without having gone through wake_up_new_task() ->
4637          * enqueue_task_fair() which will have added things to the cfs_rq,
4638          * so we can remove unconditionally.
4639          */
4640
4641         sync_entity_load_avg(se);
4642
4643         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_rq->removed.lock, flags);
4644         ++cfs_rq->removed.nr;
4645         cfs_rq->removed.util_avg        += se->avg.util_avg;
4646         cfs_rq->removed.load_avg        += se->avg.load_avg;
4647         cfs_rq->removed.runnable_avg    += se->avg.runnable_avg;
4648         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_rq->removed.lock, flags);
4649 }
4650
4651 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
4652 {
4653         return cfs_rq->avg.runnable_avg;
4654 }
4655
4656 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
4657 {
4658         return cfs_rq->avg.load_avg;
4659 }
4660
4661 static int newidle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf);
4662
4663 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
4664 {
4665         return READ_ONCE(p->se.avg.util_avg);
4666 }
4667
4668 static inline unsigned long _task_util_est(struct task_struct *p)
4669 {
4670         struct util_est ue = READ_ONCE(p->se.avg.util_est);
4671
4672         return max(ue.ewma, (ue.enqueued & ~UTIL_AVG_UNCHANGED));
4673 }
4674
4675 static inline unsigned long task_util_est(struct task_struct *p)
4676 {
4677         return max(task_util(p), _task_util_est(p));
4678 }
4679
4680 static inline void util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq,
4681                                     struct task_struct *p)
4682 {
4683         unsigned int enqueued;
4684
4685         if (!sched_feat(UTIL_EST))
4686                 return;
4687
4688         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
4689         enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
4690         enqueued += _task_util_est(p);
4691         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, enqueued);
4692
4693         trace_sched_util_est_cfs_tp(cfs_rq);
4694 }
4695
4696 static inline void util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq,
4697                                     struct task_struct *p)
4698 {
4699         unsigned int enqueued;
4700
4701         if (!sched_feat(UTIL_EST))
4702                 return;
4703
4704         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
4705         enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
4706         enqueued -= min_t(unsigned int, enqueued, _task_util_est(p));
4707         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, enqueued);
4708
4709         trace_sched_util_est_cfs_tp(cfs_rq);
4710 }
4711
4712 #define UTIL_EST_MARGIN (SCHED_CAPACITY_SCALE / 100)
4713
4714 /*
4715  * Check if a (signed) value is within a specified (unsigned) margin,
4716  * based on the observation that:
4717  *
4718  *     abs(x) < y := (unsigned)(x + y - 1) < (2 * y - 1)
4719  *
4720  * NOTE: this only works when value + margin < INT_MAX.
4721  */
4722 static inline bool within_margin(int value, int margin)
4723 {
4724         return ((unsigned int)(value + margin - 1) < (2 * margin - 1));
4725 }
4726
4727 static inline void util_est_update(struct cfs_rq *cfs_rq,
4728                                    struct task_struct *p,
4729                                    bool task_sleep)
4730 {
4731         long last_ewma_diff, last_enqueued_diff;
4732         struct util_est ue;
4733
4734         if (!sched_feat(UTIL_EST))
4735                 return;
4736
4737         /*
4738          * Skip update of task's estimated utilization when the task has not
4739          * yet completed an activation, e.g. being migrated.
4740          */
4741         if (!task_sleep)
4742                 return;
4743
4744         /*
4745          * If the PELT values haven't changed since enqueue time,
4746          * skip the util_est update.
4747          */
4748         ue = p->se.avg.util_est;
4749         if (ue.enqueued & UTIL_AVG_UNCHANGED)
4750                 return;
4751
4752         last_enqueued_diff = ue.enqueued;
4753
4754         /*
4755          * Reset EWMA on utilization increases, the moving average is used only
4756          * to smooth utilization decreases.
4757          */
4758         ue.enqueued = task_util(p);
4759         if (sched_feat(UTIL_EST_FASTUP)) {
4760                 if (ue.ewma < ue.enqueued) {
4761                         ue.ewma = ue.enqueued;
4762                         goto done;
4763                 }
4764         }
4765
4766         /*
4767          * Skip update of task's estimated utilization when its members are
4768          * already ~1% close to its last activation value.
4769          */
4770         last_ewma_diff = ue.enqueued - ue.ewma;
4771         last_enqueued_diff -= ue.enqueued;
4772         if (within_margin(last_ewma_diff, UTIL_EST_MARGIN)) {
4773                 if (!within_margin(last_enqueued_diff, UTIL_EST_MARGIN))
4774                         goto done;
4775
4776                 return;
4777         }
4778
4779         /*
4780          * To avoid overestimation of actual task utilization, skip updates if
4781          * we cannot grant there is idle time in this CPU.
4782          */
4783         if (task_util(p) > arch_scale_cpu_capacity(cpu_of(rq_of(cfs_rq))))
4784                 return;
4785
4786         /*
4787          * Update Task's estimated utilization
4788          *
4789          * When *p completes an activation we can consolidate another sample
4790          * of the task size. This is done by storing the current PELT value
4791          * as ue.enqueued and by using this value to update the Exponential
4792          * Weighted Moving Average (EWMA):
4793          *
4794          *  ewma(t) = w *  task_util(p) + (1-w) * ewma(t-1)
4795          *          = w *  task_util(p) +         ewma(t-1)  - w * ewma(t-1)
4796          *          = w * (task_util(p) -         ewma(t-1)) +     ewma(t-1)
4797          *          = w * (      last_ewma_diff            ) +     ewma(t-1)
4798          *          = w * (last_ewma_diff  +  ewma(t-1) / w)
4799          *
4800          * Where 'w' is the weight of new samples, which is configured to be
4801          * 0.25, thus making w=1/4 ( >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT)
4802          */
4803         ue.ewma <<= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
4804         ue.ewma  += last_ewma_diff;
4805         ue.ewma >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
4806 done:
4807         ue.enqueued |= UTIL_AVG_UNCHANGED;
4808         WRITE_ONCE(p->se.avg.util_est, ue);
4809
4810         trace_sched_util_est_se_tp(&p->se);
4811 }
4812
4813 static inline int util_fits_cpu(unsigned long util,
4814                                 unsigned long uclamp_min,
4815                                 unsigned long uclamp_max,
4816                                 int cpu)
4817 {
4818         unsigned long capacity_orig, capacity_orig_thermal;
4819         unsigned long capacity = capacity_of(cpu);
4820         bool fits, uclamp_max_fits;
4821
4822         /*
4823          * Check if the real util fits without any uclamp boost/cap applied.
4824          */
4825         fits = fits_capacity(util, capacity);
4826
4827         if (!uclamp_is_used())
4828                 return fits;
4829
4830         /*
4831          * We must use arch_scale_cpu_capacity() for comparing against uclamp_min and
4832          * uclamp_max. We only care about capacity pressure (by using
4833          * capacity_of()) for comparing against the real util.
4834          *
4835          * If a task is boosted to 1024 for example, we don't want a tiny
4836          * pressure to skew the check whether it fits a CPU or not.
4837          *
4838          * Similarly if a task is capped to arch_scale_cpu_capacity(little_cpu), it
4839          * should fit a little cpu even if there's some pressure.
4840          *
4841          * Only exception is for thermal pressure since it has a direct impact
4842          * on available OPP of the system.
4843          *
4844          * We honour it for uclamp_min only as a drop in performance level
4845          * could result in not getting the requested minimum performance level.
4846          *
4847          * For uclamp_max, we can tolerate a drop in performance level as the
4848          * goal is to cap the task. So it's okay if it's getting less.
4849          */
4850         capacity_orig = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
4851         capacity_orig_thermal = capacity_orig - arch_scale_thermal_pressure(cpu);
4852
4853         /*
4854          * We want to force a task to fit a cpu as implied by uclamp_max.
4855          * But we do have some corner cases to cater for..
4856          *
4857          *
4858          *                                 C=z
4859          *   |                             ___
4860          *   |                  C=y       |   |
4861          *   |_ _ _ _ _ _ _ _ _ ___ _ _ _ | _ | _ _ _ _ _  uclamp_max
4862          *   |      C=x        |   |      |   |
4863          *   |      ___        |   |      |   |
4864          *   |     |   |       |   |      |   |    (util somewhere in this region)
4865          *   |     |   |       |   |      |   |
4866          *   |     |   |       |   |      |   |
4867          *   +----------------------------------------
4868          *         cpu0        cpu1       cpu2
4869          *
4870          *   In the above example if a task is capped to a specific performance
4871          *   point, y, then when:
4872          *
4873          *   * util = 80% of x then it does not fit on cpu0 and should migrate
4874          *     to cpu1
4875          *   * util = 80% of y then it is forced to fit on cpu1 to honour
4876          *     uclamp_max request.
4877          *
4878          *   which is what we're enforcing here. A task always fits if
4879          *   uclamp_max <= capacity_orig. But when uclamp_max > capacity_orig,
4880          *   the normal upmigration rules should withhold still.
4881          *
4882          *   Only exception is when we are on max capacity, then we need to be
4883          *   careful not to block overutilized state. This is so because:
4884          *
4885          *     1. There's no concept of capping at max_capacity! We can't go
4886          *        beyond this performance level anyway.
4887          *     2. The system is being saturated when we're operating near
4888          *        max capacity, it doesn't make sense to block overutilized.
4889          */
4890         uclamp_max_fits = (capacity_orig == SCHED_CAPACITY_SCALE) && (uclamp_max == SCHED_CAPACITY_SCALE);
4891         uclamp_max_fits = !uclamp_max_fits && (uclamp_max <= capacity_orig);
4892         fits = fits || uclamp_max_fits;
4893
4894         /*
4895          *
4896          *                                 C=z
4897          *   |                             ___       (region a, capped, util >= uclamp_max)
4898          *   |                  C=y       |   |
4899          *   |_ _ _ _ _ _ _ _ _ ___ _ _ _ | _ | _ _ _ _ _ uclamp_max
4900          *   |      C=x        |   |      |   |
4901          *   |      ___        |   |      |   |      (region b, uclamp_min <= util <= uclamp_max)
4902          *   |_ _ _|_ _|_ _ _ _| _ | _ _ _| _ | _ _ _ _ _ uclamp_min
4903          *   |     |   |       |   |      |   |
4904          *   |     |   |       |   |      |   |      (region c, boosted, util < uclamp_min)
4905          *   +----------------------------------------
4906          *         cpu0        cpu1       cpu2
4907          *
4908          * a) If util > uclamp_max, then we're capped, we don't care about
4909          *    actual fitness value here. We only care if uclamp_max fits
4910          *    capacity without taking margin/pressure into account.
4911          *    See comment above.
4912          *
4913          * b) If uclamp_min <= util <= uclamp_max, then the normal
4914          *    fits_capacity() rules apply. Except we need to ensure that we
4915          *    enforce we remain within uclamp_max, see comment above.
4916          *
4917          * c) If util < uclamp_min, then we are boosted. Same as (b) but we
4918          *    need to take into account the boosted value fits the CPU without
4919          *    taking margin/pressure into account.
4920          *
4921          * Cases (a) and (b) are handled in the 'fits' variable already. We
4922          * just need to consider an extra check for case (c) after ensuring we
4923          * handle the case uclamp_min > uclamp_max.
4924          */
4925         uclamp_min = min(uclamp_min, uclamp_max);
4926         if (fits && (util < uclamp_min) && (uclamp_min > capacity_orig_thermal))
4927                 return -1;
4928
4929         return fits;
4930 }
4931
4932 static inline int task_fits_cpu(struct task_struct *p, int cpu)
4933 {
4934         unsigned long uclamp_min = uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MIN);
4935         unsigned long uclamp_max = uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MAX);
4936         unsigned long util = task_util_est(p);
4937         /*
4938          * Return true only if the cpu fully fits the task requirements, which
4939          * include the utilization but also the performance hints.
4940          */
4941         return (util_fits_cpu(util, uclamp_min, uclamp_max, cpu) > 0);
4942 }
4943
4944 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq)
4945 {
4946         if (!sched_asym_cpucap_active())
4947                 return;
4948
4949         if (!p || p->nr_cpus_allowed == 1) {
4950                 rq->misfit_task_load = 0;
4951                 return;
4952         }
4953
4954         if (task_fits_cpu(p, cpu_of(rq))) {
4955                 rq->misfit_task_load = 0;
4956                 return;
4957         }
4958
4959         /*
4960          * Make sure that misfit_task_load will not be null even if
4961          * task_h_load() returns 0.
4962          */
4963         rq->misfit_task_load = max_t(unsigned long, task_h_load(p), 1);
4964 }
4965
4966 #else /* CONFIG_SMP */
4967
4968 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
4969 {
4970         return !cfs_rq->nr_running;
4971 }
4972
4973 #define UPDATE_TG       0x0
4974 #define SKIP_AGE_LOAD   0x0
4975 #define DO_ATTACH       0x0
4976 #define DO_DETACH       0x0
4977
4978 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int not_used1)
4979 {
4980         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
4981 }
4982
4983 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
4984
4985 static inline void
4986 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
4987 static inline void
4988 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
4989
4990 static inline int newidle_balance(struct rq *rq, struct rq_flags *rf)
4991 {
4992         return 0;
4993 }
4994
4995 static inline void
4996 util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
4997
4998 static inline void
4999 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
5000
5001 static inline void
5002 util_est_update(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p,
5003                 bool task_sleep) {}
5004 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq) {}
5005
5006 #endif /* CONFIG_SMP */
5007
5008 static void
5009 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
5010 {
5011         u64 vslice, vruntime = avg_vruntime(cfs_rq);
5012         s64 lag = 0;
5013
5014         se->slice = sysctl_sched_base_slice;
5015         vslice = calc_delta_fair(se->slice, se);
5016
5017         /*
5018          * Due to how V is constructed as the weighted average of entities,
5019          * adding tasks with positive lag, or removing tasks with negative lag
5020          * will move 'time' backwards, this can screw around with the lag of
5021          * other tasks.
5022          *
5023          * EEVDF: placement strategy #1 / #2
5024          */
5025         if (sched_feat(PLACE_LAG) && cfs_rq->nr_running) {
5026                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
5027                 unsigned long load;
5028
5029                 lag = se->vlag;
5030
5031                 /*
5032                  * If we want to place a task and preserve lag, we have to
5033                  * consider the effect of the new entity on the weighted
5034                  * average and compensate for this, otherwise lag can quickly
5035                  * evaporate.
5036                  *
5037                  * Lag is defined as:
5038                  *
5039                  *   lag_i = S - s_i = w_i * (V - v_i)
5040                  *
5041                  * To avoid the 'w_i' term all over the place, we only track
5042                  * the virtual lag:
5043                  *
5044                  *   vl_i = V - v_i <=> v_i = V - vl_i
5045                  *
5046                  * And we take V to be the weighted average of all v:
5047                  *
5048                  *   V = (\Sum w_j*v_j) / W
5049                  *
5050                  * Where W is: \Sum w_j
5051                  *
5052                  * Then, the weighted average after adding an entity with lag
5053                  * vl_i is given by:
5054                  *
5055                  *   V' = (\Sum w_j*v_j + w_i*v_i) / (W + w_i)
5056                  *      = (W*V + w_i*(V - vl_i)) / (W + w_i)
5057                  *      = (W*V + w_i*V - w_i*vl_i) / (W + w_i)
5058                  *      = (V*(W + w_i) - w_i*l) / (W + w_i)
5059                  *      = V - w_i*vl_i / (W + w_i)
5060                  *
5061                  * And the actual lag after adding an entity with vl_i is:
5062                  *
5063                  *   vl'_i = V' - v_i
5064                  *         = V - w_i*vl_i / (W + w_i) - (V - vl_i)
5065                  *         = vl_i - w_i*vl_i / (W + w_i)
5066                  *
5067                  * Which is strictly less than vl_i. So in order to preserve lag
5068                  * we should inflate the lag before placement such that the
5069                  * effective lag after placement comes out right.
5070                  *
5071                  * As such, invert the above relation for vl'_i to get the vl_i
5072                  * we need to use such that the lag after placement is the lag
5073                  * we computed before dequeue.
5074                  *
5075                  *   vl'_i = vl_i - w_i*vl_i / (W + w_i)
5076                  *         = ((W + w_i)*vl_i - w_i*vl_i) / (W + w_i)
5077                  *
5078                  *   (W + w_i)*vl'_i = (W + w_i)*vl_i - w_i*vl_i
5079                  *                   = W*vl_i
5080                  *
5081                  *   vl_i = (W + w_i)*vl'_i / W
5082                  */
5083                 load = cfs_rq->avg_load;
5084                 if (curr && curr->on_rq)
5085                         load += scale_load_down(curr->load.weight);
5086
5087                 lag *= load + scale_load_down(se->load.weight);
5088                 if (WARN_ON_ONCE(!load))
5089                         load = 1;
5090                 lag = div_s64(lag, load);
5091         }
5092
5093         se->vruntime = vruntime - lag;
5094
5095         /*
5096          * When joining the competition; the exisiting tasks will be,
5097          * on average, halfway through their slice, as such start tasks
5098          * off with half a slice to ease into the competition.
5099          */
5100         if (sched_feat(PLACE_DEADLINE_INITIAL) && (flags & ENQUEUE_INITIAL))
5101                 vslice /= 2;
5102
5103         /*
5104          * EEVDF: vd_i = ve_i + r_i/w_i
5105          */
5106         se->deadline = se->vruntime + vslice;
5107 }
5108
5109 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
5110 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq);
5111
5112 static inline bool cfs_bandwidth_used(void);
5113
5114 static void
5115 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
5116 {
5117         bool curr = cfs_rq->curr == se;
5118
5119         /*
5120          * If we're the current task, we must renormalise before calling
5121          * update_curr().
5122          */
5123         if (curr)
5124                 place_entity(cfs_rq, se, flags);
5125
5126         update_curr(cfs_rq);
5127
5128         /*
5129          * When enqueuing a sched_entity, we must:
5130          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
5131          *   - For group_entity, update its runnable_weight to reflect the new
5132          *     h_nr_running of its group cfs_rq.
5133          *   - For group_entity, update its weight to reflect the new share of
5134          *     its group cfs_rq
5135          *   - Add its new weight to cfs_rq->load.weight
5136          */
5137         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG | DO_ATTACH);
5138         se_update_runnable(se);
5139         /*
5140          * XXX update_load_avg() above will have attached us to the pelt sum;
5141          * but update_cfs_group() here will re-adjust the weight and have to
5142          * undo/redo all that. Seems wasteful.
5143          */
5144         update_cfs_group(se);
5145
5146         /*
5147          * XXX now that the entity has been re-weighted, and it's lag adjusted,
5148          * we can place the entity.
5149          */
5150         if (!curr)
5151                 place_entity(cfs_rq, se, flags);
5152
5153         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
5154
5155         /* Entity has migrated, no longer consider this task hot */
5156         if (flags & ENQUEUE_MIGRATED)
5157                 se->exec_start = 0;
5158
5159         check_schedstat_required();
5160         update_stats_enqueue_fair(cfs_rq, se, flags);
5161         if (!curr)
5162                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
5163         se->on_rq = 1;
5164
5165         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
5166                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
5167                 if (!throttled_hierarchy(cfs_rq)) {
5168                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
5169                 } else {
5170 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
5171                         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5172
5173                         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq) && !cfs_rq->throttled_clock)
5174                                 cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
5175                         if (!cfs_rq->throttled_clock_self)
5176                                 cfs_rq->throttled_clock_self = rq_clock(rq);
5177 #endif
5178                 }
5179         }
5180 }
5181
5182 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
5183 {
5184         for_each_sched_entity(se) {
5185                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5186                 if (cfs_rq->next != se)
5187                         break;
5188
5189                 cfs_rq->next = NULL;
5190         }
5191 }
5192
5193 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
5194 {
5195         if (cfs_rq->next == se)
5196                 __clear_buddies_next(se);
5197 }
5198
5199 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
5200
5201 static void
5202 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
5203 {
5204         int action = UPDATE_TG;
5205
5206         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)))
5207                 action |= DO_DETACH;
5208
5209         /*
5210          * Update run-time statistics of the 'current'.
5211          */
5212         update_curr(cfs_rq);
5213
5214         /*
5215          * When dequeuing a sched_entity, we must:
5216          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
5217          *   - For group_entity, update its runnable_weight to reflect the new
5218          *     h_nr_running of its group cfs_rq.
5219          *   - Subtract its previous weight from cfs_rq->load.weight.
5220          *   - For group entity, update its weight to reflect the new share
5221          *     of its group cfs_rq.
5222          */
5223         update_load_avg(cfs_rq, se, action);
5224         se_update_runnable(se);
5225
5226         update_stats_dequeue_fair(cfs_rq, se, flags);
5227
5228         clear_buddies(cfs_rq, se);
5229
5230         update_entity_lag(cfs_rq, se);
5231         if (se != cfs_rq->curr)
5232                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
5233         se->on_rq = 0;
5234         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
5235
5236         /* return excess runtime on last dequeue */
5237         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
5238
5239         update_cfs_group(se);
5240
5241         /*
5242          * Now advance min_vruntime if @se was the entity holding it back,
5243          * except when: DEQUEUE_SAVE && !DEQUEUE_MOVE, in this case we'll be
5244          * put back on, and if we advance min_vruntime, we'll be placed back
5245          * further than we started -- ie. we'll be penalized.
5246          */
5247         if ((flags & (DEQUEUE_SAVE | DEQUEUE_MOVE)) != DEQUEUE_SAVE)
5248                 update_min_vruntime(cfs_rq);
5249
5250         if (cfs_rq->nr_running == 0)
5251                 update_idle_cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
5252 }
5253
5254 static void
5255 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
5256 {
5257         clear_buddies(cfs_rq, se);
5258
5259         /* 'current' is not kept within the tree. */
5260         if (se->on_rq) {
5261                 /*
5262                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
5263                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
5264                  * runqueue.
5265                  */
5266                 update_stats_wait_end_fair(cfs_rq, se);
5267                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
5268                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5269                 /*
5270                  * HACK, stash a copy of deadline at the point of pick in vlag,
5271                  * which isn't used until dequeue.
5272                  */
5273                 se->vlag = se->deadline;
5274         }
5275
5276         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
5277         cfs_rq->curr = se;
5278
5279         /*
5280          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
5281          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
5282          * when there are only lesser-weight tasks around):
5283          */
5284         if (schedstat_enabled() &&
5285             rq_of(cfs_rq)->cfs.load.weight >= 2*se->load.weight) {
5286                 struct sched_statistics *stats;
5287
5288                 stats = __schedstats_from_se(se);
5289                 __schedstat_set(stats->slice_max,
5290                                 max((u64)stats->slice_max,
5291                                     se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime));
5292         }
5293
5294         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
5295 }
5296
5297 /*
5298  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
5299  * 1) keep things fair between processes/task groups
5300  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
5301  * 3) pick the "last" process, for cache locality
5302  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
5303  */
5304 static struct sched_entity *
5305 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
5306 {
5307         /*
5308          * Enabling NEXT_BUDDY will affect latency but not fairness.
5309          */
5310         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) &&
5311             cfs_rq->next && entity_eligible(cfs_rq, cfs_rq->next))
5312                 return cfs_rq->next;
5313
5314         return pick_eevdf(cfs_rq);
5315 }
5316
5317 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
5318
5319 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
5320 {
5321         /*
5322          * If still on the runqueue then deactivate_task()
5323          * was not called and update_curr() has to be done:
5324          */
5325         if (prev->on_rq)
5326                 update_curr(cfs_rq);
5327
5328         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
5329         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
5330
5331         if (prev->on_rq) {
5332                 update_stats_wait_start_fair(cfs_rq, prev);
5333                 /* Put 'current' back into the tree. */
5334                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
5335                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
5336                 update_load_avg(cfs_rq, prev, 0);
5337         }
5338         cfs_rq->curr = NULL;
5339 }
5340
5341 static void
5342 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
5343 {
5344         /*
5345          * Update run-time statistics of the 'current'.
5346          */
5347         update_curr(cfs_rq);
5348
5349         /*
5350          * Ensure that runnable average is periodically updated.
5351          */
5352         update_load_avg(cfs_rq, curr, UPDATE_TG);
5353         update_cfs_group(curr);
5354
5355 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
5356         /*
5357          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
5358          * validating it and just reschedule.
5359          */
5360         if (queued) {
5361                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
5362                 return;
5363         }
5364         /*
5365          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
5366          */
5367         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
5368                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
5369                 return;
5370 #endif
5371 }
5372
5373
5374 /**************************************************
5375  * CFS bandwidth control machinery
5376  */
5377
5378 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
5379
5380 #ifdef CONFIG_JUMP_LABEL
5381 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
5382
5383 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
5384 {
5385         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
5386 }
5387
5388 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
5389 {
5390         static_key_slow_inc_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
5391 }
5392
5393 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
5394 {
5395         static_key_slow_dec_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
5396 }
5397 #else /* CONFIG_JUMP_LABEL */
5398 static bool cfs_bandwidth_used(void)
5399 {
5400         return true;
5401 }
5402
5403 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
5404 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
5405 #endif /* CONFIG_JUMP_LABEL */
5406
5407 /*
5408  * default period for cfs group bandwidth.
5409  * default: 0.1s, units: nanoseconds
5410  */
5411 static inline u64 default_cfs_period(void)
5412 {
5413         return 100000000ULL;
5414 }
5415
5416 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
5417 {
5418         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
5419 }
5420
5421 /*
5422  * Replenish runtime according to assigned quota. We use sched_clock_cpu
5423  * directly instead of rq->clock to avoid adding additional synchronization
5424  * around rq->lock.
5425  *
5426  * requires cfs_b->lock
5427  */
5428 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5429 {
5430         s64 runtime;
5431
5432         if (unlikely(cfs_b->quota == RUNTIME_INF))
5433                 return;
5434
5435         cfs_b->runtime += cfs_b->quota;
5436         runtime = cfs_b->runtime_snap - cfs_b->runtime;
5437         if (runtime > 0) {
5438                 cfs_b->burst_time += runtime;
5439                 cfs_b->nr_burst++;
5440         }
5441
5442         cfs_b->runtime = min(cfs_b->runtime, cfs_b->quota + cfs_b->burst);
5443         cfs_b->runtime_snap = cfs_b->runtime;
5444 }
5445
5446 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
5447 {
5448         return &tg->cfs_bandwidth;
5449 }
5450
5451 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
5452 static int __assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
5453                                    struct cfs_rq *cfs_rq, u64 target_runtime)
5454 {
5455         u64 min_amount, amount = 0;
5456
5457         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
5458
5459         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
5460         min_amount = target_runtime - cfs_rq->runtime_remaining;
5461
5462         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
5463                 amount = min_amount;
5464         else {
5465                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
5466
5467                 if (cfs_b->runtime > 0) {
5468                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
5469                         cfs_b->runtime -= amount;
5470                         cfs_b->idle = 0;
5471                 }
5472         }
5473
5474         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
5475
5476         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
5477 }
5478
5479 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
5480 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5481 {
5482         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
5483         int ret;
5484
5485         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5486         ret = __assign_cfs_rq_runtime(cfs_b, cfs_rq, sched_cfs_bandwidth_slice());
5487         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5488
5489         return ret;
5490 }
5491
5492 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
5493 {
5494         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
5495         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
5496
5497         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
5498                 return;
5499
5500         if (cfs_rq->throttled)
5501                 return;
5502         /*
5503          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
5504          * hierarchy can be throttled
5505          */
5506         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
5507                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
5508 }
5509
5510 static __always_inline
5511 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
5512 {
5513         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
5514                 return;
5515
5516         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
5517 }
5518
5519 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
5520 {
5521         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
5522 }
5523
5524 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
5525 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
5526 {
5527         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
5528 }
5529
5530 /*
5531  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
5532  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
5533  * load-balance operations.
5534  */
5535 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
5536                                     int src_cpu, int dest_cpu)
5537 {
5538         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
5539
5540         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
5541         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
5542
5543         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
5544                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
5545 }
5546
5547 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
5548 {
5549         struct rq *rq = data;
5550         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5551
5552         cfs_rq->throttle_count--;
5553         if (!cfs_rq->throttle_count) {
5554                 cfs_rq->throttled_clock_pelt_time += rq_clock_pelt(rq) -
5555                                              cfs_rq->throttled_clock_pelt;
5556
5557                 /* Add cfs_rq with load or one or more already running entities to the list */
5558                 if (!cfs_rq_is_decayed(cfs_rq))
5559                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
5560
5561                 if (cfs_rq->throttled_clock_self) {
5562                         u64 delta = rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock_self;
5563
5564                         cfs_rq->throttled_clock_self = 0;
5565
5566                         if (SCHED_WARN_ON((s64)delta < 0))
5567                                 delta = 0;
5568
5569                         cfs_rq->throttled_clock_self_time += delta;
5570                 }
5571         }
5572
5573         return 0;
5574 }
5575
5576 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
5577 {
5578         struct rq *rq = data;
5579         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5580
5581         /* group is entering throttled state, stop time */
5582         if (!cfs_rq->throttle_count) {
5583                 cfs_rq->throttled_clock_pelt = rq_clock_pelt(rq);
5584                 list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
5585
5586                 SCHED_WARN_ON(cfs_rq->throttled_clock_self);
5587                 if (cfs_rq->nr_running)
5588                         cfs_rq->throttled_clock_self = rq_clock(rq);
5589         }
5590         cfs_rq->throttle_count++;
5591
5592         return 0;
5593 }
5594
5595 static bool throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
5596 {
5597         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5598         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
5599         struct sched_entity *se;
5600         long task_delta, idle_task_delta, dequeue = 1;
5601
5602         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5603         /* This will start the period timer if necessary */
5604         if (__assign_cfs_rq_runtime(cfs_b, cfs_rq, 1)) {
5605                 /*
5606                  * We have raced with bandwidth becoming available, and if we
5607                  * actually throttled the timer might not unthrottle us for an
5608                  * entire period. We additionally needed to make sure that any
5609                  * subsequent check_cfs_rq_runtime calls agree not to throttle
5610                  * us, as we may commit to do cfs put_prev+pick_next, so we ask
5611                  * for 1ns of runtime rather than just check cfs_b.
5612                  */
5613                 dequeue = 0;
5614         } else {
5615                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->throttled_list,
5616                                   &cfs_b->throttled_cfs_rq);
5617         }
5618         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5619
5620         if (!dequeue)
5621                 return false;  /* Throttle no longer required. */
5622
5623         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
5624
5625         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
5626         rcu_read_lock();
5627         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
5628         rcu_read_unlock();
5629
5630         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5631         idle_task_delta = cfs_rq->idle_h_nr_running;
5632         for_each_sched_entity(se) {
5633                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
5634                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
5635                 if (!se->on_rq)
5636                         goto done;
5637
5638                 dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
5639
5640                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
5641                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5642
5643                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
5644                 qcfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_task_delta;
5645
5646                 if (qcfs_rq->load.weight) {
5647                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
5648                         se = parent_entity(se);
5649                         break;
5650                 }
5651         }
5652
5653         for_each_sched_entity(se) {
5654                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
5655                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
5656                 if (!se->on_rq)
5657                         goto done;
5658
5659                 update_load_avg(qcfs_rq, se, 0);
5660                 se_update_runnable(se);
5661
5662                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
5663                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5664
5665                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
5666                 qcfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_task_delta;
5667         }
5668
5669         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
5670         sub_nr_running(rq, task_delta);
5671
5672 done:
5673         /*
5674          * Note: distribution will already see us throttled via the
5675          * throttled-list.  rq->lock protects completion.
5676          */
5677         cfs_rq->throttled = 1;
5678         SCHED_WARN_ON(cfs_rq->throttled_clock);
5679         if (cfs_rq->nr_running)
5680                 cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
5681         return true;
5682 }
5683
5684 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
5685 {
5686         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5687         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
5688         struct sched_entity *se;
5689         long task_delta, idle_task_delta;
5690
5691         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
5692
5693         cfs_rq->throttled = 0;
5694
5695         update_rq_clock(rq);
5696
5697         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5698         if (cfs_rq->throttled_clock) {
5699                 cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
5700                 cfs_rq->throttled_clock = 0;
5701         }
5702         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
5703         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5704
5705         /* update hierarchical throttle state */
5706         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
5707
5708         if (!cfs_rq->load.weight) {
5709                 if (!cfs_rq->on_list)
5710                         return;
5711                 /*
5712                  * Nothing to run but something to decay (on_list)?
5713                  * Complete the branch.
5714                  */
5715                 for_each_sched_entity(se) {
5716                         if (list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq_of(se)))
5717                                 break;
5718                 }
5719                 goto unthrottle_throttle;
5720         }
5721
5722         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5723         idle_task_delta = cfs_rq->idle_h_nr_running;
5724         for_each_sched_entity(se) {
5725                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
5726
5727                 if (se->on_rq)
5728                         break;
5729                 enqueue_entity(qcfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
5730
5731                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
5732                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5733
5734                 qcfs_rq->h_nr_running += task_delta;
5735                 qcfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
5736
5737                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5738                 if (cfs_rq_throttled(qcfs_rq))
5739                         goto unthrottle_throttle;
5740         }
5741
5742         for_each_sched_entity(se) {
5743                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
5744
5745                 update_load_avg(qcfs_rq, se, UPDATE_TG);
5746                 se_update_runnable(se);
5747
5748                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
5749                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5750
5751                 qcfs_rq->h_nr_running += task_delta;
5752                 qcfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
5753
5754                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5755                 if (cfs_rq_throttled(qcfs_rq))
5756                         goto unthrottle_throttle;
5757         }
5758
5759         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
5760         add_nr_running(rq, task_delta);
5761
5762 unthrottle_throttle:
5763         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
5764
5765         /* Determine whether we need to wake up potentially idle CPU: */
5766         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
5767                 resched_curr(rq);
5768 }
5769
5770 #ifdef CONFIG_SMP
5771 static void __cfsb_csd_unthrottle(void *arg)
5772 {
5773         struct cfs_rq *cursor, *tmp;
5774         struct rq *rq = arg;
5775         struct rq_flags rf;
5776
5777         rq_lock(rq, &rf);
5778
5779         /*
5780          * Iterating over the list can trigger several call to
5781          * update_rq_clock() in unthrottle_cfs_rq().
5782          * Do it once and skip the potential next ones.
5783          */
5784         update_rq_clock(rq);
5785         rq_clock_start_loop_update(rq);
5786
5787         /*
5788          * Since we hold rq lock we're safe from concurrent manipulation of
5789          * the CSD list. However, this RCU critical section annotates the
5790          * fact that we pair with sched_free_group_rcu(), so that we cannot
5791          * race with group being freed in the window between removing it
5792          * from the list and advancing to the next entry in the list.
5793          */
5794         rcu_read_lock();
5795
5796         list_for_each_entry_safe(cursor, tmp, &rq->cfsb_csd_list,
5797                                  throttled_csd_list) {
5798                 list_del_init(&cursor->throttled_csd_list);
5799
5800                 if (cfs_rq_throttled(cursor))
5801                         unthrottle_cfs_rq(cursor);
5802         }
5803
5804         rcu_read_unlock();
5805
5806         rq_clock_stop_loop_update(rq);
5807         rq_unlock(rq, &rf);
5808 }
5809
5810 static inline void __unthrottle_cfs_rq_async(struct cfs_rq *cfs_rq)
5811 {
5812         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5813         bool first;
5814
5815         if (rq == this_rq()) {
5816                 unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
5817                 return;
5818         }
5819
5820         /* Already enqueued */
5821         if (SCHED_WARN_ON(!list_empty(&cfs_rq->throttled_csd_list)))
5822                 return;
5823
5824         first = list_empty(&rq->cfsb_csd_list);
5825         list_add_tail(&cfs_rq->throttled_csd_list, &rq->cfsb_csd_list);
5826         if (first)
5827                 smp_call_function_single_async(cpu_of(rq), &rq->cfsb_csd);
5828 }
5829 #else
5830 static inline void __unthrottle_cfs_rq_async(struct cfs_rq *cfs_rq)
5831 {
5832         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
5833 }
5834 #endif
5835
5836 static void unthrottle_cfs_rq_async(struct cfs_rq *cfs_rq)
5837 {
5838         lockdep_assert_rq_held(rq_of(cfs_rq));
5839
5840         if (SCHED_WARN_ON(!cfs_rq_throttled(cfs_rq) ||
5841             cfs_rq->runtime_remaining <= 0))
5842                 return;
5843
5844         __unthrottle_cfs_rq_async(cfs_rq);
5845 }
5846
5847 static bool distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5848 {
5849         int this_cpu = smp_processor_id();
5850         u64 runtime, remaining = 1;
5851         bool throttled = false;
5852         struct cfs_rq *cfs_rq, *tmp;
5853         struct rq_flags rf;
5854         struct rq *rq;
5855         LIST_HEAD(local_unthrottle);
5856
5857         rcu_read_lock();
5858         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
5859                                 throttled_list) {
5860                 rq = rq_of(cfs_rq);
5861
5862                 if (!remaining) {
5863                         throttled = true;
5864                         break;
5865                 }
5866
5867                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
5868                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5869                         goto next;
5870
5871                 /* Already queued for async unthrottle */
5872                 if (!list_empty(&cfs_rq->throttled_csd_list))
5873                         goto next;
5874
5875                 /* By the above checks, this should never be true */
5876                 SCHED_WARN_ON(cfs_rq->runtime_remaining > 0);
5877
5878                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5879                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
5880                 if (runtime > cfs_b->runtime)
5881                         runtime = cfs_b->runtime;
5882                 cfs_b->runtime -= runtime;
5883                 remaining = cfs_b->runtime;
5884                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5885
5886                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
5887
5888                 /* we check whether we're throttled above */
5889                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0) {
5890                         if (cpu_of(rq) != this_cpu) {
5891                                 unthrottle_cfs_rq_async(cfs_rq);
5892                         } else {
5893                                 /*
5894                                  * We currently only expect to be unthrottling
5895                                  * a single cfs_rq locally.
5896                                  */
5897                                 SCHED_WARN_ON(!list_empty(&local_unthrottle));
5898                                 list_add_tail(&cfs_rq->throttled_csd_list,
5899                                               &local_unthrottle);
5900                         }
5901                 } else {
5902                         throttled = true;
5903                 }
5904
5905 next:
5906                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
5907         }
5908
5909         list_for_each_entry_safe(cfs_rq, tmp, &local_unthrottle,
5910                                  throttled_csd_list) {
5911                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5912
5913                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
5914
5915                 list_del_init(&cfs_rq->throttled_csd_list);
5916
5917                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5918                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
5919
5920                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
5921         }
5922         SCHED_WARN_ON(!list_empty(&local_unthrottle));
5923
5924         rcu_read_unlock();
5925
5926         return throttled;
5927 }
5928
5929 /*
5930  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
5931  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
5932  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
5933  * used to track this state.
5934  */
5935 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun, unsigned long flags)
5936 {
5937         int throttled;
5938
5939         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
5940         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
5941                 goto out_deactivate;
5942
5943         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
5944         cfs_b->nr_periods += overrun;
5945
5946         /* Refill extra burst quota even if cfs_b->idle */
5947         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
5948
5949         /*
5950          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
5951          * we're going inactive then everything else can be deferred
5952          */
5953         if (cfs_b->idle && !throttled)
5954                 goto out_deactivate;
5955
5956         if (!throttled) {
5957                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
5958                 cfs_b->idle = 1;
5959                 return 0;
5960         }
5961
5962         /* account preceding periods in which throttling occurred */
5963         cfs_b->nr_throttled += overrun;
5964
5965         /*
5966          * This check is repeated as we release cfs_b->lock while we unthrottle.
5967          */
5968         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
5969                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5970                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
5971                 throttled = distribute_cfs_runtime(cfs_b);
5972                 raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
5973         }
5974
5975         /*
5976          * While we are ensured activity in the period following an
5977          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
5978          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
5979          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
5980          */
5981         cfs_b->idle = 0;
5982
5983         return 0;
5984
5985 out_deactivate:
5986         return 1;
5987 }
5988
5989 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
5990 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
5991 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
5992 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
5993 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
5994 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
5995
5996 /*
5997  * Are we near the end of the current quota period?
5998  *
5999  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
6000  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
6001  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
6002  */
6003 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
6004 {
6005         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
6006         s64 remaining;
6007
6008         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
6009         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
6010                 return 1;
6011
6012         /* is a quota refresh about to occur? */
6013         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
6014         if (remaining < (s64)min_expire)
6015                 return 1;
6016
6017         return 0;
6018 }
6019
6020 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
6021 {
6022         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
6023
6024         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
6025         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
6026                 return;
6027
6028         /* don't push forwards an existing deferred unthrottle */
6029         if (cfs_b->slack_started)
6030                 return;
6031         cfs_b->slack_started = true;
6032
6033         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
6034                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
6035                         HRTIMER_MODE_REL);
6036 }
6037
6038 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
6039 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
6040 {
6041         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
6042         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
6043
6044         if (slack_runtime <= 0)
6045                 return;
6046
6047         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
6048         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF) {
6049                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
6050
6051                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
6052                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
6053                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
6054                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
6055         }
6056         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
6057
6058         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
6059         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
6060 }
6061
6062 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
6063 {
6064         if (!cfs_bandwidth_used())
6065                 return;
6066
6067         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
6068                 return;
6069
6070         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
6071 }
6072
6073 /*
6074  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
6075  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
6076  */
6077 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
6078 {
6079         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
6080         unsigned long flags;
6081
6082         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
6083         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
6084         cfs_b->slack_started = false;
6085
6086         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
6087                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
6088                 return;
6089         }
6090
6091         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
6092                 runtime = cfs_b->runtime;
6093
6094         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
6095
6096         if (!runtime)
6097                 return;
6098
6099         distribute_cfs_runtime(cfs_b);
6100 }
6101
6102 /*
6103  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
6104  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
6105  * runtime as update_curr() throttling can not trigger until it's on-rq.
6106  */
6107 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
6108 {
6109         if (!cfs_bandwidth_used())
6110                 return;
6111
6112         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
6113         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
6114                 return;
6115
6116         /* ensure the group is not already throttled */
6117         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6118                 return;
6119
6120         /* update runtime allocation */
6121         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
6122         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
6123                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
6124 }
6125
6126 static void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu)
6127 {
6128         struct cfs_rq *pcfs_rq, *cfs_rq;
6129
6130         if (!cfs_bandwidth_used())
6131                 return;
6132
6133         if (!tg->parent)
6134                 return;
6135
6136         cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
6137         pcfs_rq = tg->parent->cfs_rq[cpu];
6138
6139         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
6140         cfs_rq->throttled_clock_pelt = rq_clock_pelt(cpu_rq(cpu));
6141 }
6142
6143 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
6144 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
6145 {
6146         if (!cfs_bandwidth_used())
6147                 return false;
6148
6149         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
6150                 return false;
6151
6152         /*
6153          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
6154          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
6155          */
6156         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6157                 return true;
6158
6159         return throttle_cfs_rq(cfs_rq);
6160 }
6161
6162 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
6163 {
6164         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
6165                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
6166
6167         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
6168
6169         return HRTIMER_NORESTART;
6170 }
6171
6172 extern const u64 max_cfs_quota_period;
6173
6174 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
6175 {
6176         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
6177                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
6178         unsigned long flags;
6179         int overrun;
6180         int idle = 0;
6181         int count = 0;
6182
6183         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
6184         for (;;) {
6185                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
6186                 if (!overrun)
6187                         break;
6188
6189                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun, flags);
6190
6191                 if (++count > 3) {
6192                         u64 new, old = ktime_to_ns(cfs_b->period);
6193
6194                         /*
6195                          * Grow period by a factor of 2 to avoid losing precision.
6196                          * Precision loss in the quota/period ratio can cause __cfs_schedulable
6197                          * to fail.
6198                          */
6199                         new = old * 2;
6200                         if (new < max_cfs_quota_period) {
6201                                 cfs_b->period = ns_to_ktime(new);
6202                                 cfs_b->quota *= 2;
6203                                 cfs_b->burst *= 2;
6204
6205                                 pr_warn_ratelimited(
6206         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, scaling up (new cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
6207                                         smp_processor_id(),
6208                                         div_u64(new, NSEC_PER_USEC),
6209                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
6210                         } else {
6211                                 pr_warn_ratelimited(
6212         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, but cannot scale up without losing precision (cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
6213                                         smp_processor_id(),
6214                                         div_u64(old, NSEC_PER_USEC),
6215                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
6216                         }
6217
6218                         /* reset count so we don't come right back in here */
6219                         count = 0;
6220                 }
6221         }
6222         if (idle)
6223                 cfs_b->period_active = 0;
6224         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
6225
6226         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
6227 }
6228
6229 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b, struct cfs_bandwidth *parent)
6230 {
6231         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
6232         cfs_b->runtime = 0;
6233         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
6234         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
6235         cfs_b->burst = 0;
6236         cfs_b->hierarchical_quota = parent ? parent->hierarchical_quota : RUNTIME_INF;
6237
6238         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
6239         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
6240         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
6241
6242         /* Add a random offset so that timers interleave */
6243         hrtimer_set_expires(&cfs_b->period_timer,
6244                             get_random_u32_below(cfs_b->period));
6245         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
6246         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
6247         cfs_b->slack_started = false;
6248 }
6249
6250 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
6251 {
6252         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
6253         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
6254         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_csd_list);
6255 }
6256
6257 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
6258 {
6259         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
6260
6261         if (cfs_b->period_active)
6262                 return;
6263
6264         cfs_b->period_active = 1;
6265         hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
6266         hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
6267 }
6268
6269 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
6270 {
6271         int __maybe_unused i;
6272
6273         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
6274         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
6275                 return;
6276
6277         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
6278         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
6279
6280         /*
6281          * It is possible that we still have some cfs_rq's pending on a CSD
6282          * list, though this race is very rare. In order for this to occur, we
6283          * must have raced with the last task leaving the group while there
6284          * exist throttled cfs_rq(s), and the period_timer must have queued the
6285          * CSD item but the remote cpu has not yet processed it. To handle this,
6286          * we can simply flush all pending CSD work inline here. We're
6287          * guaranteed at this point that no additional cfs_rq of this group can
6288          * join a CSD list.
6289          */
6290 #ifdef CONFIG_SMP
6291         for_each_possible_cpu(i) {
6292                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
6293                 unsigned long flags;
6294
6295                 if (list_empty(&rq->cfsb_csd_list))
6296                         continue;
6297
6298                 local_irq_save(flags);
6299                 __cfsb_csd_unthrottle(rq);
6300                 local_irq_restore(flags);
6301         }
6302 #endif
6303 }
6304
6305 /*
6306  * Both these CPU hotplug callbacks race against unregister_fair_sched_group()
6307  *
6308  * The race is harmless, since modifying bandwidth settings of unhooked group
6309  * bits doesn't do much.
6310  */
6311
6312 /* cpu online callback */
6313 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
6314 {
6315         struct task_group *tg;
6316
6317         lockdep_assert_rq_held(rq);
6318
6319         rcu_read_lock();
6320         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
6321                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &tg->cfs_bandwidth;
6322                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
6323
6324                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
6325                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
6326                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
6327         }
6328         rcu_read_unlock();
6329 }
6330
6331 /* cpu offline callback */
6332 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
6333 {
6334         struct task_group *tg;
6335
6336         lockdep_assert_rq_held(rq);
6337
6338         /*
6339          * The rq clock has already been updated in the
6340          * set_rq_offline(), so we should skip updating
6341          * the rq clock again in unthrottle_cfs_rq().
6342          */
6343         rq_clock_start_loop_update(rq);
6344
6345         rcu_read_lock();
6346         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
6347                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
6348
6349                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
6350                         continue;
6351
6352                 /*
6353                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
6354                  * there's some valid quota amount
6355                  */
6356                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
6357                 /*
6358                  * Offline rq is schedulable till CPU is completely disabled
6359                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
6360                  */
6361                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
6362
6363                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6364                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
6365         }
6366         rcu_read_unlock();
6367
6368         rq_clock_stop_loop_update(rq);
6369 }
6370
6371 bool cfs_task_bw_constrained(struct task_struct *p)
6372 {
6373         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
6374
6375         if (!cfs_bandwidth_used())
6376                 return false;
6377
6378         if (cfs_rq->runtime_enabled ||
6379             tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg)->hierarchical_quota != RUNTIME_INF)
6380                 return true;
6381
6382         return false;
6383 }
6384
6385 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
6386 /* called from pick_next_task_fair() */
6387 static void sched_fair_update_stop_tick(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6388 {
6389         int cpu = cpu_of(rq);
6390
6391         if (!sched_feat(HZ_BW) || !cfs_bandwidth_used())
6392                 return;
6393
6394         if (!tick_nohz_full_cpu(cpu))
6395                 return;
6396
6397         if (rq->nr_running != 1)
6398                 return;
6399
6400         /*
6401          *  We know there is only one task runnable and we've just picked it. The
6402          *  normal enqueue path will have cleared TICK_DEP_BIT_SCHED if we will
6403          *  be otherwise able to stop the tick. Just need to check if we are using
6404          *  bandwidth control.
6405          */
6406         if (cfs_task_bw_constrained(p))
6407                 tick_nohz_dep_set_cpu(cpu, TICK_DEP_BIT_SCHED);
6408 }
6409 #endif
6410
6411 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
6412
6413 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
6414 {
6415         return false;
6416 }
6417
6418 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
6419 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
6420 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
6421 static inline void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu) {}
6422 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
6423
6424 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
6425 {
6426         return 0;
6427 }
6428
6429 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
6430 {
6431         return 0;
6432 }
6433
6434 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
6435                                     int src_cpu, int dest_cpu)
6436 {
6437         return 0;
6438 }
6439
6440 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6441 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b, struct cfs_bandwidth *parent) {}
6442 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
6443 #endif
6444
6445 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
6446 {
6447         return NULL;
6448 }
6449 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
6450 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
6451 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
6452 #ifdef CONFIG_CGROUP_SCHED
6453 bool cfs_task_bw_constrained(struct task_struct *p)
6454 {
6455         return false;
6456 }
6457 #endif
6458 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
6459
6460 #if !defined(CONFIG_CFS_BANDWIDTH) || !defined(CONFIG_NO_HZ_FULL)
6461 static inline void sched_fair_update_stop_tick(struct rq *rq, struct task_struct *p) {}
6462 #endif
6463
6464 /**************************************************
6465  * CFS operations on tasks:
6466  */
6467
6468 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
6469 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6470 {
6471         struct sched_entity *se = &p->se;
6472
6473         SCHED_WARN_ON(task_rq(p) != rq);
6474
6475         if (rq->cfs.h_nr_running > 1) {
6476                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
6477                 u64 slice = se->slice;
6478                 s64 delta = slice - ran;
6479
6480                 if (delta < 0) {
6481                         if (task_current(rq, p))
6482                                 resched_curr(rq);
6483                         return;
6484                 }
6485                 hrtick_start(rq, delta);
6486         }
6487 }
6488
6489 /*
6490  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
6491  * current task is from our class and nr_running is low enough
6492  * to matter.
6493  */
6494 static void hrtick_update(struct rq *rq)
6495 {
6496         struct task_struct *curr = rq->curr;
6497
6498         if (!hrtick_enabled_fair(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
6499                 return;
6500
6501         hrtick_start_fair(rq, curr);
6502 }
6503 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
6504 static inline void
6505 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6506 {
6507 }
6508
6509 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
6510 {
6511 }
6512 #endif
6513
6514 #ifdef CONFIG_SMP
6515 static inline bool cpu_overutilized(int cpu)
6516 {
6517         unsigned long rq_util_min = uclamp_rq_get(cpu_rq(cpu), UCLAMP_MIN);
6518         unsigned long rq_util_max = uclamp_rq_get(cpu_rq(cpu), UCLAMP_MAX);
6519
6520         /* Return true only if the utilization doesn't fit CPU's capacity */
6521         return !util_fits_cpu(cpu_util_cfs(cpu), rq_util_min, rq_util_max, cpu);
6522 }
6523
6524 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq)
6525 {
6526         if (!READ_ONCE(rq->rd->overutilized) && cpu_overutilized(rq->cpu)) {
6527                 WRITE_ONCE(rq->rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
6528                 trace_sched_overutilized_tp(rq->rd, SG_OVERUTILIZED);
6529         }
6530 }
6531 #else
6532 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq) { }
6533 #endif
6534
6535 /* Runqueue only has SCHED_IDLE tasks enqueued */
6536 static int sched_idle_rq(struct rq *rq)
6537 {
6538         return unlikely(rq->nr_running == rq->cfs.idle_h_nr_running &&
6539                         rq->nr_running);
6540 }
6541
6542 #ifdef CONFIG_SMP
6543 static int sched_idle_cpu(int cpu)
6544 {
6545         return sched_idle_rq(cpu_rq(cpu));
6546 }
6547 #endif
6548
6549 /*
6550  * The enqueue_task method is called before nr_running is
6551  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
6552  * then put the task into the rbtree:
6553  */
6554 static void
6555 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
6556 {
6557         struct cfs_rq *cfs_rq;
6558         struct sched_entity *se = &p->se;
6559         int idle_h_nr_running = task_has_idle_policy(p);
6560         int task_new = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP);
6561
6562         /*
6563          * The code below (indirectly) updates schedutil which looks at
6564          * the cfs_rq utilization to select a frequency.
6565          * Let's add the task's estimated utilization to the cfs_rq's
6566          * estimated utilization, before we update schedutil.
6567          */
6568         util_est_enqueue(&rq->cfs, p);
6569
6570         /*
6571          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
6572          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
6573          * passed.
6574          */
6575         if (p->in_iowait)
6576                 cpufreq_update_util(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
6577
6578         for_each_sched_entity(se) {
6579                 if (se->on_rq)
6580                         break;
6581                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6582                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
6583
6584                 cfs_rq->h_nr_running++;
6585                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_h_nr_running;
6586
6587                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
6588                         idle_h_nr_running = 1;
6589
6590                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
6591                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6592                         goto enqueue_throttle;
6593
6594                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
6595         }
6596
6597         for_each_sched_entity(se) {
6598                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6599
6600                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
6601                 se_update_runnable(se);
6602                 update_cfs_group(se);
6603
6604                 cfs_rq->h_nr_running++;
6605                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_h_nr_running;
6606
6607                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
6608                         idle_h_nr_running = 1;
6609
6610                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
6611                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6612                         goto enqueue_throttle;
6613         }
6614
6615         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
6616         add_nr_running(rq, 1);
6617
6618         /*
6619          * Since new tasks are assigned an initial util_avg equal to
6620          * half of the spare capacity of their CPU, tiny tasks have the
6621          * ability to cross the overutilized threshold, which will
6622          * result in the load balancer ruining all the task placement
6623          * done by EAS. As a way to mitigate that effect, do not account
6624          * for the first enqueue operation of new tasks during the
6625          * overutilized flag detection.
6626          *
6627          * A better way of solving this problem would be to wait for
6628          * the PELT signals of tasks to converge before taking them
6629          * into account, but that is not straightforward to implement,
6630          * and the following generally works well enough in practice.
6631          */
6632         if (!task_new)
6633                 update_overutilized_status(rq);
6634
6635 enqueue_throttle:
6636         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
6637
6638         hrtick_update(rq);
6639 }
6640
6641 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
6642
6643 /*
6644  * The dequeue_task method is called before nr_running is
6645  * decreased. We remove the task from the rbtree and
6646  * update the fair scheduling stats:
6647  */
6648 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
6649 {
6650         struct cfs_rq *cfs_rq;
6651         struct sched_entity *se = &p->se;
6652         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
6653         int idle_h_nr_running = task_has_idle_policy(p);
6654         bool was_sched_idle = sched_idle_rq(rq);
6655
6656         util_est_dequeue(&rq->cfs, p);
6657
6658         for_each_sched_entity(se) {
6659                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6660                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
6661
6662                 cfs_rq->h_nr_running--;
6663                 cfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_h_nr_running;
6664
6665                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
6666                         idle_h_nr_running = 1;
6667
6668                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
6669                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6670                         goto dequeue_throttle;
6671
6672                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
6673                 if (cfs_rq->load.weight) {
6674                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
6675                         se = parent_entity(se);
6676                         /*
6677                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
6678                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
6679                          */
6680                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
6681                                 set_next_buddy(se);
6682                         break;
6683                 }
6684                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
6685         }
6686
6687         for_each_sched_entity(se) {
6688                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6689
6690                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
6691                 se_update_runnable(se);
6692                 update_cfs_group(se);
6693
6694                 cfs_rq->h_nr_running--;
6695                 cfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_h_nr_running;
6696
6697                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
6698                         idle_h_nr_running = 1;
6699
6700                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
6701                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6702                         goto dequeue_throttle;
6703
6704         }
6705
6706         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
6707         sub_nr_running(rq, 1);
6708
6709         /* balance early to pull high priority tasks */
6710         if (unlikely(!was_sched_idle && sched_idle_rq(rq)))
6711                 rq->next_balance = jiffies;
6712
6713 dequeue_throttle:
6714         util_est_update(&rq->cfs, p, task_sleep);
6715         hrtick_update(rq);
6716 }
6717
6718 #ifdef CONFIG_SMP
6719
6720 /* Working cpumask for: load_balance, load_balance_newidle. */
6721 static DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
6722 static DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, select_rq_mask);
6723 static DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, should_we_balance_tmpmask);
6724
6725 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
6726
6727 static struct {
6728         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
6729         atomic_t nr_cpus;
6730         int has_blocked;                /* Idle CPUS has blocked load */
6731         int needs_update;               /* Newly idle CPUs need their next_balance collated */
6732         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
6733         unsigned long next_blocked;     /* Next update of blocked load in jiffies */
6734 } nohz ____cacheline_aligned;
6735
6736 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
6737
6738 static unsigned long cpu_load(struct rq *rq)
6739 {
6740         return cfs_rq_load_avg(&rq->cfs);
6741 }
6742
6743 /*
6744  * cpu_load_without - compute CPU load without any contributions from *p
6745  * @cpu: the CPU which load is requested
6746  * @p: the task which load should be discounted
6747  *
6748  * The load of a CPU is defined by the load of tasks currently enqueued on that
6749  * CPU as well as tasks which are currently sleeping after an execution on that
6750  * CPU.
6751  *
6752  * This method returns the load of the specified CPU by discounting the load of
6753  * the specified task, whenever the task is currently contributing to the CPU
6754  * load.
6755  */
6756 static unsigned long cpu_load_without(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6757 {
6758         struct cfs_rq *cfs_rq;
6759         unsigned int load;
6760
6761         /* Task has no contribution or is new */
6762         if (cpu_of(rq) != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
6763                 return cpu_load(rq);
6764
6765         cfs_rq = &rq->cfs;
6766         load = READ_ONCE(cfs_rq->avg.load_avg);
6767
6768         /* Discount task's util from CPU's util */
6769         lsub_positive(&load, task_h_load(p));
6770
6771         return load;
6772 }
6773
6774 static unsigned long cpu_runnable(struct rq *rq)
6775 {
6776         return cfs_rq_runnable_avg(&rq->cfs);
6777 }
6778
6779 static unsigned long cpu_runnable_without(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6780 {
6781         struct cfs_rq *cfs_rq;
6782         unsigned int runnable;
6783
6784         /* Task has no contribution or is new */
6785         if (cpu_of(rq) != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
6786                 return cpu_runnable(rq);
6787
6788         cfs_rq = &rq->cfs;
6789         runnable = READ_ONCE(cfs_rq->avg.runnable_avg);
6790
6791         /* Discount task's runnable from CPU's runnable */
6792         lsub_positive(&runnable, p->se.avg.runnable_avg);
6793
6794         return runnable;
6795 }
6796
6797 static unsigned long capacity_of(int cpu)
6798 {
6799         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
6800 }
6801
6802 static void record_wakee(struct task_struct *p)
6803 {
6804         /*
6805          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
6806          * jiffy will not have built up many flips.
6807          */
6808         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
6809                 current->wakee_flips >>= 1;
6810                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
6811         }
6812
6813         if (current->last_wakee != p) {
6814                 current->last_wakee = p;
6815                 current->wakee_flips++;
6816         }
6817 }
6818
6819 /*
6820  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
6821  *
6822  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
6823  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
6824  *
6825  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
6826  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
6827  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
6828  *
6829  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
6830  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
6831  *
6832  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
6833  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
6834  * socket size.
6835  */
6836 static int wake_wide(struct task_struct *p)
6837 {
6838         unsigned int master = current->wakee_flips;
6839         unsigned int slave = p->wakee_flips;
6840         int factor = __this_cpu_read(sd_llc_size);
6841
6842         if (master < slave)
6843                 swap(master, slave);
6844         if (slave < factor || master < slave * factor)
6845                 return 0;
6846         return 1;
6847 }
6848
6849 /*
6850  * The purpose of wake_affine() is to quickly determine on which CPU we can run
6851  * soonest. For the purpose of speed we only consider the waking and previous
6852  * CPU.
6853  *
6854  * wake_affine_idle() - only considers 'now', it check if the waking CPU is
6855  *                      cache-affine and is (or will be) idle.
6856  *
6857  * wake_affine_weight() - considers the weight to reflect the average
6858  *                        scheduling latency of the CPUs. This seems to work
6859  *                        for the overloaded case.
6860  */
6861 static int
6862 wake_affine_idle(int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
6863 {
6864         /*
6865          * If this_cpu is idle, it implies the wakeup is from interrupt
6866          * context. Only allow the move if cache is shared. Otherwise an
6867          * interrupt intensive workload could force all tasks onto one
6868          * node depending on the IO topology or IRQ affinity settings.
6869          *
6870          * If the prev_cpu is idle and cache affine then avoid a migration.
6871          * There is no guarantee that the cache hot data from an interrupt
6872          * is more important than cache hot data on the prev_cpu and from
6873          * a cpufreq perspective, it's better to have higher utilisation
6874          * on one CPU.
6875          */
6876         if (available_idle_cpu(this_cpu) && cpus_share_cache(this_cpu, prev_cpu))
6877                 return available_idle_cpu(prev_cpu) ? prev_cpu : this_cpu;
6878
6879         if (sync && cpu_rq(this_cpu)->nr_running == 1)
6880                 return this_cpu;
6881
6882         if (available_idle_cpu(prev_cpu))
6883                 return prev_cpu;
6884
6885         return nr_cpumask_bits;
6886 }
6887
6888 static int
6889 wake_affine_weight(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
6890                    int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
6891 {
6892         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
6893         unsigned long task_load;
6894
6895         this_eff_load = cpu_load(cpu_rq(this_cpu));
6896
6897         if (sync) {
6898                 unsigned long current_load = task_h_load(current);
6899
6900                 if (current_load > this_eff_load)
6901                         return this_cpu;
6902
6903                 this_eff_load -= current_load;
6904         }
6905
6906         task_load = task_h_load(p);
6907
6908         this_eff_load += task_load;
6909         if (sched_feat(WA_BIAS))
6910                 this_eff_load *= 100;
6911         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
6912
6913         prev_eff_load = cpu_load(cpu_rq(prev_cpu));
6914         prev_eff_load -= task_load;
6915         if (sched_feat(WA_BIAS))
6916                 prev_eff_load *= 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
6917         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
6918
6919         /*
6920          * If sync, adjust the weight of prev_eff_load such that if
6921          * prev_eff == this_eff that select_idle_sibling() will consider
6922          * stacking the wakee on top of the waker if no other CPU is
6923          * idle.
6924          */
6925         if (sync)
6926                 prev_eff_load += 1;
6927
6928         return this_eff_load < prev_eff_load ? this_cpu : nr_cpumask_bits;
6929 }
6930
6931 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
6932                        int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
6933 {
6934         int target = nr_cpumask_bits;
6935
6936         if (sched_feat(WA_IDLE))
6937                 target = wake_affine_idle(this_cpu, prev_cpu, sync);
6938
6939         if (sched_feat(WA_WEIGHT) && target == nr_cpumask_bits)
6940                 target = wake_affine_weight(sd, p, this_cpu, prev_cpu, sync);
6941
6942         schedstat_inc(p->stats.nr_wakeups_affine_attempts);
6943         if (target != this_cpu)
6944                 return prev_cpu;
6945
6946         schedstat_inc(sd->ttwu_move_affine);
6947         schedstat_inc(p->stats.nr_wakeups_affine);
6948         return target;
6949 }
6950
6951 static struct sched_group *
6952 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int this_cpu);
6953
6954 /*
6955  * find_idlest_group_cpu - find the idlest CPU among the CPUs in the group.
6956  */
6957 static int
6958 find_idlest_group_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
6959 {
6960         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
6961         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
6962         u64 latest_idle_timestamp = 0;
6963         int least_loaded_cpu = this_cpu;
6964         int shallowest_idle_cpu = -1;
6965         int i;
6966
6967         /* Check if we have any choice: */
6968         if (group->group_weight == 1)
6969                 return cpumask_first(sched_group_span(group));
6970
6971         /* Traverse only the allowed CPUs */
6972         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), p->cpus_ptr) {
6973                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
6974
6975                 if (!sched_core_cookie_match(rq, p))
6976                         continue;
6977
6978                 if (sched_idle_cpu(i))
6979                         return i;
6980
6981                 if (available_idle_cpu(i)) {
6982                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
6983                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
6984                                 /*
6985                                  * We give priority to a CPU whose idle state
6986                                  * has the smallest exit latency irrespective
6987                                  * of any idle timestamp.
6988                                  */
6989                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
6990                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
6991                                 shallowest_idle_cpu = i;
6992                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
6993                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
6994                                 /*
6995                                  * If equal or no active idle state, then
6996                                  * the most recently idled CPU might have
6997                                  * a warmer cache.
6998                                  */
6999                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
7000                                 shallowest_idle_cpu = i;
7001                         }
7002                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
7003                         load = cpu_load(cpu_rq(i));
7004                         if (load < min_load) {
7005                                 min_load = load;
7006                                 least_loaded_cpu = i;
7007                         }
7008                 }
7009         }
7010
7011         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
7012 }
7013
7014 static inline int find_idlest_cpu(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
7015                                   int cpu, int prev_cpu, int sd_flag)
7016 {
7017         int new_cpu = cpu;
7018
7019         if (!cpumask_intersects(sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr))
7020                 return prev_cpu;
7021
7022         /*
7023          * We need task's util for cpu_util_without, sync it up to
7024          * prev_cpu's last_update_time.
7025          */
7026         if (!(sd_flag & SD_BALANCE_FORK))
7027                 sync_entity_load_avg(&p->se);
7028
7029         while (sd) {
7030                 struct sched_group *group;
7031                 struct sched_domain *tmp;
7032                 int weight;
7033
7034                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
7035                         sd = sd->child;
7036                         continue;
7037                 }
7038
7039                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu);
7040                 if (!group) {
7041                         sd = sd->child;
7042                         continue;
7043                 }
7044
7045                 new_cpu = find_idlest_group_cpu(group, p, cpu);
7046                 if (new_cpu == cpu) {
7047                         /* Now try balancing at a lower domain level of 'cpu': */
7048                         sd = sd->child;
7049                         continue;
7050                 }
7051
7052                 /* Now try balancing at a lower domain level of 'new_cpu': */
7053                 cpu = new_cpu;
7054                 weight = sd->span_weight;
7055                 sd = NULL;
7056                 for_each_domain(cpu, tmp) {
7057                         if (weight <= tmp->span_weight)
7058                                 break;
7059                         if (tmp->flags & sd_flag)
7060                                 sd = tmp;
7061                 }
7062         }
7063
7064         return new_cpu;
7065 }
7066
7067 static inline int __select_idle_cpu(int cpu, struct task_struct *p)
7068 {
7069         if ((available_idle_cpu(cpu) || sched_idle_cpu(cpu)) &&
7070             sched_cpu_cookie_match(cpu_rq(cpu), p))
7071                 return cpu;
7072
7073         return -1;
7074 }
7075
7076 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
7077 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(sched_smt_present);
7078 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_smt_present);
7079
7080 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
7081 {
7082         struct sched_domain_shared *sds;
7083
7084         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
7085         if (sds)
7086                 WRITE_ONCE(sds->has_idle_cores, val);
7087 }
7088
7089 static inline bool test_idle_cores(int cpu)
7090 {
7091         struct sched_domain_shared *sds;
7092
7093         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
7094         if (sds)
7095                 return READ_ONCE(sds->has_idle_cores);
7096
7097         return false;
7098 }
7099
7100 /*
7101  * Scans the local SMT mask to see if the entire core is idle, and records this
7102  * information in sd_llc_shared->has_idle_cores.
7103  *
7104  * Since SMT siblings share all cache levels, inspecting this limited remote
7105  * state should be fairly cheap.
7106  */
7107 void __update_idle_core(struct rq *rq)
7108 {
7109         int core = cpu_of(rq);
7110         int cpu;
7111
7112         rcu_read_lock();
7113         if (test_idle_cores(core))
7114                 goto unlock;
7115
7116         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
7117                 if (cpu == core)
7118                         continue;
7119
7120                 if (!available_idle_cpu(cpu))
7121                         goto unlock;
7122         }
7123
7124         set_idle_cores(core, 1);
7125 unlock:
7126         rcu_read_unlock();
7127 }
7128
7129 /*
7130  * Scan the entire LLC domain for idle cores; this dynamically switches off if
7131  * there are no idle cores left in the system; tracked through
7132  * sd_llc->shared->has_idle_cores and enabled through update_idle_core() above.
7133  */
7134 static int select_idle_core(struct task_struct *p, int core, struct cpumask *cpus, int *idle_cpu)
7135 {
7136         bool idle = true;
7137         int cpu;
7138
7139         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
7140                 if (!available_idle_cpu(cpu)) {
7141                         idle = false;
7142                         if (*idle_cpu == -1) {
7143                                 if (sched_idle_cpu(cpu) && cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr)) {
7144                                         *idle_cpu = cpu;
7145                                         break;
7146                                 }
7147                                 continue;
7148                         }
7149                         break;
7150                 }
7151                 if (*idle_cpu == -1 && cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
7152                         *idle_cpu = cpu;
7153         }
7154
7155         if (idle)
7156                 return core;
7157
7158         cpumask_andnot(cpus, cpus, cpu_smt_mask(core));
7159         return -1;
7160 }
7161
7162 /*
7163  * Scan the local SMT mask for idle CPUs.
7164  */
7165 static int select_idle_smt(struct task_struct *p, int target)
7166 {
7167         int cpu;
7168
7169         for_each_cpu_and(cpu, cpu_smt_mask(target), p->cpus_ptr) {
7170                 if (cpu == target)
7171                         continue;
7172                 if (available_idle_cpu(cpu) || sched_idle_cpu(cpu))
7173                         return cpu;
7174         }
7175
7176         return -1;
7177 }
7178
7179 #else /* CONFIG_SCHED_SMT */
7180
7181 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
7182 {
7183 }
7184
7185 static inline bool test_idle_cores(int cpu)
7186 {
7187         return false;
7188 }
7189
7190 static inline int select_idle_core(struct task_struct *p, int core, struct cpumask *cpus, int *idle_cpu)
7191 {
7192         return __select_idle_cpu(core, p);
7193 }
7194
7195 static inline int select_idle_smt(struct task_struct *p, int target)
7196 {
7197         return -1;
7198 }
7199
7200 #endif /* CONFIG_SCHED_SMT */
7201
7202 /*
7203  * Scan the LLC domain for idle CPUs; this is dynamically regulated by
7204  * comparing the average scan cost (tracked in sd->avg_scan_cost) against the
7205  * average idle time for this rq (as found in rq->avg_idle).
7206  */
7207 static int select_idle_cpu(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, bool has_idle_core, int target)
7208 {
7209         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_rq_mask);
7210         int i, cpu, idle_cpu = -1, nr = INT_MAX;
7211         struct sched_domain_shared *sd_share;
7212
7213         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr);
7214
7215         if (sched_feat(SIS_UTIL)) {
7216                 sd_share = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, target));
7217                 if (sd_share) {
7218                         /* because !--nr is the condition to stop scan */
7219                         nr = READ_ONCE(sd_share->nr_idle_scan) + 1;
7220                         /* overloaded LLC is unlikely to have idle cpu/core */
7221                         if (nr == 1)
7222                                 return -1;
7223                 }
7224         }
7225
7226         if (static_branch_unlikely(&sched_cluster_active)) {
7227                 struct sched_group *sg = sd->groups;
7228
7229                 if (sg->flags & SD_CLUSTER) {
7230                         for_each_cpu_wrap(cpu, sched_group_span(sg), target + 1) {
7231                                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, cpus))
7232                                         continue;
7233
7234                                 if (has_idle_core) {
7235                                         i = select_idle_core(p, cpu, cpus, &idle_cpu);
7236                                         if ((unsigned int)i < nr_cpumask_bits)
7237                                                 return i;
7238                                 } else {
7239                                         if (--nr <= 0)
7240                                                 return -1;
7241                                         idle_cpu = __select_idle_cpu(cpu, p);
7242                                         if ((unsigned int)idle_cpu < nr_cpumask_bits)
7243                                                 return idle_cpu;
7244                                 }
7245                         }
7246                         cpumask_andnot(cpus, cpus, sched_group_span(sg));
7247                 }
7248         }
7249
7250         for_each_cpu_wrap(cpu, cpus, target + 1) {
7251                 if (has_idle_core) {
7252                         i = select_idle_core(p, cpu, cpus, &idle_cpu);
7253                         if ((unsigned int)i < nr_cpumask_bits)
7254                                 return i;
7255
7256                 } else {
7257                         if (--nr <= 0)
7258                                 return -1;
7259                         idle_cpu = __select_idle_cpu(cpu, p);
7260                         if ((unsigned int)idle_cpu < nr_cpumask_bits)
7261                                 break;
7262                 }
7263         }
7264
7265         if (has_idle_core)
7266                 set_idle_cores(target, false);
7267
7268         return idle_cpu;
7269 }
7270
7271 /*
7272  * Scan the asym_capacity domain for idle CPUs; pick the first idle one on which
7273  * the task fits. If no CPU is big enough, but there are idle ones, try to
7274  * maximize capacity.
7275  */
7276 static int
7277 select_idle_capacity(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
7278 {
7279         unsigned long task_util, util_min, util_max, best_cap = 0;
7280         int fits, best_fits = 0;
7281         int cpu, best_cpu = -1;
7282         struct cpumask *cpus;
7283
7284         cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_rq_mask);
7285         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr);
7286
7287         task_util = task_util_est(p);
7288         util_min = uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MIN);
7289         util_max = uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MAX);
7290
7291         for_each_cpu_wrap(cpu, cpus, target) {
7292                 unsigned long cpu_cap = capacity_of(cpu);
7293
7294                 if (!available_idle_cpu(cpu) && !sched_idle_cpu(cpu))
7295                         continue;
7296
7297                 fits = util_fits_cpu(task_util, util_min, util_max, cpu);
7298
7299                 /* This CPU fits with all requirements */
7300                 if (fits > 0)
7301                         return cpu;
7302                 /*
7303                  * Only the min performance hint (i.e. uclamp_min) doesn't fit.
7304                  * Look for the CPU with best capacity.
7305                  */
7306                 else if (fits < 0)
7307                         cpu_cap = arch_scale_cpu_capacity(cpu) - thermal_load_avg(cpu_rq(cpu));
7308
7309                 /*
7310                  * First, select CPU which fits better (-1 being better than 0).
7311                  * Then, select the one with best capacity at same level.
7312                  */
7313                 if ((fits < best_fits) ||
7314                     ((fits == best_fits) && (cpu_cap > best_cap))) {
7315                         best_cap = cpu_cap;
7316                         best_cpu = cpu;
7317                         best_fits = fits;
7318                 }
7319         }
7320
7321         return best_cpu;
7322 }
7323
7324 static inline bool asym_fits_cpu(unsigned long util,
7325                                  unsigned long util_min,
7326                                  unsigned long util_max,
7327                                  int cpu)
7328 {
7329         if (sched_asym_cpucap_active())
7330                 /*
7331                  * Return true only if the cpu fully fits the task requirements
7332                  * which include the utilization and the performance hints.
7333                  */
7334                 return (util_fits_cpu(util, util_min, util_max, cpu) > 0);
7335
7336         return true;
7337 }
7338
7339 /*
7340  * Try and locate an idle core/thread in the LLC cache domain.
7341  */
7342 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
7343 {
7344         bool has_idle_core = false;
7345         struct sched_domain *sd;
7346         unsigned long task_util, util_min, util_max;
7347         int i, recent_used_cpu, prev_aff = -1;
7348
7349         /*
7350          * On asymmetric system, update task utilization because we will check
7351          * that the task fits with cpu's capacity.
7352          */
7353         if (sched_asym_cpucap_active()) {
7354                 sync_entity_load_avg(&p->se);
7355                 task_util = task_util_est(p);
7356                 util_min = uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MIN);
7357                 util_max = uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MAX);
7358         }
7359
7360         /*
7361          * per-cpu select_rq_mask usage
7362          */
7363         lockdep_assert_irqs_disabled();
7364
7365         if ((available_idle_cpu(target) || sched_idle_cpu(target)) &&
7366             asym_fits_cpu(task_util, util_min, util_max, target))
7367                 return target;
7368
7369         /*
7370          * If the previous CPU is cache affine and idle, don't be stupid:
7371          */
7372         if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) &&
7373             (available_idle_cpu(prev) || sched_idle_cpu(prev)) &&
7374             asym_fits_cpu(task_util, util_min, util_max, prev)) {
7375
7376                 if (!static_branch_unlikely(&sched_cluster_active) ||
7377                     cpus_share_resources(prev, target))
7378                         return prev;
7379
7380                 prev_aff = prev;
7381         }
7382
7383         /*
7384          * Allow a per-cpu kthread to stack with the wakee if the
7385          * kworker thread and the tasks previous CPUs are the same.
7386          * The assumption is that the wakee queued work for the
7387          * per-cpu kthread that is now complete and the wakeup is
7388          * essentially a sync wakeup. An obvious example of this
7389          * pattern is IO completions.
7390          */
7391         if (is_per_cpu_kthread(current) &&
7392             in_task() &&
7393             prev == smp_processor_id() &&
7394             this_rq()->nr_running <= 1 &&
7395             asym_fits_cpu(task_util, util_min, util_max, prev)) {
7396                 return prev;
7397         }
7398
7399         /* Check a recently used CPU as a potential idle candidate: */
7400         recent_used_cpu = p->recent_used_cpu;
7401         p->recent_used_cpu = prev;
7402         if (recent_used_cpu != prev &&
7403             recent_used_cpu != target &&
7404             cpus_share_cache(recent_used_cpu, target) &&
7405             (available_idle_cpu(recent_used_cpu) || sched_idle_cpu(recent_used_cpu)) &&
7406             cpumask_test_cpu(recent_used_cpu, p->cpus_ptr) &&
7407             asym_fits_cpu(task_util, util_min, util_max, recent_used_cpu)) {
7408
7409                 if (!static_branch_unlikely(&sched_cluster_active) ||
7410                     cpus_share_resources(recent_used_cpu, target))
7411                         return recent_used_cpu;
7412
7413         } else {
7414                 recent_used_cpu = -1;
7415         }
7416
7417         /*
7418          * For asymmetric CPU capacity systems, our domain of interest is
7419          * sd_asym_cpucapacity rather than sd_llc.
7420          */
7421         if (sched_asym_cpucap_active()) {
7422                 sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_cpucapacity, target));
7423                 /*
7424                  * On an asymmetric CPU capacity system where an exclusive
7425                  * cpuset defines a symmetric island (i.e. one unique
7426                  * capacity_orig value through the cpuset), the key will be set
7427                  * but the CPUs within that cpuset will not have a domain with
7428                  * SD_ASYM_CPUCAPACITY. These should follow the usual symmetric
7429                  * capacity path.
7430                  */
7431                 if (sd) {
7432                         i = select_idle_capacity(p, sd, target);
7433                         return ((unsigned)i < nr_cpumask_bits) ? i : target;
7434                 }
7435         }
7436
7437         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
7438         if (!sd)
7439                 return target;
7440
7441         if (sched_smt_active()) {
7442                 has_idle_core = test_idle_cores(target);
7443
7444                 if (!has_idle_core && cpus_share_cache(prev, target)) {
7445                         i = select_idle_smt(p, prev);
7446                         if ((unsigned int)i < nr_cpumask_bits)
7447                                 return i;
7448                 }
7449         }
7450
7451         i = select_idle_cpu(p, sd, has_idle_core, target);
7452         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
7453                 return i;
7454
7455         /*
7456          * For cluster machines which have lower sharing cache like L2 or
7457          * LLC Tag, we tend to find an idle CPU in the target's cluster
7458          * first. But prev_cpu or recent_used_cpu may also be a good candidate,
7459          * use them if possible when no idle CPU found in select_idle_cpu().
7460          */
7461         if ((unsigned int)prev_aff < nr_cpumask_bits)
7462                 return prev_aff;
7463         if ((unsigned int)recent_used_cpu < nr_cpumask_bits)
7464                 return recent_used_cpu;
7465
7466         return target;
7467 }
7468
7469 /**
7470  * cpu_util() - Estimates the amount of CPU capacity used by CFS tasks.
7471  * @cpu: the CPU to get the utilization for
7472  * @p: task for which the CPU utilization should be predicted or NULL
7473  * @dst_cpu: CPU @p migrates to, -1 if @p moves from @cpu or @p == NULL
7474  * @boost: 1 to enable boosting, otherwise 0
7475  *
7476  * The unit of the return value must be the same as the one of CPU capacity
7477  * so that CPU utilization can be compared with CPU capacity.
7478  *
7479  * CPU utilization is the sum of running time of runnable tasks plus the
7480  * recent utilization of currently non-runnable tasks on that CPU.
7481  * It represents the amount of CPU capacity currently used by CFS tasks in
7482  * the range [0..max CPU capacity] with max CPU capacity being the CPU
7483  * capacity at f_max.
7484  *
7485  * The estimated CPU utilization is defined as the maximum between CPU
7486  * utilization and sum of the estimated utilization of the currently
7487  * runnable tasks on that CPU. It preserves a utilization "snapshot" of
7488  * previously-executed tasks, which helps better deduce how busy a CPU will
7489  * be when a long-sleeping task wakes up. The contribution to CPU utilization
7490  * of such a task would be significantly decayed at this point of time.
7491  *
7492  * Boosted CPU utilization is defined as max(CPU runnable, CPU utilization).
7493  * CPU contention for CFS tasks can be detected by CPU runnable > CPU
7494  * utilization. Boosting is implemented in cpu_util() so that internal
7495  * users (e.g. EAS) can use it next to external users (e.g. schedutil),
7496  * latter via cpu_util_cfs_boost().
7497  *
7498  * CPU utilization can be higher than the current CPU capacity
7499  * (f_curr/f_max * max CPU capacity) or even the max CPU capacity because
7500  * of rounding errors as well as task migrations or wakeups of new tasks.
7501  * CPU utilization has to be capped to fit into the [0..max CPU capacity]
7502  * range. Otherwise a group of CPUs (CPU0 util = 121% + CPU1 util = 80%)
7503  * could be seen as over-utilized even though CPU1 has 20% of spare CPU
7504  * capacity. CPU utilization is allowed to overshoot current CPU capacity
7505  * though since this is useful for predicting the CPU capacity required
7506  * after task migrations (scheduler-driven DVFS).
7507  *
7508  * Return: (Boosted) (estimated) utilization for the specified CPU.
7509  */
7510 static unsigned long
7511 cpu_util(int cpu, struct task_struct *p, int dst_cpu, int boost)
7512 {
7513         struct cfs_rq *cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
7514         unsigned long util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
7515         unsigned long runnable;
7516
7517         if (boost) {
7518                 runnable = READ_ONCE(cfs_rq->avg.runnable_avg);
7519                 util = max(util, runnable);
7520         }
7521
7522         /*
7523          * If @dst_cpu is -1 or @p migrates from @cpu to @dst_cpu remove its
7524          * contribution. If @p migrates from another CPU to @cpu add its
7525          * contribution. In all the other cases @cpu is not impacted by the
7526          * migration so its util_avg is already correct.
7527          */
7528         if (p && task_cpu(p) == cpu && dst_cpu != cpu)
7529                 lsub_positive(&util, task_util(p));
7530         else if (p && task_cpu(p) != cpu && dst_cpu == cpu)
7531                 util += task_util(p);
7532
7533         if (sched_feat(UTIL_EST)) {
7534                 unsigned long util_est;
7535
7536                 util_est = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued);
7537
7538                 /*
7539                  * During wake-up @p isn't enqueued yet and doesn't contribute
7540                  * to any cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_est.enqueued.
7541                  * If @dst_cpu == @cpu add it to "simulate" cpu_util after @p
7542                  * has been enqueued.
7543                  *
7544                  * During exec (@dst_cpu = -1) @p is enqueued and does
7545                  * contribute to cpu_rq(cpu)->cfs.util_est.enqueued.
7546                  * Remove it to "simulate" cpu_util without @p's contribution.
7547                  *
7548                  * Despite the task_on_rq_queued(@p) check there is still a
7549                  * small window for a possible race when an exec
7550                  * select_task_rq_fair() races with LB's detach_task().
7551                  *
7552                  *   detach_task()
7553                  *     deactivate_task()
7554                  *       p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
7555                  *       -------------------------------- A
7556                  *       dequeue_task()                    \
7557                  *         dequeue_task_fair()              + Race Time
7558                  *           util_est_dequeue()            /
7559                  *       -------------------------------- B
7560                  *
7561                  * The additional check "current == p" is required to further
7562                  * reduce the race window.
7563                  */
7564                 if (dst_cpu == cpu)
7565                         util_est += _task_util_est(p);
7566                 else if (p && unlikely(task_on_rq_queued(p) || current == p))
7567                         lsub_positive(&util_est, _task_util_est(p));
7568
7569                 util = max(util, util_est);
7570         }
7571
7572         return min(util, arch_scale_cpu_capacity(cpu));
7573 }
7574
7575 unsigned long cpu_util_cfs(int cpu)
7576 {
7577         return cpu_util(cpu, NULL, -1, 0);
7578 }
7579
7580 unsigned long cpu_util_cfs_boost(int cpu)
7581 {
7582         return cpu_util(cpu, NULL, -1, 1);
7583 }
7584
7585 /*
7586  * cpu_util_without: compute cpu utilization without any contributions from *p
7587  * @cpu: the CPU which utilization is requested
7588  * @p: the task which utilization should be discounted
7589  *
7590  * The utilization of a CPU is defined by the utilization of tasks currently
7591  * enqueued on that CPU as well as tasks which are currently sleeping after an
7592  * execution on that CPU.
7593  *
7594  * This method returns the utilization of the specified CPU by discounting the
7595  * utilization of the specified task, whenever the task is currently
7596  * contributing to the CPU utilization.
7597  */
7598 static unsigned long cpu_util_without(int cpu, struct task_struct *p)
7599 {
7600         /* Task has no contribution or is new */
7601         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
7602                 p = NULL;
7603
7604         return cpu_util(cpu, p, -1, 0);
7605 }
7606
7607 /*
7608  * energy_env - Utilization landscape for energy estimation.
7609  * @task_busy_time: Utilization contribution by the task for which we test the
7610  *                  placement. Given by eenv_task_busy_time().
7611  * @pd_busy_time:   Utilization of the whole perf domain without the task
7612  *                  contribution. Given by eenv_pd_busy_time().
7613  * @cpu_cap:        Maximum CPU capacity for the perf domain.
7614  * @pd_cap:         Entire perf domain capacity. (pd->nr_cpus * cpu_cap).
7615  */
7616 struct energy_env {
7617         unsigned long task_busy_time;
7618         unsigned long pd_busy_time;
7619         unsigned long cpu_cap;
7620         unsigned long pd_cap;
7621 };
7622
7623 /*
7624  * Compute the task busy time for compute_energy(). This time cannot be
7625  * injected directly into effective_cpu_util() because of the IRQ scaling.
7626  * The latter only makes sense with the most recent CPUs where the task has
7627  * run.
7628  */
7629 static inline void eenv_task_busy_time(struct energy_env *eenv,
7630                                        struct task_struct *p, int prev_cpu)
7631 {
7632         unsigned long busy_time, max_cap = arch_scale_cpu_capacity(prev_cpu);
7633         unsigned long irq = cpu_util_irq(cpu_rq(prev_cpu));
7634
7635         if (unlikely(irq >= max_cap))
7636                 busy_time = max_cap;
7637         else
7638                 busy_time = scale_irq_capacity(task_util_est(p), irq, max_cap);
7639
7640         eenv->task_busy_time = busy_time;
7641 }
7642
7643 /*
7644  * Compute the perf_domain (PD) busy time for compute_energy(). Based on the
7645  * utilization for each @pd_cpus, it however doesn't take into account
7646  * clamping since the ratio (utilization / cpu_capacity) is already enough to
7647  * scale the EM reported power consumption at the (eventually clamped)
7648  * cpu_capacity.
7649  *
7650  * The contribution of the task @p for which we want to estimate the
7651  * energy cost is removed (by cpu_util()) and must be calculated
7652  * separately (see eenv_task_busy_time). This ensures:
7653  *
7654  *   - A stable PD utilization, no matter which CPU of that PD we want to place
7655  *     the task on.
7656  *
7657  *   - A fair comparison between CPUs as the task contribution (task_util())
7658  *     will always be the same no matter which CPU utilization we rely on
7659  *     (util_avg or util_est).
7660  *
7661  * Set @eenv busy time for the PD that spans @pd_cpus. This busy time can't
7662  * exceed @eenv->pd_cap.
7663  */
7664 static inline void eenv_pd_busy_time(struct energy_env *eenv,
7665                                      struct cpumask *pd_cpus,
7666                                      struct task_struct *p)
7667 {
7668         unsigned long busy_time = 0;
7669         int cpu;
7670
7671         for_each_cpu(cpu, pd_cpus) {
7672                 unsigned long util = cpu_util(cpu, p, -1, 0);
7673
7674                 busy_time += effective_cpu_util(cpu, util, ENERGY_UTIL, NULL);
7675         }
7676
7677         eenv->pd_busy_time = min(eenv->pd_cap, busy_time);
7678 }
7679
7680 /*
7681  * Compute the maximum utilization for compute_energy() when the task @p
7682  * is placed on the cpu @dst_cpu.
7683  *
7684  * Returns the maximum utilization among @eenv->cpus. This utilization can't
7685  * exceed @eenv->cpu_cap.
7686  */
7687 static inline unsigned long
7688 eenv_pd_max_util(struct energy_env *eenv, struct cpumask *pd_cpus,
7689                  struct task_struct *p, int dst_cpu)
7690 {
7691         unsigned long max_util = 0;
7692         int cpu;
7693
7694         for_each_cpu(cpu, pd_cpus) {
7695                 struct task_struct *tsk = (cpu == dst_cpu) ? p : NULL;
7696                 unsigned long util = cpu_util(cpu, p, dst_cpu, 1);
7697                 unsigned long eff_util;
7698
7699                 /*
7700                  * Performance domain frequency: utilization clamping
7701                  * must be considered since it affects the selection
7702                  * of the performance domain frequency.
7703                  * NOTE: in case RT tasks are running, by default the
7704                  * FREQUENCY_UTIL's utilization can be max OPP.
7705                  */
7706                 eff_util = effective_cpu_util(cpu, util, FREQUENCY_UTIL, tsk);
7707                 max_util = max(max_util, eff_util);
7708         }
7709
7710         return min(max_util, eenv->cpu_cap);
7711 }
7712
7713 /*
7714  * compute_energy(): Use the Energy Model to estimate the energy that @pd would
7715  * consume for a given utilization landscape @eenv. When @dst_cpu < 0, the task
7716  * contribution is ignored.
7717  */
7718 static inline unsigned long
7719 compute_energy(struct energy_env *eenv, struct perf_domain *pd,
7720                struct cpumask *pd_cpus, struct task_struct *p, int dst_cpu)
7721 {
7722         unsigned long max_util = eenv_pd_max_util(eenv, pd_cpus, p, dst_cpu);
7723         unsigned long busy_time = eenv->pd_busy_time;
7724         unsigned long energy;
7725
7726         if (dst_cpu >= 0)
7727                 busy_time = min(eenv->pd_cap, busy_time + eenv->task_busy_time);
7728
7729         energy = em_cpu_energy(pd->em_pd, max_util, busy_time, eenv->cpu_cap);
7730
7731         trace_sched_compute_energy_tp(p, dst_cpu, energy, max_util, busy_time);
7732
7733         return energy;
7734 }
7735
7736 /*
7737  * find_energy_efficient_cpu(): Find most energy-efficient target CPU for the
7738  * waking task. find_energy_efficient_cpu() looks for the CPU with maximum
7739  * spare capacity in each performance domain and uses it as a potential
7740  * candidate to execute the task. Then, it uses the Energy Model to figure
7741  * out which of the CPU candidates is the most energy-efficient.
7742  *
7743  * The rationale for this heuristic is as follows. In a performance domain,
7744  * all the most energy efficient CPU candidates (according to the Energy
7745  * Model) are those for which we'll request a low frequency. When there are
7746  * several CPUs for which the frequency request will be the same, we don't
7747  * have enough data to break the tie between them, because the Energy Model
7748  * only includes active power costs. With this model, if we assume that
7749  * frequency requests follow utilization (e.g. using schedutil), the CPU with
7750  * the maximum spare capacity in a performance domain is guaranteed to be among
7751  * the best candidates of the performance domain.
7752  *
7753  * In practice, it could be preferable from an energy standpoint to pack
7754  * small tasks on a CPU in order to let other CPUs go in deeper idle states,
7755  * but that could also hurt our chances to go cluster idle, and we have no
7756  * ways to tell with the current Energy Model if this is actually a good
7757  * idea or not. So, find_energy_efficient_cpu() basically favors
7758  * cluster-packing, and spreading inside a cluster. That should at least be
7759  * a good thing for latency, and this is consistent with the idea that most
7760  * of the energy savings of EAS come from the asymmetry of the system, and
7761  * not so much from breaking the tie between identical CPUs. That's also the
7762  * reason why EAS is enabled in the topology code only for systems where
7763  * SD_ASYM_CPUCAPACITY is set.
7764  *
7765  * NOTE: Forkees are not accepted in the energy-aware wake-up path because
7766  * they don't have any useful utilization data yet and it's not possible to
7767  * forecast their impact on energy consumption. Consequently, they will be
7768  * placed by find_idlest_cpu() on the least loaded CPU, which might turn out
7769  * to be energy-inefficient in some use-cases. The alternative would be to
7770  * bias new tasks towards specific types of CPUs first, or to try to infer
7771  * their util_avg from the parent task, but those heuristics could hurt
7772  * other use-cases too. So, until someone finds a better way to solve this,
7773  * let's keep things simple by re-using the existing slow path.
7774  */
7775 static int find_energy_efficient_cpu(struct task_struct *p, int prev_cpu)
7776 {
7777         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_rq_mask);
7778         unsigned long prev_delta = ULONG_MAX, best_delta = ULONG_MAX;
7779         unsigned long p_util_min = uclamp_is_used() ? uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MIN) : 0;
7780         unsigned long p_util_max = uclamp_is_used() ? uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MAX) : 1024;
7781         struct root_domain *rd = this_rq()->rd;
7782         int cpu, best_energy_cpu, target = -1;
7783         int prev_fits = -1, best_fits = -1;
7784         unsigned long best_thermal_cap = 0;
7785         unsigned long prev_thermal_cap = 0;
7786         struct sched_domain *sd;
7787         struct perf_domain *pd;
7788         struct energy_env eenv;
7789
7790         rcu_read_lock();
7791         pd = rcu_dereference(rd->pd);
7792         if (!pd || READ_ONCE(rd->overutilized))
7793                 goto unlock;
7794
7795         /*
7796          * Energy-aware wake-up happens on the lowest sched_domain starting
7797          * from sd_asym_cpucapacity spanning over this_cpu and prev_cpu.
7798          */
7799         sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_asym_cpucapacity));
7800         while (sd && !cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(sd)))
7801                 sd = sd->parent;
7802         if (!sd)
7803                 goto unlock;
7804
7805         target = prev_cpu;
7806
7807         sync_entity_load_avg(&p->se);
7808         if (!task_util_est(p) && p_util_min == 0)
7809                 goto unlock;
7810
7811         eenv_task_busy_time(&eenv, p, prev_cpu);
7812
7813         for (; pd; pd = pd->next) {
7814                 unsigned long util_min = p_util_min, util_max = p_util_max;
7815                 unsigned long cpu_cap, cpu_thermal_cap, util;
7816                 long prev_spare_cap = -1, max_spare_cap = -1;
7817                 unsigned long rq_util_min, rq_util_max;
7818                 unsigned long cur_delta, base_energy;
7819                 int max_spare_cap_cpu = -1;
7820                 int fits, max_fits = -1;
7821
7822                 cpumask_and(cpus, perf_domain_span(pd), cpu_online_mask);
7823
7824                 if (cpumask_empty(cpus))
7825                         continue;
7826
7827                 /* Account thermal pressure for the energy estimation */
7828                 cpu = cpumask_first(cpus);
7829                 cpu_thermal_cap = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
7830                 cpu_thermal_cap -= arch_scale_thermal_pressure(cpu);
7831
7832                 eenv.cpu_cap = cpu_thermal_cap;
7833                 eenv.pd_cap = 0;
7834
7835                 for_each_cpu(cpu, cpus) {
7836                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7837
7838                         eenv.pd_cap += cpu_thermal_cap;
7839
7840                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, sched_domain_span(sd)))
7841                                 continue;
7842
7843                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
7844                                 continue;
7845
7846                         util = cpu_util(cpu, p, cpu, 0);
7847                         cpu_cap = capacity_of(cpu);
7848
7849                         /*
7850                          * Skip CPUs that cannot satisfy the capacity request.
7851                          * IOW, placing the task there would make the CPU
7852                          * overutilized. Take uclamp into account to see how
7853                          * much capacity we can get out of the CPU; this is
7854                          * aligned with sched_cpu_util().
7855                          */
7856                         if (uclamp_is_used() && !uclamp_rq_is_idle(rq)) {
7857                                 /*
7858                                  * Open code uclamp_rq_util_with() except for
7859                                  * the clamp() part. Ie: apply max aggregation
7860                                  * only. util_fits_cpu() logic requires to
7861                                  * operate on non clamped util but must use the
7862                                  * max-aggregated uclamp_{min, max}.
7863                                  */
7864                                 rq_util_min = uclamp_rq_get(rq, UCLAMP_MIN);
7865                                 rq_util_max = uclamp_rq_get(rq, UCLAMP_MAX);
7866
7867                                 util_min = max(rq_util_min, p_util_min);
7868                                 util_max = max(rq_util_max, p_util_max);
7869                         }
7870
7871                         fits = util_fits_cpu(util, util_min, util_max, cpu);
7872                         if (!fits)
7873                                 continue;
7874
7875                         lsub_positive(&cpu_cap, util);
7876
7877                         if (cpu == prev_cpu) {
7878                                 /* Always use prev_cpu as a candidate. */
7879                                 prev_spare_cap = cpu_cap;
7880                                 prev_fits = fits;
7881                         } else if ((fits > max_fits) ||
7882                                    ((fits == max_fits) && ((long)cpu_cap > max_spare_cap))) {
7883                                 /*
7884                                  * Find the CPU with the maximum spare capacity
7885                                  * among the remaining CPUs in the performance
7886                                  * domain.
7887                                  */
7888                                 max_spare_cap = cpu_cap;
7889                                 max_spare_cap_cpu = cpu;
7890                                 max_fits = fits;
7891                         }
7892                 }
7893
7894                 if (max_spare_cap_cpu < 0 && prev_spare_cap < 0)
7895                         continue;
7896
7897                 eenv_pd_busy_time(&eenv, cpus, p);
7898                 /* Compute the 'base' energy of the pd, without @p */
7899                 base_energy = compute_energy(&eenv, pd, cpus, p, -1);
7900
7901                 /* Evaluate the energy impact of using prev_cpu. */
7902                 if (prev_spare_cap > -1) {
7903                         prev_delta = compute_energy(&eenv, pd, cpus, p,
7904                                                     prev_cpu);
7905                         /* CPU utilization has changed */
7906                         if (prev_delta < base_energy)
7907                                 goto unlock;
7908                         prev_delta -= base_energy;
7909                         prev_thermal_cap = cpu_thermal_cap;
7910                         best_delta = min(best_delta, prev_delta);
7911                 }
7912
7913                 /* Evaluate the energy impact of using max_spare_cap_cpu. */
7914                 if (max_spare_cap_cpu >= 0 && max_spare_cap > prev_spare_cap) {
7915                         /* Current best energy cpu fits better */
7916                         if (max_fits < best_fits)
7917                                 continue;
7918
7919                         /*
7920                          * Both don't fit performance hint (i.e. uclamp_min)
7921                          * but best energy cpu has better capacity.
7922                          */
7923                         if ((max_fits < 0) &&
7924                             (cpu_thermal_cap <= best_thermal_cap))
7925                                 continue;
7926
7927                         cur_delta = compute_energy(&eenv, pd, cpus, p,
7928                                                    max_spare_cap_cpu);
7929                         /* CPU utilization has changed */
7930                         if (cur_delta < base_energy)
7931                                 goto unlock;
7932                         cur_delta -= base_energy;
7933
7934                         /*
7935                          * Both fit for the task but best energy cpu has lower
7936                          * energy impact.
7937                          */
7938                         if ((max_fits > 0) && (best_fits > 0) &&
7939                             (cur_delta >= best_delta))
7940                                 continue;
7941
7942                         best_delta = cur_delta;
7943                         best_energy_cpu = max_spare_cap_cpu;
7944                         best_fits = max_fits;
7945                         best_thermal_cap = cpu_thermal_cap;
7946                 }
7947         }
7948         rcu_read_unlock();
7949
7950         if ((best_fits > prev_fits) ||
7951             ((best_fits > 0) && (best_delta < prev_delta)) ||
7952             ((best_fits < 0) && (best_thermal_cap > prev_thermal_cap)))
7953                 target = best_energy_cpu;
7954
7955         return target;
7956
7957 unlock:
7958         rcu_read_unlock();
7959
7960         return target;
7961 }
7962
7963 /*
7964  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
7965  * that have the relevant SD flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
7966  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
7967  *
7968  * Balances load by selecting the idlest CPU in the idlest group, or under
7969  * certain conditions an idle sibling CPU if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
7970  *
7971  * Returns the target CPU number.
7972  */
7973 static int
7974 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int wake_flags)
7975 {
7976         int sync = (wake_flags & WF_SYNC) && !(current->flags & PF_EXITING);
7977         struct sched_domain *tmp, *sd = NULL;
7978         int cpu = smp_processor_id();
7979         int new_cpu = prev_cpu;
7980         int want_affine = 0;
7981         /* SD_flags and WF_flags share the first nibble */
7982         int sd_flag = wake_flags & 0xF;
7983
7984         /*
7985          * required for stable ->cpus_allowed
7986          */
7987         lockdep_assert_held(&p->pi_lock);
7988         if (wake_flags & WF_TTWU) {
7989                 record_wakee(p);
7990
7991                 if ((wake_flags & WF_CURRENT_CPU) &&
7992                     cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
7993                         return cpu;
7994
7995                 if (sched_energy_enabled()) {
7996                         new_cpu = find_energy_efficient_cpu(p, prev_cpu);
7997                         if (new_cpu >= 0)
7998                                 return new_cpu;
7999                         new_cpu = prev_cpu;
8000                 }
8001
8002                 want_affine = !wake_wide(p) && cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr);
8003         }
8004
8005         rcu_read_lock();
8006         for_each_domain(cpu, tmp) {
8007                 /*
8008                  * If both 'cpu' and 'prev_cpu' are part of this domain,
8009                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
8010                  */
8011                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
8012                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
8013                         if (cpu != prev_cpu)
8014                                 new_cpu = wake_affine(tmp, p, cpu, prev_cpu, sync);
8015
8016                         sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
8017                         break;
8018                 }
8019
8020                 /*
8021                  * Usually only true for WF_EXEC and WF_FORK, as sched_domains
8022                  * usually do not have SD_BALANCE_WAKE set. That means wakeup
8023                  * will usually go to the fast path.
8024                  */
8025                 if (tmp->flags & sd_flag)
8026                         sd = tmp;
8027                 else if (!want_affine)
8028                         break;
8029         }
8030
8031         if (unlikely(sd)) {
8032                 /* Slow path */
8033                 new_cpu = find_idlest_cpu(sd, p, cpu, prev_cpu, sd_flag);
8034         } else if (wake_flags & WF_TTWU) { /* XXX always ? */
8035                 /* Fast path */
8036                 new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
8037         }
8038         rcu_read_unlock();
8039
8040         return new_cpu;
8041 }
8042
8043 /*
8044  * Called immediately before a task is migrated to a new CPU; task_cpu(p) and
8045  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
8046  * previous CPU. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
8047  */
8048 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p, int new_cpu)
8049 {
8050         struct sched_entity *se = &p->se;
8051
8052         if (!task_on_rq_migrating(p)) {
8053                 remove_entity_load_avg(se);
8054
8055                 /*
8056                  * Here, the task's PELT values have been updated according to
8057                  * the current rq's clock. But if that clock hasn't been
8058                  * updated in a while, a substantial idle time will be missed,
8059                  * leading to an inflation after wake-up on the new rq.
8060                  *
8061                  * Estimate the missing time from the cfs_rq last_update_time
8062                  * and update sched_avg to improve the PELT continuity after
8063                  * migration.
8064                  */
8065                 migrate_se_pelt_lag(se);
8066         }
8067
8068         /* Tell new CPU we are migrated */
8069         se->avg.last_update_time = 0;
8070
8071         update_scan_period(p, new_cpu);
8072 }
8073
8074 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
8075 {
8076         remove_entity_load_avg(&p->se);
8077 }
8078
8079 static int
8080 balance_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
8081 {
8082         if (rq->nr_running)
8083                 return 1;
8084
8085         return newidle_balance(rq, rf) != 0;
8086 }
8087 #endif /* CONFIG_SMP */
8088
8089 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
8090 {
8091         for_each_sched_entity(se) {
8092                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
8093                         return;
8094                 if (se_is_idle(se))
8095                         return;
8096                 cfs_rq_of(se)->next = se;
8097         }
8098 }
8099
8100 /*
8101  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
8102  */
8103 static void check_preempt_wakeup_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
8104 {
8105         struct task_struct *curr = rq->curr;
8106         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
8107         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
8108         int next_buddy_marked = 0;
8109         int cse_is_idle, pse_is_idle;
8110
8111         if (unlikely(se == pse))
8112                 return;
8113
8114         /*
8115          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
8116          * unconditionally wakeup_preempt() after an enqueue (which may have
8117          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
8118          * next-buddy nomination below.
8119          */
8120         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
8121                 return;
8122
8123         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && !(wake_flags & WF_FORK)) {
8124                 set_next_buddy(pse);
8125                 next_buddy_marked = 1;
8126         }
8127
8128         /*
8129          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
8130          * wake up path.
8131          *
8132          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
8133          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
8134          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
8135          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
8136          * below.
8137          */
8138         if (test_tsk_need_resched(curr))
8139                 return;
8140
8141         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
8142         if (unlikely(task_has_idle_policy(curr)) &&
8143             likely(!task_has_idle_policy(p)))
8144                 goto preempt;
8145
8146         /*
8147          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
8148          * is driven by the tick):
8149          */
8150         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
8151                 return;
8152
8153         find_matching_se(&se, &pse);
8154         WARN_ON_ONCE(!pse);
8155
8156         cse_is_idle = se_is_idle(se);
8157         pse_is_idle = se_is_idle(pse);
8158
8159         /*
8160          * Preempt an idle group in favor of a non-idle group (and don't preempt
8161          * in the inverse case).
8162          */
8163         if (cse_is_idle && !pse_is_idle)
8164                 goto preempt;
8165         if (cse_is_idle != pse_is_idle)
8166                 return;
8167
8168         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8169         update_curr(cfs_rq);
8170
8171         /*
8172          * XXX pick_eevdf(cfs_rq) != se ?
8173          */
8174         if (pick_eevdf(cfs_rq) == pse)
8175                 goto preempt;
8176
8177         return;
8178
8179 preempt:
8180         resched_curr(rq);
8181 }
8182
8183 #ifdef CONFIG_SMP
8184 static struct task_struct *pick_task_fair(struct rq *rq)
8185 {
8186         struct sched_entity *se;
8187         struct cfs_rq *cfs_rq;
8188
8189 again:
8190         cfs_rq = &rq->cfs;
8191         if (!cfs_rq->nr_running)
8192                 return NULL;
8193
8194         do {
8195                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
8196
8197                 /* When we pick for a remote RQ, we'll not have done put_prev_entity() */
8198                 if (curr) {
8199                         if (curr->on_rq)
8200                                 update_curr(cfs_rq);
8201                         else
8202                                 curr = NULL;
8203
8204                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
8205                                 goto again;
8206                 }
8207
8208                 se = pick_next_entity(cfs_rq);
8209                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
8210         } while (cfs_rq);
8211
8212         return task_of(se);
8213 }
8214 #endif
8215
8216 struct task_struct *
8217 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
8218 {
8219         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
8220         struct sched_entity *se;
8221         struct task_struct *p;
8222         int new_tasks;
8223
8224 again:
8225         if (!sched_fair_runnable(rq))
8226                 goto idle;
8227
8228 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8229         if (!prev || prev->sched_class != &fair_sched_class)
8230                 goto simple;
8231
8232         /*
8233          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
8234          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
8235          *
8236          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
8237          * hierarchy, only change the part that actually changes.
8238          */
8239
8240         do {
8241                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
8242
8243                 /*
8244                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
8245                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
8246                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
8247                  * forget we've ever seen it.
8248                  */
8249                 if (curr) {
8250                         if (curr->on_rq)
8251                                 update_curr(cfs_rq);
8252                         else
8253                                 curr = NULL;
8254
8255                         /*
8256                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
8257                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
8258                          * Therefore the nr_running test will indeed
8259                          * be correct.
8260                          */
8261                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq))) {
8262                                 cfs_rq = &rq->cfs;
8263
8264                                 if (!cfs_rq->nr_running)
8265                                         goto idle;
8266
8267                                 goto simple;
8268                         }
8269                 }
8270
8271                 se = pick_next_entity(cfs_rq);
8272                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
8273         } while (cfs_rq);
8274
8275         p = task_of(se);
8276
8277         /*
8278          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
8279          * is a different task than we started out with, try and touch the
8280          * least amount of cfs_rqs.
8281          */
8282         if (prev != p) {
8283                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
8284
8285                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
8286                         int se_depth = se->depth;
8287                         int pse_depth = pse->depth;
8288
8289                         if (se_depth <= pse_depth) {
8290                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
8291                                 pse = parent_entity(pse);
8292                         }
8293                         if (se_depth >= pse_depth) {
8294                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
8295                                 se = parent_entity(se);
8296                         }
8297                 }
8298
8299                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
8300                 set_next_entity(cfs_rq, se);
8301         }
8302
8303         goto done;
8304 simple:
8305 #endif
8306         if (prev)
8307                 put_prev_task(rq, prev);
8308
8309         do {
8310                 se = pick_next_entity(cfs_rq);
8311                 set_next_entity(cfs_rq, se);
8312                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
8313         } while (cfs_rq);
8314
8315         p = task_of(se);
8316
8317 done: __maybe_unused;
8318 #ifdef CONFIG_SMP
8319         /*
8320          * Move the next running task to the front of
8321          * the list, so our cfs_tasks list becomes MRU
8322          * one.
8323          */
8324         list_move(&p->se.group_node, &rq->cfs_tasks);
8325 #endif
8326
8327         if (hrtick_enabled_fair(rq))
8328                 hrtick_start_fair(rq, p);
8329
8330         update_misfit_status(p, rq);
8331         sched_fair_update_stop_tick(rq, p);
8332
8333         return p;
8334
8335 idle:
8336         if (!rf)
8337                 return NULL;
8338
8339         new_tasks = newidle_balance(rq, rf);
8340
8341         /*
8342          * Because newidle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
8343          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
8344          * must re-start the pick_next_entity() loop.
8345          */
8346         if (new_tasks < 0)
8347                 return RETRY_TASK;
8348
8349         if (new_tasks > 0)
8350                 goto again;
8351
8352         /*
8353          * rq is about to be idle, check if we need to update the
8354          * lost_idle_time of clock_pelt
8355          */
8356         update_idle_rq_clock_pelt(rq);
8357
8358         return NULL;
8359 }
8360
8361 static struct task_struct *__pick_next_task_fair(struct rq *rq)
8362 {
8363         return pick_next_task_fair(rq, NULL, NULL);
8364 }
8365
8366 /*
8367  * Account for a descheduled task:
8368  */
8369 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
8370 {
8371         struct sched_entity *se = &prev->se;
8372         struct cfs_rq *cfs_rq;
8373
8374         for_each_sched_entity(se) {
8375                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8376                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
8377         }
8378 }
8379
8380 /*
8381  * sched_yield() is very simple
8382  */
8383 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
8384 {
8385         struct task_struct *curr = rq->curr;
8386         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
8387         struct sched_entity *se = &curr->se;
8388
8389         /*
8390          * Are we the only task in the tree?
8391          */
8392         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
8393                 return;
8394
8395         clear_buddies(cfs_rq, se);
8396
8397         update_rq_clock(rq);
8398         /*
8399          * Update run-time statistics of the 'current'.
8400          */
8401         update_curr(cfs_rq);
8402         /*
8403          * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
8404          * so we don't do microscopic update in schedule()
8405          * and double the fastpath cost.
8406          */
8407         rq_clock_skip_update(rq);
8408
8409         se->deadline += calc_delta_fair(se->slice, se);
8410 }
8411
8412 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8413 {
8414         struct sched_entity *se = &p->se;
8415
8416         /* throttled hierarchies are not runnable */
8417         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
8418                 return false;
8419
8420         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
8421         set_next_buddy(se);
8422
8423         yield_task_fair(rq);
8424
8425         return true;
8426 }
8427
8428 #ifdef CONFIG_SMP
8429 /**************************************************
8430  * Fair scheduling class load-balancing methods.
8431  *
8432  * BASICS
8433  *
8434  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
8435  * per-CPU scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
8436  * time to each task. This is expressed in the following equation:
8437  *
8438  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
8439  *
8440  * Where W_i,n is the n-th weight average for CPU i. The instantaneous weight
8441  * W_i,0 is defined as:
8442  *
8443  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
8444  *
8445  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on CPU i. This weight
8446  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
8447  *
8448  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
8449  * weight:
8450  *
8451  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
8452  *
8453  * C_i is the compute capacity of CPU i, typically it is the
8454  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
8455  * can also include other factors [XXX].
8456  *
8457  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
8458  * directly from (1):
8459  *
8460  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
8461  *
8462  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
8463  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
8464  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
8465  *
8466  * [XXX expand on:
8467  *     - infeasible weights;
8468  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
8469  *
8470  *
8471  * SCHED DOMAINS
8472  *
8473  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
8474  * for all i,j solution, we create a tree of CPUs that follows the hardware
8475  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
8476  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of CPUs going up the
8477  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
8478  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of CPUs in
8479  * the groups.
8480  *
8481  * This yields:
8482  *
8483  *     log_2 n     1     n
8484  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
8485  *     i = 0      2^i   2^i
8486  *                               `- size of each group
8487  *         |         |     `- number of CPUs doing load-balance
8488  *         |         `- freq
8489  *         `- sum over all levels
8490  *
8491  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
8492  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
8493  *
8494  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
8495  * to every other CPU in at most O(log n) steps:
8496  *
8497  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
8498  *
8499  *             log_2 n
8500  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
8501  *             k = 0
8502  *
8503  * And you'll find that:
8504  *
8505  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
8506  *
8507  * Showing there's indeed a path between every CPU in at most O(log n) steps.
8508  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
8509  * of:
8510  *
8511  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
8512  *
8513  *
8514  * WORK CONSERVING
8515  *
8516  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
8517  * balancing is more aggressive and has the newly idle CPU iterate up the domain
8518  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
8519  *
8520  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
8521  * time.
8522  *
8523  * [XXX more?]
8524  *
8525  *
8526  * CGROUPS
8527  *
8528  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
8529  *
8530  *                                s_k,i
8531  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
8532  *                                 S_k
8533  *
8534  * Where
8535  *
8536  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
8537  *
8538  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on CPU i.
8539  *
8540  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
8541  * property.
8542  *
8543  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
8544  *      rewrite all of this once again.]
8545  */
8546
8547 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
8548
8549 enum fbq_type { regular, remote, all };
8550
8551 /*
8552  * 'group_type' describes the group of CPUs at the moment of load balancing.
8553  *
8554  * The enum is ordered by pulling priority, with the group with lowest priority
8555  * first so the group_type can simply be compared when selecting the busiest
8556  * group. See update_sd_pick_busiest().
8557  */
8558 enum group_type {
8559         /* The group has spare capacity that can be used to run more tasks.  */
8560         group_has_spare = 0,
8561         /*
8562          * The group is fully used and the tasks don't compete for more CPU
8563          * cycles. Nevertheless, some tasks might wait before running.
8564          */
8565         group_fully_busy,
8566         /*
8567          * One task doesn't fit with CPU's capacity and must be migrated to a
8568          * more powerful CPU.
8569          */
8570         group_misfit_task,
8571         /*
8572          * Balance SMT group that's fully busy. Can benefit from migration
8573          * a task on SMT with busy sibling to another CPU on idle core.
8574          */
8575         group_smt_balance,
8576         /*
8577          * SD_ASYM_PACKING only: One local CPU with higher capacity is available,
8578          * and the task should be migrated to it instead of running on the
8579          * current CPU.
8580          */
8581         group_asym_packing,
8582         /*
8583          * The tasks' affinity constraints previously prevented the scheduler
8584          * from balancing the load across the system.
8585          */
8586         group_imbalanced,
8587         /*
8588          * The CPU is overloaded and can't provide expected CPU cycles to all
8589          * tasks.
8590          */
8591         group_overloaded
8592 };
8593
8594 enum migration_type {
8595         migrate_load = 0,
8596         migrate_util,
8597         migrate_task,
8598         migrate_misfit
8599 };
8600
8601 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
8602 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
8603 #define LBF_DST_PINNED  0x04
8604 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
8605 #define LBF_ACTIVE_LB   0x10
8606
8607 struct lb_env {
8608         struct sched_domain     *sd;
8609
8610         struct rq               *src_rq;
8611         int                     src_cpu;
8612
8613         int                     dst_cpu;
8614         struct rq               *dst_rq;
8615
8616         struct cpumask          *dst_grpmask;
8617         int                     new_dst_cpu;
8618         enum cpu_idle_type      idle;
8619         long                    imbalance;
8620         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
8621         struct cpumask          *cpus;
8622
8623         unsigned int            flags;
8624
8625         unsigned int            loop;
8626         unsigned int            loop_break;
8627         unsigned int            loop_max;
8628
8629         enum fbq_type           fbq_type;
8630         enum migration_type     migration_type;
8631         struct list_head        tasks;
8632 };
8633
8634 /*
8635  * Is this task likely cache-hot:
8636  */
8637 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
8638 {
8639         s64 delta;
8640
8641         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
8642
8643         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
8644                 return 0;
8645
8646         if (unlikely(task_has_idle_policy(p)))
8647                 return 0;
8648
8649         /* SMT siblings share cache */
8650         if (env->sd->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY)
8651                 return 0;
8652
8653         /*
8654          * Buddy candidates are cache hot:
8655          */
8656         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
8657             (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next))
8658                 return 1;
8659
8660         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
8661                 return 1;
8662
8663         /*
8664          * Don't migrate task if the task's cookie does not match
8665          * with the destination CPU's core cookie.
8666          */
8667         if (!sched_core_cookie_match(cpu_rq(env->dst_cpu), p))
8668                 return 1;
8669
8670         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
8671                 return 0;
8672
8673         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
8674
8675         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
8676 }
8677
8678 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8679 /*
8680  * Returns 1, if task migration degrades locality
8681  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
8682  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
8683  */
8684 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
8685 {
8686         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
8687         unsigned long src_weight, dst_weight;
8688         int src_nid, dst_nid, dist;
8689
8690         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
8691                 return -1;
8692
8693         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
8694                 return -1;
8695
8696         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
8697         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
8698
8699         if (src_nid == dst_nid)
8700                 return -1;
8701
8702         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
8703         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
8704                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
8705                         return 1;
8706                 else
8707                         return -1;
8708         }
8709
8710         /* Encourage migration to the preferred node. */
8711         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
8712                 return 0;
8713
8714         /* Leaving a core idle is often worse than degrading locality. */
8715         if (env->idle == CPU_IDLE)
8716                 return -1;
8717
8718         dist = node_distance(src_nid, dst_nid);
8719         if (numa_group) {
8720                 src_weight = group_weight(p, src_nid, dist);
8721                 dst_weight = group_weight(p, dst_nid, dist);
8722         } else {
8723                 src_weight = task_weight(p, src_nid, dist);
8724                 dst_weight = task_weight(p, dst_nid, dist);
8725         }
8726
8727         return dst_weight < src_weight;
8728 }
8729
8730 #else
8731 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
8732                                              struct lb_env *env)
8733 {
8734         return -1;
8735 }
8736 #endif
8737
8738 /*
8739  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
8740  */
8741 static
8742 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
8743 {
8744         int tsk_cache_hot;
8745
8746         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
8747
8748         /*
8749          * We do not migrate tasks that are:
8750          * 1) throttled_lb_pair, or
8751          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_ptr, or
8752          * 3) running (obviously), or
8753          * 4) are cache-hot on their current CPU.
8754          */
8755         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
8756                 return 0;
8757
8758         /* Disregard pcpu kthreads; they are where they need to be. */
8759         if (kthread_is_per_cpu(p))
8760                 return 0;
8761
8762         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, p->cpus_ptr)) {
8763                 int cpu;
8764
8765                 schedstat_inc(p->stats.nr_failed_migrations_affine);
8766
8767                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
8768
8769                 /*
8770                  * Remember if this task can be migrated to any other CPU in
8771                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
8772                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
8773                  *
8774                  * Avoid computing new_dst_cpu
8775                  * - for NEWLY_IDLE
8776                  * - if we have already computed one in current iteration
8777                  * - if it's an active balance
8778                  */
8779                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE ||
8780                     env->flags & (LBF_DST_PINNED | LBF_ACTIVE_LB))
8781                         return 0;
8782
8783                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs: */
8784                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
8785                         if (cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr)) {
8786                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
8787                                 env->new_dst_cpu = cpu;
8788                                 break;
8789                         }
8790                 }
8791
8792                 return 0;
8793         }
8794
8795         /* Record that we found at least one task that could run on dst_cpu */
8796         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
8797
8798         if (task_on_cpu(env->src_rq, p)) {
8799                 schedstat_inc(p->stats.nr_failed_migrations_running);
8800                 return 0;
8801         }
8802
8803         /*
8804          * Aggressive migration if:
8805          * 1) active balance
8806          * 2) destination numa is preferred
8807          * 3) task is cache cold, or
8808          * 4) too many balance attempts have failed.
8809          */
8810         if (env->flags & LBF_ACTIVE_LB)
8811                 return 1;
8812
8813         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
8814         if (tsk_cache_hot == -1)
8815                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
8816
8817         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
8818             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
8819                 if (tsk_cache_hot == 1) {
8820                         schedstat_inc(env->sd->lb_hot_gained[env->idle]);
8821                         schedstat_inc(p->stats.nr_forced_migrations);
8822                 }
8823                 return 1;
8824         }
8825
8826         schedstat_inc(p->stats.nr_failed_migrations_hot);
8827         return 0;
8828 }
8829
8830 /*
8831  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
8832  */
8833 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
8834 {
8835         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
8836
8837         deactivate_task(env->src_rq, p, DEQUEUE_NOCLOCK);
8838         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
8839 }
8840
8841 /*
8842  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
8843  * part of active balancing operations within "domain".
8844  *
8845  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
8846  */
8847 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
8848 {
8849         struct task_struct *p;
8850
8851         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
8852
8853         list_for_each_entry_reverse(p,
8854                         &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
8855                 if (!can_migrate_task(p, env))
8856                         continue;
8857
8858                 detach_task(p, env);
8859
8860                 /*
8861                  * Right now, this is only the second place where
8862                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
8863                  * so we can safely collect stats here rather than
8864                  * inside detach_tasks().
8865                  */
8866                 schedstat_inc(env->sd->lb_gained[env->idle]);
8867                 return p;
8868         }
8869         return NULL;
8870 }
8871
8872 /*
8873  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance load/util/tasks from
8874  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
8875  *
8876  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
8877  */
8878 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
8879 {
8880         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
8881         unsigned long util, load;
8882         struct task_struct *p;
8883         int detached = 0;
8884
8885         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
8886
8887         /*
8888          * Source run queue has been emptied by another CPU, clear
8889          * LBF_ALL_PINNED flag as we will not test any task.
8890          */
8891         if (env->src_rq->nr_running <= 1) {
8892                 env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
8893                 return 0;
8894         }
8895
8896         if (env->imbalance <= 0)
8897                 return 0;
8898
8899         while (!list_empty(tasks)) {
8900                 /*
8901                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
8902                  * which could at worst lead to a livelock crash.
8903                  */
8904                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
8905                         break;
8906
8907                 env->loop++;
8908                 /*
8909                  * We've more or less seen every task there is, call it quits
8910                  * unless we haven't found any movable task yet.
8911                  */
8912                 if (env->loop > env->loop_max &&
8913                     !(env->flags & LBF_ALL_PINNED))
8914                         break;
8915
8916                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
8917                 if (env->loop > env->loop_break) {
8918                         env->loop_break += SCHED_NR_MIGRATE_BREAK;
8919                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
8920                         break;
8921                 }
8922
8923                 p = list_last_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
8924
8925                 if (!can_migrate_task(p, env))
8926                         goto next;
8927
8928                 switch (env->migration_type) {
8929                 case migrate_load:
8930                         /*
8931                          * Depending of the number of CPUs and tasks and the
8932                          * cgroup hierarchy, task_h_load() can return a null
8933                          * value. Make sure that env->imbalance decreases
8934                          * otherwise detach_tasks() will stop only after
8935                          * detaching up to loop_max tasks.
8936                          */
8937                         load = max_t(unsigned long, task_h_load(p), 1);
8938
8939                         if (sched_feat(LB_MIN) &&
8940                             load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
8941                                 goto next;
8942
8943                         /*
8944                          * Make sure that we don't migrate too much load.
8945                          * Nevertheless, let relax the constraint if
8946                          * scheduler fails to find a good waiting task to
8947                          * migrate.
8948                          */
8949                         if (shr_bound(load, env->sd->nr_balance_failed) > env->imbalance)
8950                                 goto next;
8951
8952                         env->imbalance -= load;
8953                         break;
8954
8955                 case migrate_util:
8956                         util = task_util_est(p);
8957
8958                         if (util > env->imbalance)
8959                                 goto next;
8960
8961                         env->imbalance -= util;
8962                         break;
8963
8964                 case migrate_task:
8965                         env->imbalance--;
8966                         break;
8967
8968                 case migrate_misfit:
8969                         /* This is not a misfit task */
8970                         if (task_fits_cpu(p, env->src_cpu))
8971                                 goto next;
8972
8973                         env->imbalance = 0;
8974                         break;
8975                 }
8976
8977                 detach_task(p, env);
8978                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
8979
8980                 detached++;
8981
8982 #ifdef CONFIG_PREEMPTION
8983                 /*
8984                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
8985                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
8986                  * the critical section.
8987                  */
8988                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
8989                         break;
8990 #endif
8991
8992                 /*
8993                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
8994                  * load/util/tasks.
8995                  */
8996                 if (env->imbalance <= 0)
8997                         break;
8998
8999                 continue;
9000 next:
9001                 list_move(&p->se.group_node, tasks);
9002         }
9003
9004         /*
9005          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
9006          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
9007          * than inside detach_one_task().
9008          */
9009         schedstat_add(env->sd->lb_gained[env->idle], detached);
9010
9011         return detached;
9012 }
9013
9014 /*
9015  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
9016  */
9017 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
9018 {
9019         lockdep_assert_rq_held(rq);
9020
9021         WARN_ON_ONCE(task_rq(p) != rq);
9022         activate_task(rq, p, ENQUEUE_NOCLOCK);
9023         wakeup_preempt(rq, p, 0);
9024 }
9025
9026 /*
9027  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
9028  * its new rq.
9029  */
9030 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
9031 {
9032         struct rq_flags rf;
9033
9034         rq_lock(rq, &rf);
9035         update_rq_clock(rq);
9036         attach_task(rq, p);
9037         rq_unlock(rq, &rf);
9038 }
9039
9040 /*
9041  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
9042  * new rq.
9043  */
9044 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
9045 {
9046         struct list_head *tasks = &env->tasks;
9047         struct task_struct *p;
9048         struct rq_flags rf;
9049
9050         rq_lock(env->dst_rq, &rf);
9051         update_rq_clock(env->dst_rq);
9052
9053         while (!list_empty(tasks)) {
9054                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
9055                 list_del_init(&p->se.group_node);
9056
9057                 attach_task(env->dst_rq, p);
9058         }
9059
9060         rq_unlock(env->dst_rq, &rf);
9061 }
9062
9063 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9064 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq)
9065 {
9066         if (cfs_rq->avg.load_avg)
9067                 return true;
9068
9069         if (cfs_rq->avg.util_avg)
9070                 return true;
9071
9072         return false;
9073 }
9074
9075 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq)
9076 {
9077         if (READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg))
9078                 return true;
9079
9080         if (READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg))
9081                 return true;
9082
9083         if (thermal_load_avg(rq))
9084                 return true;
9085
9086 #ifdef CONFIG_HAVE_SCHED_AVG_IRQ
9087         if (READ_ONCE(rq->avg_irq.util_avg))
9088                 return true;
9089 #endif
9090
9091         return false;
9092 }
9093
9094 static inline void update_blocked_load_tick(struct rq *rq)
9095 {
9096         WRITE_ONCE(rq->last_blocked_load_update_tick, jiffies);
9097 }
9098
9099 static inline void update_blocked_load_status(struct rq *rq, bool has_blocked)
9100 {
9101         if (!has_blocked)
9102                 rq->has_blocked_load = 0;
9103 }
9104 #else
9105 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
9106 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq) { return false; }
9107 static inline void update_blocked_load_tick(struct rq *rq) {}
9108 static inline void update_blocked_load_status(struct rq *rq, bool has_blocked) {}
9109 #endif
9110
9111 static bool __update_blocked_others(struct rq *rq, bool *done)
9112 {
9113         const struct sched_class *curr_class;
9114         u64 now = rq_clock_pelt(rq);
9115         unsigned long thermal_pressure;
9116         bool decayed;
9117
9118         /*
9119          * update_load_avg() can call cpufreq_update_util(). Make sure that RT,
9120          * DL and IRQ signals have been updated before updating CFS.
9121          */
9122         curr_class = rq->curr->sched_class;
9123
9124         thermal_pressure = arch_scale_thermal_pressure(cpu_of(rq));
9125
9126         decayed = update_rt_rq_load_avg(now, rq, curr_class == &rt_sched_class) |
9127                   update_dl_rq_load_avg(now, rq, curr_class == &dl_sched_class) |
9128                   update_thermal_load_avg(rq_clock_thermal(rq), rq, thermal_pressure) |
9129                   update_irq_load_avg(rq, 0);
9130
9131         if (others_have_blocked(rq))
9132                 *done = false;
9133
9134         return decayed;
9135 }
9136
9137 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9138
9139 static bool __update_blocked_fair(struct rq *rq, bool *done)
9140 {
9141         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
9142         bool decayed = false;
9143         int cpu = cpu_of(rq);
9144
9145         /*
9146          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
9147          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
9148          */
9149         for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos) {
9150                 struct sched_entity *se;
9151
9152                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq)) {
9153                         update_tg_load_avg(cfs_rq);
9154
9155                         if (cfs_rq->nr_running == 0)
9156                                 update_idle_cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
9157
9158                         if (cfs_rq == &rq->cfs)
9159                                 decayed = true;
9160                 }
9161
9162                 /* Propagate pending load changes to the parent, if any: */
9163                 se = cfs_rq->tg->se[cpu];
9164                 if (se && !skip_blocked_update(se))
9165                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
9166
9167                 /*
9168                  * There can be a lot of idle CPU cgroups.  Don't let fully
9169                  * decayed cfs_rqs linger on the list.
9170                  */
9171                 if (cfs_rq_is_decayed(cfs_rq))
9172                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
9173
9174                 /* Don't need periodic decay once load/util_avg are null */
9175                 if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
9176                         *done = false;
9177         }
9178
9179         return decayed;
9180 }
9181
9182 /*
9183  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
9184  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
9185  * group is a fraction of its parents load.
9186  */
9187 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
9188 {
9189         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
9190         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
9191         unsigned long now = jiffies;
9192         unsigned long load;
9193
9194         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
9195                 return;
9196
9197         WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, NULL);
9198         for_each_sched_entity(se) {
9199                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9200                 WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, se);
9201                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
9202                         break;
9203         }
9204
9205         if (!se) {
9206                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
9207                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
9208         }
9209
9210         while ((se = READ_ONCE(cfs_rq->h_load_next)) != NULL) {
9211                 load = cfs_rq->h_load;
9212                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
9213                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
9214                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
9215                 cfs_rq->h_load = load;
9216                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
9217         }
9218 }
9219
9220 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
9221 {
9222         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
9223
9224         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
9225         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
9226                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
9227 }
9228 #else
9229 static bool __update_blocked_fair(struct rq *rq, bool *done)
9230 {
9231         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
9232         bool decayed;
9233
9234         decayed = update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq);
9235         if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
9236                 *done = false;
9237
9238         return decayed;
9239 }
9240
9241 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
9242 {
9243         return p->se.avg.load_avg;
9244 }
9245 #endif
9246
9247 static void update_blocked_averages(int cpu)
9248 {
9249         bool decayed = false, done = true;
9250         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9251         struct rq_flags rf;
9252
9253         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
9254         update_blocked_load_tick(rq);
9255         update_rq_clock(rq);
9256
9257         decayed |= __update_blocked_others(rq, &done);
9258         decayed |= __update_blocked_fair(rq, &done);
9259
9260         update_blocked_load_status(rq, !done);
9261         if (decayed)
9262                 cpufreq_update_util(rq, 0);
9263         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
9264 }
9265
9266 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
9267
9268 /*
9269  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
9270  */
9271 struct sg_lb_stats {
9272         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
9273         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
9274         unsigned long group_capacity;
9275         unsigned long group_util; /* Total utilization over the CPUs of the group */
9276         unsigned long group_runnable; /* Total runnable time over the CPUs of the group */
9277         unsigned int sum_nr_running; /* Nr of tasks running in the group */
9278         unsigned int sum_h_nr_running; /* Nr of CFS tasks running in the group */
9279         unsigned int idle_cpus;
9280         unsigned int group_weight;
9281         enum group_type group_type;
9282         unsigned int group_asym_packing; /* Tasks should be moved to preferred CPU */
9283         unsigned int group_smt_balance;  /* Task on busy SMT be moved */
9284         unsigned long group_misfit_task_load; /* A CPU has a task too big for its capacity */
9285 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9286         unsigned int nr_numa_running;
9287         unsigned int nr_preferred_running;
9288 #endif
9289 };
9290
9291 /*
9292  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
9293  *               during load balancing.
9294  */
9295 struct sd_lb_stats {
9296         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
9297         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
9298         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
9299         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
9300         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
9301         unsigned int prefer_sibling; /* tasks should go to sibling first */
9302
9303         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
9304         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
9305 };
9306
9307 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
9308 {
9309         /*
9310          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
9311          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
9312          * We must however set busiest_stat::group_type and
9313          * busiest_stat::idle_cpus to the worst busiest group because
9314          * update_sd_pick_busiest() reads these before assignment.
9315          */
9316         *sds = (struct sd_lb_stats){
9317                 .busiest = NULL,
9318                 .local = NULL,
9319                 .total_load = 0UL,
9320                 .total_capacity = 0UL,
9321                 .busiest_stat = {
9322                         .idle_cpus = UINT_MAX,
9323                         .group_type = group_has_spare,
9324                 },
9325         };
9326 }
9327
9328 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
9329 {
9330         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9331         unsigned long max = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
9332         unsigned long used, free;
9333         unsigned long irq;
9334
9335         irq = cpu_util_irq(rq);
9336
9337         if (unlikely(irq >= max))
9338                 return 1;
9339
9340         /*
9341          * avg_rt.util_avg and avg_dl.util_avg track binary signals
9342          * (running and not running) with weights 0 and 1024 respectively.
9343          * avg_thermal.load_avg tracks thermal pressure and the weighted
9344          * average uses the actual delta max capacity(load).
9345          */
9346         used = READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg);
9347         used += READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg);
9348         used += thermal_load_avg(rq);
9349
9350         if (unlikely(used >= max))
9351                 return 1;
9352
9353         free = max - used;
9354
9355         return scale_irq_capacity(free, irq, max);
9356 }
9357
9358 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
9359 {
9360         unsigned long capacity = scale_rt_capacity(cpu);
9361         struct sched_group *sdg = sd->groups;
9362
9363         if (!capacity)
9364                 capacity = 1;
9365
9366         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
9367         trace_sched_cpu_capacity_tp(cpu_rq(cpu));
9368
9369         sdg->sgc->capacity = capacity;
9370         sdg->sgc->min_capacity = capacity;
9371         sdg->sgc->max_capacity = capacity;
9372 }
9373
9374 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
9375 {
9376         struct sched_domain *child = sd->child;
9377         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
9378         unsigned long capacity, min_capacity, max_capacity;
9379         unsigned long interval;
9380
9381         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
9382         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
9383         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
9384
9385         if (!child) {
9386                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
9387                 return;
9388         }
9389
9390         capacity = 0;
9391         min_capacity = ULONG_MAX;
9392         max_capacity = 0;
9393
9394         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
9395                 /*
9396                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
9397                  * span the current group.
9398                  */
9399
9400                 for_each_cpu(cpu, sched_group_span(sdg)) {
9401                         unsigned long cpu_cap = capacity_of(cpu);
9402
9403                         capacity += cpu_cap;
9404                         min_capacity = min(cpu_cap, min_capacity);
9405                         max_capacity = max(cpu_cap, max_capacity);
9406                 }
9407         } else  {
9408                 /*
9409                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
9410                  * span the current group.
9411                  */
9412
9413                 group = child->groups;
9414                 do {
9415                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
9416
9417                         capacity += sgc->capacity;
9418                         min_capacity = min(sgc->min_capacity, min_capacity);
9419                         max_capacity = max(sgc->max_capacity, max_capacity);
9420                         group = group->next;
9421                 } while (group != child->groups);
9422         }
9423
9424         sdg->sgc->capacity = capacity;
9425         sdg->sgc->min_capacity = min_capacity;
9426         sdg->sgc->max_capacity = max_capacity;
9427 }
9428
9429 /*
9430  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
9431  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
9432  * Return true is the capacity is reduced
9433  */
9434 static inline int
9435 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
9436 {
9437         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
9438                                 (arch_scale_cpu_capacity(cpu_of(rq)) * 100));
9439 }
9440
9441 /*
9442  * Check whether a rq has a misfit task and if it looks like we can actually
9443  * help that task: we can migrate the task to a CPU of higher capacity, or
9444  * the task's current CPU is heavily pressured.
9445  */
9446 static inline int check_misfit_status(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
9447 {
9448         return rq->misfit_task_load &&
9449                 (arch_scale_cpu_capacity(rq->cpu) < rq->rd->max_cpu_capacity ||
9450                  check_cpu_capacity(rq, sd));
9451 }
9452
9453 /*
9454  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
9455  * groups is inadequate due to ->cpus_ptr constraints.
9456  *
9457  * Imagine a situation of two groups of 4 CPUs each and 4 tasks each with a
9458  * cpumask covering 1 CPU of the first group and 3 CPUs of the second group.
9459  * Something like:
9460  *
9461  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
9462  *              *     * * *
9463  *
9464  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
9465  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
9466  * cpu 3 and leave one of the CPUs in the second group unused.
9467  *
9468  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
9469  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
9470  * moving tasks due to affinity constraints.
9471  *
9472  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
9473  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
9474  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
9475  * to create an effective group imbalance.
9476  *
9477  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
9478  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
9479  * subtle and fragile situation.
9480  */
9481
9482 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
9483 {
9484         return group->sgc->imbalance;
9485 }
9486
9487 /*
9488  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
9489  * be used by some tasks.
9490  * We consider that a group has spare capacity if the number of task is
9491  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
9492  * available capacity for CFS tasks.
9493  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
9494  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
9495  * capacity in meaningful for the load balancer.
9496  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
9497  * any benefit for the load balance.
9498  */
9499 static inline bool
9500 group_has_capacity(unsigned int imbalance_pct, struct sg_lb_stats *sgs)
9501 {
9502         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
9503                 return true;
9504
9505         if ((sgs->group_capacity * imbalance_pct) <
9506                         (sgs->group_runnable * 100))
9507                 return false;
9508
9509         if ((sgs->group_capacity * 100) >
9510                         (sgs->group_util * imbalance_pct))
9511                 return true;
9512
9513         return false;
9514 }
9515
9516 /*
9517  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
9518  *  handle.
9519  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
9520  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
9521  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
9522  *  false.
9523  */
9524 static inline bool
9525 group_is_overloaded(unsigned int imbalance_pct, struct sg_lb_stats *sgs)
9526 {
9527         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
9528                 return false;
9529
9530         if ((sgs->group_capacity * 100) <
9531                         (sgs->group_util * imbalance_pct))
9532                 return true;
9533
9534         if ((sgs->group_capacity * imbalance_pct) <
9535                         (sgs->group_runnable * 100))
9536                 return true;
9537
9538         return false;
9539 }
9540
9541 static inline enum
9542 group_type group_classify(unsigned int imbalance_pct,
9543                           struct sched_group *group,
9544                           struct sg_lb_stats *sgs)
9545 {
9546         if (group_is_overloaded(imbalance_pct, sgs))
9547                 return group_overloaded;
9548
9549         if (sg_imbalanced(group))
9550                 return group_imbalanced;
9551
9552         if (sgs->group_asym_packing)
9553                 return group_asym_packing;
9554
9555         if (sgs->group_smt_balance)
9556                 return group_smt_balance;
9557
9558         if (sgs->group_misfit_task_load)
9559                 return group_misfit_task;
9560
9561         if (!group_has_capacity(imbalance_pct, sgs))
9562                 return group_fully_busy;
9563
9564         return group_has_spare;
9565 }
9566
9567 /**
9568  * sched_use_asym_prio - Check whether asym_packing priority must be used
9569  * @sd:         The scheduling domain of the load balancing
9570  * @cpu:        A CPU
9571  *
9572  * Always use CPU priority when balancing load between SMT siblings. When
9573  * balancing load between cores, it is not sufficient that @cpu is idle. Only
9574  * use CPU priority if the whole core is idle.
9575  *
9576  * Returns: True if the priority of @cpu must be followed. False otherwise.
9577  */
9578 static bool sched_use_asym_prio(struct sched_domain *sd, int cpu)
9579 {
9580         if (!sched_smt_active())
9581                 return true;
9582
9583         return sd->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY || is_core_idle(cpu);
9584 }
9585
9586 /**
9587  * sched_asym - Check if the destination CPU can do asym_packing load balance
9588  * @env:        The load balancing environment
9589  * @sds:        Load-balancing data with statistics of the local group
9590  * @sgs:        Load-balancing statistics of the candidate busiest group
9591  * @group:      The candidate busiest group
9592  *
9593  * @env::dst_cpu can do asym_packing if it has higher priority than the
9594  * preferred CPU of @group.
9595  *
9596  * SMT is a special case. If we are balancing load between cores, @env::dst_cpu
9597  * can do asym_packing balance only if all its SMT siblings are idle. Also, it
9598  * can only do it if @group is an SMT group and has exactly on busy CPU. Larger
9599  * imbalances in the number of CPUS are dealt with in find_busiest_group().
9600  *
9601  * If we are balancing load within an SMT core, or at PKG domain level, always
9602  * proceed.
9603  *
9604  * Return: true if @env::dst_cpu can do with asym_packing load balance. False
9605  * otherwise.
9606  */
9607 static inline bool
9608 sched_asym(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds,  struct sg_lb_stats *sgs,
9609            struct sched_group *group)
9610 {
9611         /* Ensure that the whole local core is idle, if applicable. */
9612         if (!sched_use_asym_prio(env->sd, env->dst_cpu))
9613                 return false;
9614
9615         /*
9616          * CPU priorities does not make sense for SMT cores with more than one
9617          * busy sibling.
9618          */
9619         if (group->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY) {
9620                 if (sgs->group_weight - sgs->idle_cpus != 1)
9621                         return false;
9622         }
9623
9624         return sched_asym_prefer(env->dst_cpu, group->asym_prefer_cpu);
9625 }
9626
9627 /* One group has more than one SMT CPU while the other group does not */
9628 static inline bool smt_vs_nonsmt_groups(struct sched_group *sg1,
9629                                     struct sched_group *sg2)
9630 {
9631         if (!sg1 || !sg2)
9632                 return false;
9633
9634         return (sg1->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY) !=
9635                 (sg2->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY);
9636 }
9637
9638 static inline bool smt_balance(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs,
9639                                struct sched_group *group)
9640 {
9641         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
9642                 return false;
9643
9644         /*
9645          * For SMT source group, it is better to move a task
9646          * to a CPU that doesn't have multiple tasks sharing its CPU capacity.
9647          * Note that if a group has a single SMT, SD_SHARE_CPUCAPACITY
9648          * will not be on.
9649          */
9650         if (group->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY &&
9651             sgs->sum_h_nr_running > 1)
9652                 return true;
9653
9654         return false;
9655 }
9656
9657 static inline long sibling_imbalance(struct lb_env *env,
9658                                     struct sd_lb_stats *sds,
9659                                     struct sg_lb_stats *busiest,
9660                                     struct sg_lb_stats *local)
9661 {
9662         int ncores_busiest, ncores_local;
9663         long imbalance;
9664
9665         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE || !busiest->sum_nr_running)
9666                 return 0;
9667
9668         ncores_busiest = sds->busiest->cores;
9669         ncores_local = sds->local->cores;
9670
9671         if (ncores_busiest == ncores_local) {
9672                 imbalance = busiest->sum_nr_running;
9673                 lsub_positive(&imbalance, local->sum_nr_running);
9674                 return imbalance;
9675         }
9676
9677         /* Balance such that nr_running/ncores ratio are same on both groups */
9678         imbalance = ncores_local * busiest->sum_nr_running;
9679         lsub_positive(&imbalance, ncores_busiest * local->sum_nr_running);
9680         /* Normalize imbalance and do rounding on normalization */
9681         imbalance = 2 * imbalance + ncores_local + ncores_busiest;
9682         imbalance /= ncores_local + ncores_busiest;
9683
9684         /* Take advantage of resource in an empty sched group */
9685         if (imbalance <= 1 && local->sum_nr_running == 0 &&
9686             busiest->sum_nr_running > 1)
9687                 imbalance = 2;
9688
9689         return imbalance;
9690 }
9691
9692 static inline bool
9693 sched_reduced_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
9694 {
9695         /*
9696          * When there is more than 1 task, the group_overloaded case already
9697          * takes care of cpu with reduced capacity
9698          */
9699         if (rq->cfs.h_nr_running != 1)
9700                 return false;
9701
9702         return check_cpu_capacity(rq, sd);
9703 }
9704
9705 /**
9706  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
9707  * @env: The load balancing environment.
9708  * @sds: Load-balancing data with statistics of the local group.
9709  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
9710  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
9711  * @sg_status: Holds flag indicating the status of the sched_group
9712  */
9713 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
9714                                       struct sd_lb_stats *sds,
9715                                       struct sched_group *group,
9716                                       struct sg_lb_stats *sgs,
9717                                       int *sg_status)
9718 {
9719         int i, nr_running, local_group;
9720
9721         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
9722
9723         local_group = group == sds->local;
9724
9725         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
9726                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
9727                 unsigned long load = cpu_load(rq);
9728
9729                 sgs->group_load += load;
9730                 sgs->group_util += cpu_util_cfs(i);
9731                 sgs->group_runnable += cpu_runnable(rq);
9732                 sgs->sum_h_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
9733
9734                 nr_running = rq->nr_running;
9735                 sgs->sum_nr_running += nr_running;
9736
9737                 if (nr_running > 1)
9738                         *sg_status |= SG_OVERLOAD;
9739
9740                 if (cpu_overutilized(i))
9741                         *sg_status |= SG_OVERUTILIZED;
9742
9743 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9744                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
9745                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
9746 #endif
9747                 /*
9748                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
9749                  */
9750                 if (!nr_running && idle_cpu(i)) {
9751                         sgs->idle_cpus++;
9752                         /* Idle cpu can't have misfit task */
9753                         continue;
9754                 }
9755
9756                 if (local_group)
9757                         continue;
9758
9759                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY) {
9760                         /* Check for a misfit task on the cpu */
9761                         if (sgs->group_misfit_task_load < rq->misfit_task_load) {
9762                                 sgs->group_misfit_task_load = rq->misfit_task_load;
9763                                 *sg_status |= SG_OVERLOAD;
9764                         }
9765                 } else if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
9766                            sched_reduced_capacity(rq, env->sd)) {
9767                         /* Check for a task running on a CPU with reduced capacity */
9768                         if (sgs->group_misfit_task_load < load)
9769                                 sgs->group_misfit_task_load = load;
9770                 }
9771         }
9772
9773         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
9774
9775         sgs->group_weight = group->group_weight;
9776
9777         /* Check if dst CPU is idle and preferred to this group */
9778         if (!local_group && env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING &&
9779             env->idle != CPU_NOT_IDLE && sgs->sum_h_nr_running &&
9780             sched_asym(env, sds, sgs, group)) {
9781                 sgs->group_asym_packing = 1;
9782         }
9783
9784         /* Check for loaded SMT group to be balanced to dst CPU */
9785         if (!local_group && smt_balance(env, sgs, group))
9786                 sgs->group_smt_balance = 1;
9787
9788         sgs->group_type = group_classify(env->sd->imbalance_pct, group, sgs);
9789
9790         /* Computing avg_load makes sense only when group is overloaded */
9791         if (sgs->group_type == group_overloaded)
9792                 sgs->avg_load = (sgs->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9793                                 sgs->group_capacity;
9794 }
9795
9796 /**
9797  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
9798  * @env: The load balancing environment.
9799  * @sds: sched_domain statistics
9800  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
9801  * @sgs: sched_group statistics
9802  *
9803  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
9804  * busiest group.
9805  *
9806  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
9807  * busiest group. %false otherwise.
9808  */
9809 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
9810                                    struct sd_lb_stats *sds,
9811                                    struct sched_group *sg,
9812                                    struct sg_lb_stats *sgs)
9813 {
9814         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
9815
9816         /* Make sure that there is at least one task to pull */
9817         if (!sgs->sum_h_nr_running)
9818                 return false;
9819
9820         /*
9821          * Don't try to pull misfit tasks we can't help.
9822          * We can use max_capacity here as reduction in capacity on some
9823          * CPUs in the group should either be possible to resolve
9824          * internally or be covered by avg_load imbalance (eventually).
9825          */
9826         if ((env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY) &&
9827             (sgs->group_type == group_misfit_task) &&
9828             (!capacity_greater(capacity_of(env->dst_cpu), sg->sgc->max_capacity) ||
9829              sds->local_stat.group_type != group_has_spare))
9830                 return false;
9831
9832         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
9833                 return true;
9834
9835         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
9836                 return false;
9837
9838         /*
9839          * The candidate and the current busiest group are the same type of
9840          * group. Let check which one is the busiest according to the type.
9841          */
9842
9843         switch (sgs->group_type) {
9844         case group_overloaded:
9845                 /* Select the overloaded group with highest avg_load. */
9846                 if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
9847                         return false;
9848                 break;
9849
9850         case group_imbalanced:
9851                 /*
9852                  * Select the 1st imbalanced group as we don't have any way to
9853                  * choose one more than another.
9854                  */
9855                 return false;
9856
9857         case group_asym_packing:
9858                 /* Prefer to move from lowest priority CPU's work */
9859                 if (sched_asym_prefer(sg->asym_prefer_cpu, sds->busiest->asym_prefer_cpu))
9860                         return false;
9861                 break;
9862
9863         case group_misfit_task:
9864                 /*
9865                  * If we have more than one misfit sg go with the biggest
9866                  * misfit.
9867                  */
9868                 if (sgs->group_misfit_task_load < busiest->group_misfit_task_load)
9869                         return false;
9870                 break;
9871
9872         case group_smt_balance:
9873                 /*
9874                  * Check if we have spare CPUs on either SMT group to
9875                  * choose has spare or fully busy handling.
9876                  */
9877                 if (sgs->idle_cpus != 0 || busiest->idle_cpus != 0)
9878                         goto has_spare;
9879
9880                 fallthrough;
9881
9882         case group_fully_busy:
9883                 /*
9884                  * Select the fully busy group with highest avg_load. In
9885                  * theory, there is no need to pull task from such kind of
9886                  * group because tasks have all compute capacity that they need
9887                  * but we can still improve the overall throughput by reducing
9888                  * contention when accessing shared HW resources.
9889                  *
9890                  * XXX for now avg_load is not computed and always 0 so we
9891                  * select the 1st one, except if @sg is composed of SMT
9892                  * siblings.
9893                  */
9894
9895                 if (sgs->avg_load < busiest->avg_load)
9896                         return false;
9897
9898                 if (sgs->avg_load == busiest->avg_load) {
9899                         /*
9900                          * SMT sched groups need more help than non-SMT groups.
9901                          * If @sg happens to also be SMT, either choice is good.
9902                          */
9903                         if (sds->busiest->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY)
9904                                 return false;
9905                 }
9906
9907                 break;
9908
9909         case group_has_spare:
9910                 /*
9911                  * Do not pick sg with SMT CPUs over sg with pure CPUs,
9912                  * as we do not want to pull task off SMT core with one task
9913                  * and make the core idle.
9914                  */
9915                 if (smt_vs_nonsmt_groups(sds->busiest, sg)) {
9916                         if (sg->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY && sgs->sum_h_nr_running <= 1)
9917                                 return false;
9918                         else
9919                                 return true;
9920                 }
9921 has_spare:
9922
9923                 /*
9924                  * Select not overloaded group with lowest number of idle cpus
9925                  * and highest number of running tasks. We could also compare
9926                  * the spare capacity which is more stable but it can end up
9927                  * that the group has less spare capacity but finally more idle
9928                  * CPUs which means less opportunity to pull tasks.
9929                  */
9930                 if (sgs->idle_cpus > busiest->idle_cpus)
9931                         return false;
9932                 else if ((sgs->idle_cpus == busiest->idle_cpus) &&
9933                          (sgs->sum_nr_running <= busiest->sum_nr_running))
9934                         return false;
9935
9936                 break;
9937         }
9938
9939         /*
9940          * Candidate sg has no more than one task per CPU and has higher
9941          * per-CPU capacity. Migrating tasks to less capable CPUs may harm
9942          * throughput. Maximize throughput, power/energy consequences are not
9943          * considered.
9944          */
9945         if ((env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY) &&
9946             (sgs->group_type <= group_fully_busy) &&
9947             (capacity_greater(sg->sgc->min_capacity, capacity_of(env->dst_cpu))))
9948                 return false;
9949
9950         return true;
9951 }
9952
9953 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9954 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
9955 {
9956         if (sgs->sum_h_nr_running > sgs->nr_numa_running)
9957                 return regular;
9958         if (sgs->sum_h_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
9959                 return remote;
9960         return all;
9961 }
9962
9963 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
9964 {
9965         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
9966                 return regular;
9967         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
9968                 return remote;
9969         return all;
9970 }
9971 #else
9972 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
9973 {
9974         return all;
9975 }
9976
9977 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
9978 {
9979         return regular;
9980 }
9981 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
9982
9983
9984 struct sg_lb_stats;
9985
9986 /*
9987  * task_running_on_cpu - return 1 if @p is running on @cpu.
9988  */
9989
9990 static unsigned int task_running_on_cpu(int cpu, struct task_struct *p)
9991 {
9992         /* Task has no contribution or is new */
9993         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
9994                 return 0;
9995
9996         if (task_on_rq_queued(p))
9997                 return 1;
9998
9999         return 0;
10000 }
10001
10002 /**
10003  * idle_cpu_without - would a given CPU be idle without p ?
10004  * @cpu: the processor on which idleness is tested.
10005  * @p: task which should be ignored.
10006  *
10007  * Return: 1 if the CPU would be idle. 0 otherwise.
10008  */
10009 static int idle_cpu_without(int cpu, struct task_struct *p)
10010 {
10011         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
10012
10013         if (rq->curr != rq->idle && rq->curr != p)
10014                 return 0;
10015
10016         /*
10017          * rq->nr_running can't be used but an updated version without the
10018          * impact of p on cpu must be used instead. The updated nr_running
10019          * be computed and tested before calling idle_cpu_without().
10020          */
10021
10022 #ifdef CONFIG_SMP
10023         if (rq->ttwu_pending)
10024                 return 0;
10025 #endif
10026
10027         return 1;
10028 }
10029
10030 /*
10031  * update_sg_wakeup_stats - Update sched_group's statistics for wakeup.
10032  * @sd: The sched_domain level to look for idlest group.
10033  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
10034  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
10035  * @p: The task for which we look for the idlest group/CPU.
10036  */
10037 static inline void update_sg_wakeup_stats(struct sched_domain *sd,
10038                                           struct sched_group *group,
10039                                           struct sg_lb_stats *sgs,
10040                                           struct task_struct *p)
10041 {
10042         int i, nr_running;
10043
10044         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
10045
10046         /* Assume that task can't fit any CPU of the group */
10047         if (sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY)
10048                 sgs->group_misfit_task_load = 1;
10049
10050         for_each_cpu(i, sched_group_span(group)) {
10051                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
10052                 unsigned int local;
10053
10054                 sgs->group_load += cpu_load_without(rq, p);
10055                 sgs->group_util += cpu_util_without(i, p);
10056                 sgs->group_runnable += cpu_runnable_without(rq, p);
10057                 local = task_running_on_cpu(i, p);
10058                 sgs->sum_h_nr_running += rq->cfs.h_nr_running - local;
10059
10060                 nr_running = rq->nr_running - local;
10061                 sgs->sum_nr_running += nr_running;
10062
10063                 /*
10064                  * No need to call idle_cpu_without() if nr_running is not 0
10065                  */
10066                 if (!nr_running && idle_cpu_without(i, p))
10067                         sgs->idle_cpus++;
10068
10069                 /* Check if task fits in the CPU */
10070                 if (sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
10071                     sgs->group_misfit_task_load &&
10072                     task_fits_cpu(p, i))
10073                         sgs->group_misfit_task_load = 0;
10074
10075         }
10076
10077         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
10078
10079         sgs->group_weight = group->group_weight;
10080
10081         sgs->group_type = group_classify(sd->imbalance_pct, group, sgs);
10082
10083         /*
10084          * Computing avg_load makes sense only when group is fully busy or
10085          * overloaded
10086          */
10087         if (sgs->group_type == group_fully_busy ||
10088                 sgs->group_type == group_overloaded)
10089                 sgs->avg_load = (sgs->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
10090                                 sgs->group_capacity;
10091 }
10092
10093 static bool update_pick_idlest(struct sched_group *idlest,
10094                                struct sg_lb_stats *idlest_sgs,
10095                                struct sched_group *group,
10096                                struct sg_lb_stats *sgs)
10097 {
10098         if (sgs->group_type < idlest_sgs->group_type)
10099                 return true;
10100
10101         if (sgs->group_type > idlest_sgs->group_type)
10102                 return false;
10103
10104         /*
10105          * The candidate and the current idlest group are the same type of
10106          * group. Let check which one is the idlest according to the type.
10107          */
10108
10109         switch (sgs->group_type) {
10110         case group_overloaded:
10111         case group_fully_busy:
10112                 /* Select the group with lowest avg_load. */
10113                 if (idlest_sgs->avg_load <= sgs->avg_load)
10114                         return false;
10115                 break;
10116
10117         case group_imbalanced:
10118         case group_asym_packing:
10119         case group_smt_balance:
10120                 /* Those types are not used in the slow wakeup path */
10121                 return false;
10122
10123         case group_misfit_task:
10124                 /* Select group with the highest max capacity */
10125                 if (idlest->sgc->max_capacity >= group->sgc->max_capacity)
10126                         return false;
10127                 break;
10128
10129         case group_has_spare:
10130                 /* Select group with most idle CPUs */
10131                 if (idlest_sgs->idle_cpus > sgs->idle_cpus)
10132                         return false;
10133
10134                 /* Select group with lowest group_util */
10135                 if (idlest_sgs->idle_cpus == sgs->idle_cpus &&
10136                         idlest_sgs->group_util <= sgs->group_util)
10137                         return false;
10138
10139                 break;
10140         }
10141
10142         return true;
10143 }
10144
10145 /*
10146  * find_idlest_group() finds and returns the least busy CPU group within the
10147  * domain.
10148  *
10149  * Assumes p is allowed on at least one CPU in sd.
10150  */
10151 static struct sched_group *
10152 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int this_cpu)
10153 {
10154         struct sched_group *idlest = NULL, *local = NULL, *group = sd->groups;
10155         struct sg_lb_stats local_sgs, tmp_sgs;
10156         struct sg_lb_stats *sgs;
10157         unsigned long imbalance;
10158         struct sg_lb_stats idlest_sgs = {
10159                         .avg_load = UINT_MAX,
10160                         .group_type = group_overloaded,
10161         };
10162
10163         do {
10164                 int local_group;
10165
10166                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
10167                 if (!cpumask_intersects(sched_group_span(group),
10168                                         p->cpus_ptr))
10169                         continue;
10170
10171                 /* Skip over this group if no cookie matched */
10172                 if (!sched_group_cookie_match(cpu_rq(this_cpu), p, group))
10173                         continue;
10174
10175                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
10176                                                sched_group_span(group));
10177
10178                 if (local_group) {
10179                         sgs = &local_sgs;
10180                         local = group;
10181                 } else {
10182                         sgs = &tmp_sgs;
10183                 }
10184
10185                 update_sg_wakeup_stats(sd, group, sgs, p);
10186
10187                 if (!local_group && update_pick_idlest(idlest, &idlest_sgs, group, sgs)) {
10188                         idlest = group;
10189                         idlest_sgs = *sgs;
10190                 }
10191
10192         } while (group = group->next, group != sd->groups);
10193
10194
10195         /* There is no idlest group to push tasks to */
10196         if (!idlest)
10197                 return NULL;
10198
10199         /* The local group has been skipped because of CPU affinity */
10200         if (!local)
10201                 return idlest;
10202
10203         /*
10204          * If the local group is idler than the selected idlest group
10205          * don't try and push the task.
10206          */
10207         if (local_sgs.group_type < idlest_sgs.group_type)
10208                 return NULL;
10209
10210         /*
10211          * If the local group is busier than the selected idlest group
10212          * try and push the task.
10213          */
10214         if (local_sgs.group_type > idlest_sgs.group_type)
10215                 return idlest;
10216
10217         switch (local_sgs.group_type) {
10218         case group_overloaded:
10219         case group_fully_busy:
10220
10221                 /* Calculate allowed imbalance based on load */
10222                 imbalance = scale_load_down(NICE_0_LOAD) *
10223                                 (sd->imbalance_pct-100) / 100;
10224
10225                 /*
10226                  * When comparing groups across NUMA domains, it's possible for
10227                  * the local domain to be very lightly loaded relative to the
10228                  * remote domains but "imbalance" skews the comparison making
10229                  * remote CPUs look much more favourable. When considering
10230                  * cross-domain, add imbalance to the load on the remote node
10231                  * and consider staying local.
10232                  */
10233
10234                 if ((sd->flags & SD_NUMA) &&
10235                     ((idlest_sgs.avg_load + imbalance) >= local_sgs.avg_load))
10236                         return NULL;
10237
10238                 /*
10239                  * If the local group is less loaded than the selected
10240                  * idlest group don't try and push any tasks.
10241                  */
10242                 if (idlest_sgs.avg_load >= (local_sgs.avg_load + imbalance))
10243                         return NULL;
10244
10245                 if (100 * local_sgs.avg_load <= sd->imbalance_pct * idlest_sgs.avg_load)
10246                         return NULL;
10247                 break;
10248
10249         case group_imbalanced:
10250         case group_asym_packing:
10251         case group_smt_balance:
10252                 /* Those type are not used in the slow wakeup path */
10253                 return NULL;
10254
10255         case group_misfit_task:
10256                 /* Select group with the highest max capacity */
10257                 if (local->sgc->max_capacity >= idlest->sgc->max_capacity)
10258                         return NULL;
10259                 break;
10260
10261         case group_has_spare:
10262 #ifdef CONFIG_NUMA
10263                 if (sd->flags & SD_NUMA) {
10264                         int imb_numa_nr = sd->imb_numa_nr;
10265 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
10266                         int idlest_cpu;
10267                         /*
10268                          * If there is spare capacity at NUMA, try to select
10269                          * the preferred node
10270                          */
10271                         if (cpu_to_node(this_cpu) == p->numa_preferred_nid)
10272                                 return NULL;
10273
10274                         idlest_cpu = cpumask_first(sched_group_span(idlest));
10275                         if (cpu_to_node(idlest_cpu) == p->numa_preferred_nid)
10276                                 return idlest;
10277 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
10278                         /*
10279                          * Otherwise, keep the task close to the wakeup source
10280                          * and improve locality if the number of running tasks
10281                          * would remain below threshold where an imbalance is
10282                          * allowed while accounting for the possibility the
10283                          * task is pinned to a subset of CPUs. If there is a
10284                          * real need of migration, periodic load balance will
10285                          * take care of it.
10286                          */
10287                         if (p->nr_cpus_allowed != NR_CPUS) {
10288                                 struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_rq_mask);
10289
10290                                 cpumask_and(cpus, sched_group_span(local), p->cpus_ptr);
10291                                 imb_numa_nr = min(cpumask_weight(cpus), sd->imb_numa_nr);
10292                         }
10293
10294                         imbalance = abs(local_sgs.idle_cpus - idlest_sgs.idle_cpus);
10295                         if (!adjust_numa_imbalance(imbalance,
10296                                                    local_sgs.sum_nr_running + 1,
10297                                                    imb_numa_nr)) {
10298                                 return NULL;
10299                         }
10300                 }
10301 #endif /* CONFIG_NUMA */
10302
10303                 /*
10304                  * Select group with highest number of idle CPUs. We could also
10305                  * compare the utilization which is more stable but it can end
10306                  * up that the group has less spare capacity but finally more
10307                  * idle CPUs which means more opportunity to run task.
10308                  */
10309                 if (local_sgs.idle_cpus >= idlest_sgs.idle_cpus)
10310                         return NULL;
10311                 break;
10312         }
10313
10314         return idlest;
10315 }
10316
10317 static void update_idle_cpu_scan(struct lb_env *env,
10318                                  unsigned long sum_util)
10319 {
10320         struct sched_domain_shared *sd_share;
10321         int llc_weight, pct;
10322         u64 x, y, tmp;
10323         /*
10324          * Update the number of CPUs to scan in LLC domain, which could
10325          * be used as a hint in select_idle_cpu(). The update of sd_share
10326          * could be expensive because it is within a shared cache line.
10327          * So the write of this hint only occurs during periodic load
10328          * balancing, rather than CPU_NEWLY_IDLE, because the latter
10329          * can fire way more frequently than the former.
10330          */
10331         if (!sched_feat(SIS_UTIL) || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
10332                 return;
10333
10334         llc_weight = per_cpu(sd_llc_size, env->dst_cpu);
10335         if (env->sd->span_weight != llc_weight)
10336                 return;
10337
10338         sd_share = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, env->dst_cpu));
10339         if (!sd_share)
10340                 return;
10341
10342         /*
10343          * The number of CPUs to search drops as sum_util increases, when
10344          * sum_util hits 85% or above, the scan stops.
10345          * The reason to choose 85% as the threshold is because this is the
10346          * imbalance_pct(117) when a LLC sched group is overloaded.
10347          *
10348          * let y = SCHED_CAPACITY_SCALE - p * x^2                       [1]
10349          * and y'= y / SCHED_CAPACITY_SCALE
10350          *
10351          * x is the ratio of sum_util compared to the CPU capacity:
10352          * x = sum_util / (llc_weight * SCHED_CAPACITY_SCALE)
10353          * y' is the ratio of CPUs to be scanned in the LLC domain,
10354          * and the number of CPUs to scan is calculated by:
10355          *
10356          * nr_scan = llc_weight * y'                                    [2]
10357          *
10358          * When x hits the threshold of overloaded, AKA, when
10359          * x = 100 / pct, y drops to 0. According to [1],
10360          * p should be SCHED_CAPACITY_SCALE * pct^2 / 10000
10361          *
10362          * Scale x by SCHED_CAPACITY_SCALE:
10363          * x' = sum_util / llc_weight;                                  [3]
10364          *
10365          * and finally [1] becomes:
10366          * y = SCHED_CAPACITY_SCALE -
10367          *     x'^2 * pct^2 / (10000 * SCHED_CAPACITY_SCALE)            [4]
10368          *
10369          */
10370         /* equation [3] */
10371         x = sum_util;
10372         do_div(x, llc_weight);
10373
10374         /* equation [4] */
10375         pct = env->sd->imbalance_pct;
10376         tmp = x * x * pct * pct;
10377         do_div(tmp, 10000 * SCHED_CAPACITY_SCALE);
10378         tmp = min_t(long, tmp, SCHED_CAPACITY_SCALE);
10379         y = SCHED_CAPACITY_SCALE - tmp;
10380
10381         /* equation [2] */
10382         y *= llc_weight;
10383         do_div(y, SCHED_CAPACITY_SCALE);
10384         if ((int)y != sd_share->nr_idle_scan)
10385                 WRITE_ONCE(sd_share->nr_idle_scan, (int)y);
10386 }
10387
10388 /**
10389  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
10390  * @env: The load balancing environment.
10391  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
10392  */
10393
10394 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
10395 {
10396         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
10397         struct sg_lb_stats *local = &sds->local_stat;
10398         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
10399         unsigned long sum_util = 0;
10400         int sg_status = 0;
10401
10402         do {
10403                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
10404                 int local_group;
10405
10406                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(sg));
10407                 if (local_group) {
10408                         sds->local = sg;
10409                         sgs = local;
10410
10411                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
10412                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
10413                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
10414                 }
10415
10416                 update_sg_lb_stats(env, sds, sg, sgs, &sg_status);
10417
10418                 if (local_group)
10419                         goto next_group;
10420
10421
10422                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
10423                         sds->busiest = sg;
10424                         sds->busiest_stat = *sgs;
10425                 }
10426
10427 next_group:
10428                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
10429                 sds->total_load += sgs->group_load;
10430                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
10431
10432                 sum_util += sgs->group_util;
10433                 sg = sg->next;
10434         } while (sg != env->sd->groups);
10435
10436         /*
10437          * Indicate that the child domain of the busiest group prefers tasks
10438          * go to a child's sibling domains first. NB the flags of a sched group
10439          * are those of the child domain.
10440          */
10441         if (sds->busiest)
10442                 sds->prefer_sibling = !!(sds->busiest->flags & SD_PREFER_SIBLING);
10443
10444
10445         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
10446                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
10447
10448         if (!env->sd->parent) {
10449                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
10450
10451                 /* update overload indicator if we are at root domain */
10452                 WRITE_ONCE(rd->overload, sg_status & SG_OVERLOAD);
10453
10454                 /* Update over-utilization (tipping point, U >= 0) indicator */
10455                 WRITE_ONCE(rd->overutilized, sg_status & SG_OVERUTILIZED);
10456                 trace_sched_overutilized_tp(rd, sg_status & SG_OVERUTILIZED);
10457         } else if (sg_status & SG_OVERUTILIZED) {
10458                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
10459
10460                 WRITE_ONCE(rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
10461                 trace_sched_overutilized_tp(rd, SG_OVERUTILIZED);
10462         }
10463
10464         update_idle_cpu_scan(env, sum_util);
10465 }
10466
10467 /**
10468  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
10469  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
10470  * @env: load balance environment
10471  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
10472  */
10473 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
10474 {
10475         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
10476
10477         local = &sds->local_stat;
10478         busiest = &sds->busiest_stat;
10479
10480         if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
10481                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY) {
10482                         /* Set imbalance to allow misfit tasks to be balanced. */
10483                         env->migration_type = migrate_misfit;
10484                         env->imbalance = 1;
10485                 } else {
10486                         /*
10487                          * Set load imbalance to allow moving task from cpu
10488                          * with reduced capacity.
10489                          */
10490                         env->migration_type = migrate_load;
10491                         env->imbalance = busiest->group_misfit_task_load;
10492                 }
10493                 return;
10494         }
10495
10496         if (busiest->group_type == group_asym_packing) {
10497                 /*
10498                  * In case of asym capacity, we will try to migrate all load to
10499                  * the preferred CPU.
10500                  */
10501                 env->migration_type = migrate_task;
10502                 env->imbalance = busiest->sum_h_nr_running;
10503                 return;
10504         }
10505
10506         if (busiest->group_type == group_smt_balance) {
10507                 /* Reduce number of tasks sharing CPU capacity */
10508                 env->migration_type = migrate_task;
10509                 env->imbalance = 1;
10510                 return;
10511         }
10512
10513         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
10514                 /*
10515                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
10516                  * to ensure CPU-load equilibrium, try to move any task to fix
10517                  * the imbalance. The next load balance will take care of
10518                  * balancing back the system.
10519                  */
10520                 env->migration_type = migrate_task;
10521                 env->imbalance = 1;
10522                 return;
10523         }
10524
10525         /*
10526          * Try to use spare capacity of local group without overloading it or
10527          * emptying busiest.
10528          */
10529         if (local->group_type == group_has_spare) {
10530                 if ((busiest->group_type > group_fully_busy) &&
10531                     !(env->sd->flags & SD_SHARE_PKG_RESOURCES)) {
10532                         /*
10533                          * If busiest is overloaded, try to fill spare
10534                          * capacity. This might end up creating spare capacity
10535                          * in busiest or busiest still being overloaded but
10536                          * there is no simple way to directly compute the
10537                          * amount of load to migrate in order to balance the
10538                          * system.
10539                          */
10540                         env->migration_type = migrate_util;
10541                         env->imbalance = max(local->group_capacity, local->group_util) -
10542                                          local->group_util;
10543
10544                         /*
10545                          * In some cases, the group's utilization is max or even
10546                          * higher than capacity because of migrations but the
10547                          * local CPU is (newly) idle. There is at least one
10548                          * waiting task in this overloaded busiest group. Let's
10549                          * try to pull it.
10550                          */
10551                         if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->imbalance == 0) {
10552                                 env->migration_type = migrate_task;
10553                                 env->imbalance = 1;
10554                         }
10555
10556                         return;
10557                 }
10558
10559                 if (busiest->group_weight == 1 || sds->prefer_sibling) {
10560                         /*
10561                          * When prefer sibling, evenly spread running tasks on
10562                          * groups.
10563                          */
10564                         env->migration_type = migrate_task;
10565                         env->imbalance = sibling_imbalance(env, sds, busiest, local);
10566                 } else {
10567
10568                         /*
10569                          * If there is no overload, we just want to even the number of
10570                          * idle cpus.
10571                          */
10572                         env->migration_type = migrate_task;
10573                         env->imbalance = max_t(long, 0,
10574                                                (local->idle_cpus - busiest->idle_cpus));
10575                 }
10576
10577 #ifdef CONFIG_NUMA
10578                 /* Consider allowing a small imbalance between NUMA groups */
10579                 if (env->sd->flags & SD_NUMA) {
10580                         env->imbalance = adjust_numa_imbalance(env->imbalance,
10581                                                                local->sum_nr_running + 1,
10582                                                                env->sd->imb_numa_nr);
10583                 }
10584 #endif
10585
10586                 /* Number of tasks to move to restore balance */
10587                 env->imbalance >>= 1;
10588
10589                 return;
10590         }
10591
10592         /*
10593          * Local is fully busy but has to take more load to relieve the
10594          * busiest group
10595          */
10596         if (local->group_type < group_overloaded) {
10597                 /*
10598                  * Local will become overloaded so the avg_load metrics are
10599                  * finally needed.
10600                  */
10601
10602                 local->avg_load = (local->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
10603                                   local->group_capacity;
10604
10605                 /*
10606                  * If the local group is more loaded than the selected
10607                  * busiest group don't try to pull any tasks.
10608                  */
10609                 if (local->avg_load >= busiest->avg_load) {
10610                         env->imbalance = 0;
10611                         return;
10612                 }
10613
10614                 sds->avg_load = (sds->total_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
10615                                 sds->total_capacity;
10616
10617                 /*
10618                  * If the local group is more loaded than the average system
10619                  * load, don't try to pull any tasks.
10620                  */
10621                 if (local->avg_load >= sds->avg_load) {
10622                         env->imbalance = 0;
10623                         return;
10624                 }
10625
10626         }
10627
10628         /*
10629          * Both group are or will become overloaded and we're trying to get all
10630          * the CPUs to the average_load, so we don't want to push ourselves
10631          * above the average load, nor do we wish to reduce the max loaded CPU
10632          * below the average load. At the same time, we also don't want to
10633          * reduce the group load below the group capacity. Thus we look for
10634          * the minimum possible imbalance.
10635          */
10636         env->migration_type = migrate_load;
10637         env->imbalance = min(
10638                 (busiest->avg_load - sds->avg_load) * busiest->group_capacity,
10639                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
10640         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
10641 }
10642
10643 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
10644
10645 /*
10646  * Decision matrix according to the local and busiest group type:
10647  *
10648  * busiest \ local has_spare fully_busy misfit asym imbalanced overloaded
10649  * has_spare        nr_idle   balanced   N/A    N/A  balanced   balanced
10650  * fully_busy       nr_idle   nr_idle    N/A    N/A  balanced   balanced
10651  * misfit_task      force     N/A        N/A    N/A  N/A        N/A
10652  * asym_packing     force     force      N/A    N/A  force      force
10653  * imbalanced       force     force      N/A    N/A  force      force
10654  * overloaded       force     force      N/A    N/A  force      avg_load
10655  *
10656  * N/A :      Not Applicable because already filtered while updating
10657  *            statistics.
10658  * balanced : The system is balanced for these 2 groups.
10659  * force :    Calculate the imbalance as load migration is probably needed.
10660  * avg_load : Only if imbalance is significant enough.
10661  * nr_idle :  dst_cpu is not busy and the number of idle CPUs is quite
10662  *            different in groups.
10663  */
10664
10665 /**
10666  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
10667  * if there is an imbalance.
10668  * @env: The load balancing environment.
10669  *
10670  * Also calculates the amount of runnable load which should be moved
10671  * to restore balance.
10672  *
10673  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
10674  */
10675 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
10676 {
10677         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
10678         struct sd_lb_stats sds;
10679
10680         init_sd_lb_stats(&sds);
10681
10682         /*
10683          * Compute the various statistics relevant for load balancing at
10684          * this level.
10685          */
10686         update_sd_lb_stats(env, &sds);
10687
10688         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
10689         if (!sds.busiest)
10690                 goto out_balanced;
10691
10692         busiest = &sds.busiest_stat;
10693
10694         /* Misfit tasks should be dealt with regardless of the avg load */
10695         if (busiest->group_type == group_misfit_task)
10696                 goto force_balance;
10697
10698         if (sched_energy_enabled()) {
10699                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
10700
10701                 if (rcu_dereference(rd->pd) && !READ_ONCE(rd->overutilized))
10702                         goto out_balanced;
10703         }
10704
10705         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
10706         if (busiest->group_type == group_asym_packing)
10707                 goto force_balance;
10708
10709         /*
10710          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
10711          * work because they assume all things are equal, which typically
10712          * isn't true due to cpus_ptr constraints and the like.
10713          */
10714         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
10715                 goto force_balance;
10716
10717         local = &sds.local_stat;
10718         /*
10719          * If the local group is busier than the selected busiest group
10720          * don't try and pull any tasks.
10721          */
10722         if (local->group_type > busiest->group_type)
10723                 goto out_balanced;
10724
10725         /*
10726          * When groups are overloaded, use the avg_load to ensure fairness
10727          * between tasks.
10728          */
10729         if (local->group_type == group_overloaded) {
10730                 /*
10731                  * If the local group is more loaded than the selected
10732                  * busiest group don't try to pull any tasks.
10733                  */
10734                 if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
10735                         goto out_balanced;
10736
10737                 /* XXX broken for overlapping NUMA groups */
10738                 sds.avg_load = (sds.total_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
10739                                 sds.total_capacity;
10740
10741                 /*
10742                  * Don't pull any tasks if this group is already above the
10743                  * domain average load.
10744                  */
10745                 if (local->avg_load >= sds.avg_load)
10746                         goto out_balanced;
10747
10748                 /*
10749                  * If the busiest group is more loaded, use imbalance_pct to be
10750                  * conservative.
10751                  */
10752                 if (100 * busiest->avg_load <=
10753                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
10754                         goto out_balanced;
10755         }
10756
10757         /*
10758          * Try to move all excess tasks to a sibling domain of the busiest
10759          * group's child domain.
10760          */
10761         if (sds.prefer_sibling && local->group_type == group_has_spare &&
10762             sibling_imbalance(env, &sds, busiest, local) > 1)
10763                 goto force_balance;
10764
10765         if (busiest->group_type != group_overloaded) {
10766                 if (env->idle == CPU_NOT_IDLE) {
10767                         /*
10768                          * If the busiest group is not overloaded (and as a
10769                          * result the local one too) but this CPU is already
10770                          * busy, let another idle CPU try to pull task.
10771                          */
10772                         goto out_balanced;
10773                 }
10774
10775                 if (busiest->group_type == group_smt_balance &&
10776                     smt_vs_nonsmt_groups(sds.local, sds.busiest)) {
10777                         /* Let non SMT CPU pull from SMT CPU sharing with sibling */
10778                         goto force_balance;
10779                 }
10780
10781                 if (busiest->group_weight > 1 &&
10782                     local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)) {
10783                         /*
10784                          * If the busiest group is not overloaded
10785                          * and there is no imbalance between this and busiest
10786                          * group wrt idle CPUs, it is balanced. The imbalance
10787                          * becomes significant if the diff is greater than 1
10788                          * otherwise we might end up to just move the imbalance
10789                          * on another group. Of course this applies only if
10790                          * there is more than 1 CPU per group.
10791                          */
10792                         goto out_balanced;
10793                 }
10794
10795                 if (busiest->sum_h_nr_running == 1) {
10796                         /*
10797                          * busiest doesn't have any tasks waiting to run
10798                          */
10799                         goto out_balanced;
10800                 }
10801         }
10802
10803 force_balance:
10804         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
10805         calculate_imbalance(env, &sds);
10806         return env->imbalance ? sds.busiest : NULL;
10807
10808 out_balanced:
10809         env->imbalance = 0;
10810         return NULL;
10811 }
10812
10813 /*
10814  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the CPUs in the group.
10815  */
10816 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
10817                                      struct sched_group *group)
10818 {
10819         struct rq *busiest = NULL, *rq;
10820         unsigned long busiest_util = 0, busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
10821         unsigned int busiest_nr = 0;
10822         int i;
10823
10824         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
10825                 unsigned long capacity, load, util;
10826                 unsigned int nr_running;
10827                 enum fbq_type rt;
10828
10829                 rq = cpu_rq(i);
10830                 rt = fbq_classify_rq(rq);
10831
10832                 /*
10833                  * We classify groups/runqueues into three groups:
10834                  *  - regular: there are !numa tasks
10835                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
10836                  *  - all:     there is no distinction
10837                  *
10838                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
10839                  * ignore those when there's better options.
10840                  *
10841                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
10842                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
10843                  * queue by moving tasks around inside the node.
10844                  *
10845                  * If we cannot move enough load due to this classification
10846                  * the next pass will adjust the group classification and
10847                  * allow migration of more tasks.
10848                  *
10849                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
10850                  */
10851                 if (rt > env->fbq_type)
10852                         continue;
10853
10854                 nr_running = rq->cfs.h_nr_running;
10855                 if (!nr_running)
10856                         continue;
10857
10858                 capacity = capacity_of(i);
10859
10860                 /*
10861                  * For ASYM_CPUCAPACITY domains, don't pick a CPU that could
10862                  * eventually lead to active_balancing high->low capacity.
10863                  * Higher per-CPU capacity is considered better than balancing
10864                  * average load.
10865                  */
10866                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
10867                     !capacity_greater(capacity_of(env->dst_cpu), capacity) &&
10868                     nr_running == 1)
10869                         continue;
10870
10871                 /*
10872                  * Make sure we only pull tasks from a CPU of lower priority
10873                  * when balancing between SMT siblings.
10874                  *
10875                  * If balancing between cores, let lower priority CPUs help
10876                  * SMT cores with more than one busy sibling.
10877                  */
10878                 if ((env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING) &&
10879                     sched_use_asym_prio(env->sd, i) &&
10880                     sched_asym_prefer(i, env->dst_cpu) &&
10881                     nr_running == 1)
10882                         continue;
10883
10884                 switch (env->migration_type) {
10885                 case migrate_load:
10886                         /*
10887                          * When comparing with load imbalance, use cpu_load()
10888                          * which is not scaled with the CPU capacity.
10889                          */
10890                         load = cpu_load(rq);
10891
10892                         if (nr_running == 1 && load > env->imbalance &&
10893                             !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
10894                                 break;
10895
10896                         /*
10897                          * For the load comparisons with the other CPUs,
10898                          * consider the cpu_load() scaled with the CPU
10899                          * capacity, so that the load can be moved away
10900                          * from the CPU that is potentially running at a
10901                          * lower capacity.
10902                          *
10903                          * Thus we're looking for max(load_i / capacity_i),
10904                          * crosswise multiplication to rid ourselves of the
10905                          * division works out to:
10906                          * load_i * capacity_j > load_j * capacity_i;
10907                          * where j is our previous maximum.
10908                          */
10909                         if (load * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
10910                                 busiest_load = load;
10911                                 busiest_capacity = capacity;
10912                                 busiest = rq;
10913                         }
10914                         break;
10915
10916                 case migrate_util:
10917                         util = cpu_util_cfs_boost(i);
10918
10919                         /*
10920                          * Don't try to pull utilization from a CPU with one
10921                          * running task. Whatever its utilization, we will fail
10922                          * detach the task.
10923                          */
10924                         if (nr_running <= 1)
10925                                 continue;
10926
10927                         if (busiest_util < util) {
10928                                 busiest_util = util;
10929                                 busiest = rq;
10930                         }
10931                         break;
10932
10933                 case migrate_task:
10934                         if (busiest_nr < nr_running) {
10935                                 busiest_nr = nr_running;
10936                                 busiest = rq;
10937                         }
10938                         break;
10939
10940                 case migrate_misfit:
10941                         /*
10942                          * For ASYM_CPUCAPACITY domains with misfit tasks we
10943                          * simply seek the "biggest" misfit task.
10944                          */
10945                         if (rq->misfit_task_load > busiest_load) {
10946                                 busiest_load = rq->misfit_task_load;
10947                                 busiest = rq;
10948                         }
10949
10950                         break;
10951
10952                 }
10953         }
10954
10955         return busiest;
10956 }
10957
10958 /*
10959  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
10960  * so long as it is large enough.
10961  */
10962 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
10963
10964 static inline bool
10965 asym_active_balance(struct lb_env *env)
10966 {
10967         /*
10968          * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but lower
10969          * priority CPUs in order to pack all tasks in the highest priority
10970          * CPUs. When done between cores, do it only if the whole core if the
10971          * whole core is idle.
10972          *
10973          * If @env::src_cpu is an SMT core with busy siblings, let
10974          * the lower priority @env::dst_cpu help it. Do not follow
10975          * CPU priority.
10976          */
10977         return env->idle != CPU_NOT_IDLE && (env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING) &&
10978                sched_use_asym_prio(env->sd, env->dst_cpu) &&
10979                (sched_asym_prefer(env->dst_cpu, env->src_cpu) ||
10980                 !sched_use_asym_prio(env->sd, env->src_cpu));
10981 }
10982
10983 static inline bool
10984 imbalanced_active_balance(struct lb_env *env)
10985 {
10986         struct sched_domain *sd = env->sd;
10987
10988         /*
10989          * The imbalanced case includes the case of pinned tasks preventing a fair
10990          * distribution of the load on the system but also the even distribution of the
10991          * threads on a system with spare capacity
10992          */
10993         if ((env->migration_type == migrate_task) &&
10994             (sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2))
10995                 return 1;
10996
10997         return 0;
10998 }
10999
11000 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
11001 {
11002         struct sched_domain *sd = env->sd;
11003
11004         if (asym_active_balance(env))
11005                 return 1;
11006
11007         if (imbalanced_active_balance(env))
11008                 return 1;
11009
11010         /*
11011          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
11012          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
11013          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
11014          * available on dst_cpu.
11015          */
11016         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
11017             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
11018                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
11019                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
11020                         return 1;
11021         }
11022
11023         if (env->migration_type == migrate_misfit)
11024                 return 1;
11025
11026         return 0;
11027 }
11028
11029 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
11030
11031 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
11032 {
11033         struct cpumask *swb_cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(should_we_balance_tmpmask);
11034         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
11035         int cpu, idle_smt = -1;
11036
11037         /*
11038          * Ensure the balancing environment is consistent; can happen
11039          * when the softirq triggers 'during' hotplug.
11040          */
11041         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, env->cpus))
11042                 return 0;
11043
11044         /*
11045          * In the newly idle case, we will allow all the CPUs
11046          * to do the newly idle load balance.
11047          *
11048          * However, we bail out if we already have tasks or a wakeup pending,
11049          * to optimize wakeup latency.
11050          */
11051         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
11052                 if (env->dst_rq->nr_running > 0 || env->dst_rq->ttwu_pending)
11053                         return 0;
11054                 return 1;
11055         }
11056
11057         cpumask_copy(swb_cpus, group_balance_mask(sg));
11058         /* Try to find first idle CPU */
11059         for_each_cpu_and(cpu, swb_cpus, env->cpus) {
11060                 if (!idle_cpu(cpu))
11061                         continue;
11062
11063                 /*
11064                  * Don't balance to idle SMT in busy core right away when
11065                  * balancing cores, but remember the first idle SMT CPU for
11066                  * later consideration.  Find CPU on an idle core first.
11067                  */
11068                 if (!(env->sd->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY) && !is_core_idle(cpu)) {
11069                         if (idle_smt == -1)
11070                                 idle_smt = cpu;
11071                         /*
11072                          * If the core is not idle, and first SMT sibling which is
11073                          * idle has been found, then its not needed to check other
11074                          * SMT siblings for idleness:
11075                          */
11076 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
11077                         cpumask_andnot(swb_cpus, swb_cpus, cpu_smt_mask(cpu));
11078 #endif
11079                         continue;
11080                 }
11081
11082                 /* Are we the first idle CPU? */
11083                 return cpu == env->dst_cpu;
11084         }
11085
11086         if (idle_smt == env->dst_cpu)
11087                 return true;
11088
11089         /* Are we the first CPU of this group ? */
11090         return group_balance_cpu(sg) == env->dst_cpu;
11091 }
11092
11093 /*
11094  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
11095  * tasks if there is an imbalance.
11096  */
11097 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
11098                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
11099                         int *continue_balancing)
11100 {
11101         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
11102         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
11103         struct sched_group *group;
11104         struct rq *busiest;
11105         struct rq_flags rf;
11106         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
11107         struct lb_env env = {
11108                 .sd             = sd,
11109                 .dst_cpu        = this_cpu,
11110                 .dst_rq         = this_rq,
11111                 .dst_grpmask    = group_balance_mask(sd->groups),
11112                 .idle           = idle,
11113                 .loop_break     = SCHED_NR_MIGRATE_BREAK,
11114                 .cpus           = cpus,
11115                 .fbq_type       = all,
11116                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
11117         };
11118
11119         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), cpu_active_mask);
11120
11121         schedstat_inc(sd->lb_count[idle]);
11122
11123 redo:
11124         if (!should_we_balance(&env)) {
11125                 *continue_balancing = 0;
11126                 goto out_balanced;
11127         }
11128
11129         group = find_busiest_group(&env);
11130         if (!group) {
11131                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyg[idle]);
11132                 goto out_balanced;
11133         }
11134
11135         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
11136         if (!busiest) {
11137                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyq[idle]);
11138                 goto out_balanced;
11139         }
11140
11141         WARN_ON_ONCE(busiest == env.dst_rq);
11142
11143         schedstat_add(sd->lb_imbalance[idle], env.imbalance);
11144
11145         env.src_cpu = busiest->cpu;
11146         env.src_rq = busiest;
11147
11148         ld_moved = 0;
11149         /* Clear this flag as soon as we find a pullable task */
11150         env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
11151         if (busiest->nr_running > 1) {
11152                 /*
11153                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
11154                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
11155                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
11156                  * correctly treated as an imbalance.
11157                  */
11158                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
11159
11160 more_balance:
11161                 rq_lock_irqsave(busiest, &rf);
11162                 update_rq_clock(busiest);
11163
11164                 /*
11165                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
11166                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
11167                  */
11168                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
11169
11170                 /*
11171                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
11172                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
11173                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
11174                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
11175                  * See task_rq_lock() family for the details.
11176                  */
11177
11178                 rq_unlock(busiest, &rf);
11179
11180                 if (cur_ld_moved) {
11181                         attach_tasks(&env);
11182                         ld_moved += cur_ld_moved;
11183                 }
11184
11185                 local_irq_restore(rf.flags);
11186
11187                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
11188                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
11189                         /* Stop if we tried all running tasks */
11190                         if (env.loop < busiest->nr_running)
11191                                 goto more_balance;
11192                 }
11193
11194                 /*
11195                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
11196                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
11197                  * where they can run. The upper limit on how many times we
11198                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of CPUs in our
11199                  * sched_group.
11200                  *
11201                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
11202                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
11203                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
11204                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
11205                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
11206                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
11207                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
11208                  * given_cpu) causing excess load to be moved to given_cpu.
11209                  * This however should not happen so much in practice and
11210                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
11211                  * excess load moved.
11212                  */
11213                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
11214
11215                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs */
11216                         __cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
11217
11218                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
11219                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
11220                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
11221                         env.loop         = 0;
11222                         env.loop_break   = SCHED_NR_MIGRATE_BREAK;
11223
11224                         /*
11225                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
11226                          * need to continue with same src_cpu.
11227                          */
11228                         goto more_balance;
11229                 }
11230
11231                 /*
11232                  * We failed to reach balance because of affinity.
11233                  */
11234                 if (sd_parent) {
11235                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
11236
11237                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
11238                                 *group_imbalance = 1;
11239                 }
11240
11241                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
11242                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
11243                         __cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
11244                         /*
11245                          * Attempting to continue load balancing at the current
11246                          * sched_domain level only makes sense if there are
11247                          * active CPUs remaining as possible busiest CPUs to
11248                          * pull load from which are not contained within the
11249                          * destination group that is receiving any migrated
11250                          * load.
11251                          */
11252                         if (!cpumask_subset(cpus, env.dst_grpmask)) {
11253                                 env.loop = 0;
11254                                 env.loop_break = SCHED_NR_MIGRATE_BREAK;
11255                                 goto redo;
11256                         }
11257                         goto out_all_pinned;
11258                 }
11259         }
11260
11261         if (!ld_moved) {
11262                 schedstat_inc(sd->lb_failed[idle]);
11263                 /*
11264                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
11265                  * We do not want newidle balance, which can be very
11266                  * frequent, pollute the failure counter causing
11267                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
11268                  */
11269                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
11270                         sd->nr_balance_failed++;
11271
11272                 if (need_active_balance(&env)) {
11273                         unsigned long flags;
11274
11275                         raw_spin_rq_lock_irqsave(busiest, flags);
11276
11277                         /*
11278                          * Don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
11279                          * if the curr task on busiest CPU can't be
11280                          * moved to this_cpu:
11281                          */
11282                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu, busiest->curr->cpus_ptr)) {
11283                                 raw_spin_rq_unlock_irqrestore(busiest, flags);
11284                                 goto out_one_pinned;
11285                         }
11286
11287                         /* Record that we found at least one task that could run on this_cpu */
11288                         env.flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
11289
11290                         /*
11291                          * ->active_balance synchronizes accesses to
11292                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
11293                          * only after active load balance is finished.
11294                          */
11295                         if (!busiest->active_balance) {
11296                                 busiest->active_balance = 1;
11297                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
11298                                 active_balance = 1;
11299                         }
11300
11301                         preempt_disable();
11302                         raw_spin_rq_unlock_irqrestore(busiest, flags);
11303                         if (active_balance) {
11304                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
11305                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
11306                                         &busiest->active_balance_work);
11307                         }
11308                         preempt_enable();
11309                 }
11310         } else {
11311                 sd->nr_balance_failed = 0;
11312         }
11313
11314         if (likely(!active_balance) || need_active_balance(&env)) {
11315                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
11316                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
11317         }
11318
11319         goto out;
11320
11321 out_balanced:
11322         /*
11323          * We reach balance although we may have faced some affinity
11324          * constraints. Clear the imbalance flag only if other tasks got
11325          * a chance to move and fix the imbalance.
11326          */
11327         if (sd_parent && !(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
11328                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
11329
11330                 if (*group_imbalance)
11331                         *group_imbalance = 0;
11332         }
11333
11334 out_all_pinned:
11335         /*
11336          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
11337          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
11338          * can try to migrate them.
11339          */
11340         schedstat_inc(sd->lb_balanced[idle]);
11341
11342         sd->nr_balance_failed = 0;
11343
11344 out_one_pinned:
11345         ld_moved = 0;
11346
11347         /*
11348          * newidle_balance() disregards balance intervals, so we could
11349          * repeatedly reach this code, which would lead to balance_interval
11350          * skyrocketing in a short amount of time. Skip the balance_interval
11351          * increase logic to avoid that.
11352          */
11353         if (env.idle == CPU_NEWLY_IDLE)
11354                 goto out;
11355
11356         /* tune up the balancing interval */
11357         if ((env.flags & LBF_ALL_PINNED &&
11358              sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
11359             sd->balance_interval < sd->max_interval)
11360                 sd->balance_interval *= 2;
11361 out:
11362         return ld_moved;
11363 }
11364
11365 static inline unsigned long
11366 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
11367 {
11368         unsigned long interval = sd->balance_interval;
11369
11370         if (cpu_busy)
11371                 interval *= sd->busy_factor;
11372
11373         /* scale ms to jiffies */
11374         interval = msecs_to_jiffies(interval);
11375
11376         /*
11377          * Reduce likelihood of busy balancing at higher domains racing with
11378          * balancing at lower domains by preventing their balancing periods
11379          * from being multiples of each other.
11380          */
11381         if (cpu_busy)
11382                 interval -= 1;
11383
11384         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
11385
11386         return interval;
11387 }
11388
11389 static inline void
11390 update_next_balance(struct sched_domain *sd, unsigned long *next_balance)
11391 {
11392         unsigned long interval, next;
11393
11394         /* used by idle balance, so cpu_busy = 0 */
11395         interval = get_sd_balance_interval(sd, 0);
11396         next = sd->last_balance + interval;
11397
11398         if (time_after(*next_balance, next))
11399                 *next_balance = next;
11400 }
11401
11402 /*
11403  * active_load_balance_cpu_stop is run by the CPU stopper. It pushes
11404  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
11405  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
11406  * avoids physical / logical imbalances.
11407  */
11408 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
11409 {
11410         struct rq *busiest_rq = data;
11411         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
11412         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
11413         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
11414         struct sched_domain *sd;
11415         struct task_struct *p = NULL;
11416         struct rq_flags rf;
11417
11418         rq_lock_irq(busiest_rq, &rf);
11419         /*
11420          * Between queueing the stop-work and running it is a hole in which
11421          * CPUs can become inactive. We should not move tasks from or to
11422          * inactive CPUs.
11423          */
11424         if (!cpu_active(busiest_cpu) || !cpu_active(target_cpu))
11425                 goto out_unlock;
11426
11427         /* Make sure the requested CPU hasn't gone down in the meantime: */
11428         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
11429                      !busiest_rq->active_balance))
11430                 goto out_unlock;
11431
11432         /* Is there any task to move? */
11433         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
11434                 goto out_unlock;
11435
11436         /*
11437          * This condition is "impossible", if it occurs
11438          * we need to fix it. Originally reported by
11439          * Bjorn Helgaas on a 128-CPU setup.
11440          */
11441         WARN_ON_ONCE(busiest_rq == target_rq);
11442
11443         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
11444         rcu_read_lock();
11445         for_each_domain(target_cpu, sd) {
11446                 if (cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
11447                         break;
11448         }
11449
11450         if (likely(sd)) {
11451                 struct lb_env env = {
11452                         .sd             = sd,
11453                         .dst_cpu        = target_cpu,
11454                         .dst_rq         = target_rq,
11455                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
11456                         .src_rq         = busiest_rq,
11457                         .idle           = CPU_IDLE,
11458                         .flags          = LBF_ACTIVE_LB,
11459                 };
11460
11461                 schedstat_inc(sd->alb_count);
11462                 update_rq_clock(busiest_rq);
11463
11464                 p = detach_one_task(&env);
11465                 if (p) {
11466                         schedstat_inc(sd->alb_pushed);
11467                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
11468                         sd->nr_balance_failed = 0;
11469                 } else {
11470                         schedstat_inc(sd->alb_failed);
11471                 }
11472         }
11473         rcu_read_unlock();
11474 out_unlock:
11475         busiest_rq->active_balance = 0;
11476         rq_unlock(busiest_rq, &rf);
11477
11478         if (p)
11479                 attach_one_task(target_rq, p);
11480
11481         local_irq_enable();
11482
11483         return 0;
11484 }
11485
11486 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
11487
11488 /*
11489  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
11490  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
11491  */
11492 void update_max_interval(void)
11493 {
11494         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
11495 }
11496
11497 static inline bool update_newidle_cost(struct sched_domain *sd, u64 cost)
11498 {
11499         if (cost > sd->max_newidle_lb_cost) {
11500                 /*
11501                  * Track max cost of a domain to make sure to not delay the
11502                  * next wakeup on the CPU.
11503                  */
11504                 sd->max_newidle_lb_cost = cost;
11505                 sd->last_decay_max_lb_cost = jiffies;
11506         } else if (time_after(jiffies, sd->last_decay_max_lb_cost + HZ)) {
11507                 /*
11508                  * Decay the newidle max times by ~1% per second to ensure that
11509                  * it is not outdated and the current max cost is actually
11510                  * shorter.
11511                  */
11512                 sd->max_newidle_lb_cost = (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
11513                 sd->last_decay_max_lb_cost = jiffies;
11514
11515                 return true;
11516         }
11517
11518         return false;
11519 }
11520
11521 /*
11522  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
11523  * and initiates a balancing operation if so.
11524  *
11525  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
11526  */
11527 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
11528 {
11529         int continue_balancing = 1;
11530         int cpu = rq->cpu;
11531         int busy = idle != CPU_IDLE && !sched_idle_cpu(cpu);
11532         unsigned long interval;
11533         struct sched_domain *sd;
11534         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
11535         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
11536         int update_next_balance = 0;
11537         int need_serialize, need_decay = 0;
11538         u64 max_cost = 0;
11539
11540         rcu_read_lock();
11541         for_each_domain(cpu, sd) {
11542                 /*
11543                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
11544                  * visit to all the domains.
11545                  */
11546                 need_decay = update_newidle_cost(sd, 0);
11547                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
11548
11549                 /*
11550                  * Stop the load balance at this level. There is another
11551                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
11552                  * actively.
11553                  */
11554                 if (!continue_balancing) {
11555                         if (need_decay)
11556                                 continue;
11557                         break;
11558                 }
11559
11560                 interval = get_sd_balance_interval(sd, busy);
11561
11562                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
11563                 if (need_serialize) {
11564                         if (!spin_trylock(&balancing))
11565                                 goto out;
11566                 }
11567
11568                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
11569                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
11570                                 /*
11571                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
11572                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
11573                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
11574                                  */
11575                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
11576                                 busy = idle != CPU_IDLE && !sched_idle_cpu(cpu);
11577                         }
11578                         sd->last_balance = jiffies;
11579                         interval = get_sd_balance_interval(sd, busy);
11580                 }
11581                 if (need_serialize)
11582                         spin_unlock(&balancing);
11583 out:
11584                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
11585                         next_balance = sd->last_balance + interval;
11586                         update_next_balance = 1;
11587                 }
11588         }
11589         if (need_decay) {
11590                 /*
11591                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
11592                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
11593                  */
11594                 rq->max_idle_balance_cost =
11595                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
11596         }
11597         rcu_read_unlock();
11598
11599         /*
11600          * next_balance will be updated only when there is a need.
11601          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
11602          * updated.
11603          */
11604         if (likely(update_next_balance))
11605                 rq->next_balance = next_balance;
11606
11607 }
11608
11609 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
11610 {
11611         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
11612 }
11613
11614 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
11615 /*
11616  * NOHZ idle load balancing (ILB) details:
11617  *
11618  * - When one of the busy CPUs notices that there may be an idle rebalancing
11619  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
11620  *   load balancing for all the idle CPUs.
11621  *
11622  * - HK_TYPE_MISC CPUs are used for this task, because HK_TYPE_SCHED is not set
11623  *   anywhere yet.
11624  */
11625 static inline int find_new_ilb(void)
11626 {
11627         const struct cpumask *hk_mask;
11628         int ilb_cpu;
11629
11630         hk_mask = housekeeping_cpumask(HK_TYPE_MISC);
11631
11632         for_each_cpu_and(ilb_cpu, nohz.idle_cpus_mask, hk_mask) {
11633
11634                 if (ilb_cpu == smp_processor_id())
11635                         continue;
11636
11637                 if (idle_cpu(ilb_cpu))
11638                         return ilb_cpu;
11639         }
11640
11641         return -1;
11642 }
11643
11644 /*
11645  * Kick a CPU to do the NOHZ balancing, if it is time for it, via a cross-CPU
11646  * SMP function call (IPI).
11647  *
11648  * We pick the first idle CPU in the HK_TYPE_MISC housekeeping set (if there is one).
11649  */
11650 static void kick_ilb(unsigned int flags)
11651 {
11652         int ilb_cpu;
11653
11654         /*
11655          * Increase nohz.next_balance only when if full ilb is triggered but
11656          * not if we only update stats.
11657          */
11658         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
11659                 nohz.next_balance = jiffies+1;
11660
11661         ilb_cpu = find_new_ilb();
11662         if (ilb_cpu < 0)
11663                 return;
11664
11665         /*
11666          * Access to rq::nohz_csd is serialized by NOHZ_KICK_MASK; he who sets
11667          * the first flag owns it; cleared by nohz_csd_func().
11668          */
11669         flags = atomic_fetch_or(flags, nohz_flags(ilb_cpu));
11670         if (flags & NOHZ_KICK_MASK)
11671                 return;
11672
11673         /*
11674          * This way we generate an IPI on the target CPU which
11675          * is idle, and the softirq performing NOHZ idle load balancing
11676          * will be run before returning from the IPI.
11677          */
11678         smp_call_function_single_async(ilb_cpu, &cpu_rq(ilb_cpu)->nohz_csd);
11679 }
11680
11681 /*
11682  * Current decision point for kicking the idle load balancer in the presence
11683  * of idle CPUs in the system.
11684  */
11685 static void nohz_balancer_kick(struct rq *rq)
11686 {
11687         unsigned long now = jiffies;
11688         struct sched_domain_shared *sds;
11689         struct sched_domain *sd;
11690         int nr_busy, i, cpu = rq->cpu;
11691         unsigned int flags = 0;
11692
11693         if (unlikely(rq->idle_balance))
11694                 return;
11695
11696         /*
11697          * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
11698          * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
11699          */
11700         nohz_balance_exit_idle(rq);
11701
11702         /*
11703          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
11704          * balancing:
11705          */
11706         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
11707                 return;
11708
11709         if (READ_ONCE(nohz.has_blocked) &&
11710             time_after(now, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
11711                 flags = NOHZ_STATS_KICK;
11712
11713         if (time_before(now, nohz.next_balance))
11714                 goto out;
11715
11716         if (rq->nr_running >= 2) {
11717                 flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
11718                 goto out;
11719         }
11720
11721         rcu_read_lock();
11722
11723         sd = rcu_dereference(rq->sd);
11724         if (sd) {
11725                 /*
11726                  * If there's a runnable CFS task and the current CPU has reduced
11727                  * capacity, kick the ILB to see if there's a better CPU to run on:
11728                  */
11729                 if (rq->cfs.h_nr_running >= 1 && check_cpu_capacity(rq, sd)) {
11730                         flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
11731                         goto unlock;
11732                 }
11733         }
11734
11735         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_packing, cpu));
11736         if (sd) {
11737                 /*
11738                  * When ASYM_PACKING; see if there's a more preferred CPU
11739                  * currently idle; in which case, kick the ILB to move tasks
11740                  * around.
11741                  *
11742                  * When balancing betwen cores, all the SMT siblings of the
11743                  * preferred CPU must be idle.
11744                  */
11745                 for_each_cpu_and(i, sched_domain_span(sd), nohz.idle_cpus_mask) {
11746                         if (sched_use_asym_prio(sd, i) &&
11747                             sched_asym_prefer(i, cpu)) {
11748                                 flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
11749                                 goto unlock;
11750                         }
11751                 }
11752         }
11753
11754         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_cpucapacity, cpu));
11755         if (sd) {
11756                 /*
11757                  * When ASYM_CPUCAPACITY; see if there's a higher capacity CPU
11758                  * to run the misfit task on.
11759                  */
11760                 if (check_misfit_status(rq, sd)) {
11761                         flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
11762                         goto unlock;
11763                 }
11764
11765                 /*
11766                  * For asymmetric systems, we do not want to nicely balance
11767                  * cache use, instead we want to embrace asymmetry and only
11768                  * ensure tasks have enough CPU capacity.
11769                  *
11770                  * Skip the LLC logic because it's not relevant in that case.
11771                  */
11772                 goto unlock;
11773         }
11774
11775         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
11776         if (sds) {
11777                 /*
11778                  * If there is an imbalance between LLC domains (IOW we could
11779                  * increase the overall cache utilization), we need a less-loaded LLC
11780                  * domain to pull some load from. Likewise, we may need to spread
11781                  * load within the current LLC domain (e.g. packed SMT cores but
11782                  * other CPUs are idle). We can't really know from here how busy
11783                  * the others are - so just get a NOHZ balance going if it looks
11784                  * like this LLC domain has tasks we could move.
11785                  */
11786                 nr_busy = atomic_read(&sds->nr_busy_cpus);
11787                 if (nr_busy > 1) {
11788                         flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
11789                         goto unlock;
11790                 }
11791         }
11792 unlock:
11793         rcu_read_unlock();
11794 out:
11795         if (READ_ONCE(nohz.needs_update))
11796                 flags |= NOHZ_NEXT_KICK;
11797
11798         if (flags)
11799                 kick_ilb(flags);
11800 }
11801
11802 static void set_cpu_sd_state_busy(int cpu)
11803 {
11804         struct sched_domain *sd;
11805
11806         rcu_read_lock();
11807         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
11808
11809         if (!sd || !sd->nohz_idle)
11810                 goto unlock;
11811         sd->nohz_idle = 0;
11812
11813         atomic_inc(&sd->shared->nr_busy_cpus);
11814 unlock:
11815         rcu_read_unlock();
11816 }
11817
11818 void nohz_balance_exit_idle(struct rq *rq)
11819 {
11820         SCHED_WARN_ON(rq != this_rq());
11821
11822         if (likely(!rq->nohz_tick_stopped))
11823                 return;
11824
11825         rq->nohz_tick_stopped = 0;
11826         cpumask_clear_cpu(rq->cpu, nohz.idle_cpus_mask);
11827         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
11828
11829         set_cpu_sd_state_busy(rq->cpu);
11830 }
11831
11832 static void set_cpu_sd_state_idle(int cpu)
11833 {
11834         struct sched_domain *sd;
11835
11836         rcu_read_lock();
11837         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
11838
11839         if (!sd || sd->nohz_idle)
11840                 goto unlock;
11841         sd->nohz_idle = 1;
11842
11843         atomic_dec(&sd->shared->nr_busy_cpus);
11844 unlock:
11845         rcu_read_unlock();
11846 }
11847
11848 /*
11849  * This routine will record that the CPU is going idle with tick stopped.
11850  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
11851  */
11852 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
11853 {
11854         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
11855
11856         SCHED_WARN_ON(cpu != smp_processor_id());
11857
11858         /* If this CPU is going down, then nothing needs to be done: */
11859         if (!cpu_active(cpu))
11860                 return;
11861
11862         /* Spare idle load balancing on CPUs that don't want to be disturbed: */
11863         if (!housekeeping_cpu(cpu, HK_TYPE_SCHED))
11864                 return;
11865
11866         /*
11867          * Can be set safely without rq->lock held
11868          * If a clear happens, it will have evaluated last additions because
11869          * rq->lock is held during the check and the clear
11870          */
11871         rq->has_blocked_load = 1;
11872
11873         /*
11874          * The tick is still stopped but load could have been added in the
11875          * meantime. We set the nohz.has_blocked flag to trig a check of the
11876          * *_avg. The CPU is already part of nohz.idle_cpus_mask so the clear
11877          * of nohz.has_blocked can only happen after checking the new load
11878          */
11879         if (rq->nohz_tick_stopped)
11880                 goto out;
11881
11882         /* If we're a completely isolated CPU, we don't play: */
11883         if (on_null_domain(rq))
11884                 return;
11885
11886         rq->nohz_tick_stopped = 1;
11887
11888         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
11889         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
11890
11891         /*
11892          * Ensures that if nohz_idle_balance() fails to observe our
11893          * @idle_cpus_mask store, it must observe the @has_blocked
11894          * and @needs_update stores.
11895          */
11896         smp_mb__after_atomic();
11897
11898         set_cpu_sd_state_idle(cpu);
11899
11900         WRITE_ONCE(nohz.needs_update, 1);
11901 out:
11902         /*
11903          * Each time a cpu enter idle, we assume that it has blocked load and
11904          * enable the periodic update of the load of idle cpus
11905          */
11906         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
11907 }
11908
11909 static bool update_nohz_stats(struct rq *rq)
11910 {
11911         unsigned int cpu = rq->cpu;
11912
11913         if (!rq->has_blocked_load)
11914                 return false;
11915
11916         if (!cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))
11917                 return false;
11918
11919         if (!time_after(jiffies, READ_ONCE(rq->last_blocked_load_update_tick)))
11920                 return true;
11921
11922         update_blocked_averages(cpu);
11923
11924         return rq->has_blocked_load;
11925 }
11926
11927 /*
11928  * Internal function that runs load balance for all idle cpus. The load balance
11929  * can be a simple update of blocked load or a complete load balance with
11930  * tasks movement depending of flags.
11931  */
11932 static void _nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, unsigned int flags)
11933 {
11934         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
11935         unsigned long now = jiffies;
11936         unsigned long next_balance = now + 60*HZ;
11937         bool has_blocked_load = false;
11938         int update_next_balance = 0;
11939         int this_cpu = this_rq->cpu;
11940         int balance_cpu;
11941         struct rq *rq;
11942
11943         SCHED_WARN_ON((flags & NOHZ_KICK_MASK) == NOHZ_BALANCE_KICK);
11944
11945         /*
11946          * We assume there will be no idle load after this update and clear
11947          * the has_blocked flag. If a cpu enters idle in the mean time, it will
11948          * set the has_blocked flag and trigger another update of idle load.
11949          * Because a cpu that becomes idle, is added to idle_cpus_mask before
11950          * setting the flag, we are sure to not clear the state and not
11951          * check the load of an idle cpu.
11952          *
11953          * Same applies to idle_cpus_mask vs needs_update.
11954          */
11955         if (flags & NOHZ_STATS_KICK)
11956                 WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 0);
11957         if (flags & NOHZ_NEXT_KICK)
11958                 WRITE_ONCE(nohz.needs_update, 0);
11959
11960         /*
11961          * Ensures that if we miss the CPU, we must see the has_blocked
11962          * store from nohz_balance_enter_idle().
11963          */
11964         smp_mb();
11965
11966         /*
11967          * Start with the next CPU after this_cpu so we will end with this_cpu and let a
11968          * chance for other idle cpu to pull load.
11969          */
11970         for_each_cpu_wrap(balance_cpu,  nohz.idle_cpus_mask, this_cpu+1) {
11971                 if (!idle_cpu(balance_cpu))
11972                         continue;
11973
11974                 /*
11975                  * If this CPU gets work to do, stop the load balancing
11976                  * work being done for other CPUs. Next load
11977                  * balancing owner will pick it up.
11978                  */
11979                 if (need_resched()) {
11980                         if (flags & NOHZ_STATS_KICK)
11981                                 has_blocked_load = true;
11982                         if (flags & NOHZ_NEXT_KICK)
11983                                 WRITE_ONCE(nohz.needs_update, 1);
11984                         goto abort;
11985                 }
11986
11987                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
11988
11989                 if (flags & NOHZ_STATS_KICK)
11990                         has_blocked_load |= update_nohz_stats(rq);
11991
11992                 /*
11993                  * If time for next balance is due,
11994                  * do the balance.
11995                  */
11996                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
11997                         struct rq_flags rf;
11998
11999                         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
12000                         update_rq_clock(rq);
12001                         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
12002
12003                         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
12004                                 rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
12005                 }
12006
12007                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
12008                         next_balance = rq->next_balance;
12009                         update_next_balance = 1;
12010                 }
12011         }
12012
12013         /*
12014          * next_balance will be updated only when there is a need.
12015          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
12016          * updated.
12017          */
12018         if (likely(update_next_balance))
12019                 nohz.next_balance = next_balance;
12020
12021         if (flags & NOHZ_STATS_KICK)
12022                 WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
12023                            now + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
12024
12025 abort:
12026         /* There is still blocked load, enable periodic update */
12027         if (has_blocked_load)
12028                 WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
12029 }
12030
12031 /*
12032  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
12033  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
12034  */
12035 static bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
12036 {
12037         unsigned int flags = this_rq->nohz_idle_balance;
12038
12039         if (!flags)
12040                 return false;
12041
12042         this_rq->nohz_idle_balance = 0;
12043
12044         if (idle != CPU_IDLE)
12045                 return false;
12046
12047         _nohz_idle_balance(this_rq, flags);
12048
12049         return true;
12050 }
12051
12052 /*
12053  * Check if we need to directly run the ILB for updating blocked load before
12054  * entering idle state. Here we run ILB directly without issuing IPIs.
12055  *
12056  * Note that when this function is called, the tick may not yet be stopped on
12057  * this CPU yet. nohz.idle_cpus_mask is updated only when tick is stopped and
12058  * cleared on the next busy tick. In other words, nohz.idle_cpus_mask updates
12059  * don't align with CPUs enter/exit idle to avoid bottlenecks due to high idle
12060  * entry/exit rate (usec). So it is possible that _nohz_idle_balance() is
12061  * called from this function on (this) CPU that's not yet in the mask. That's
12062  * OK because the goal of nohz_run_idle_balance() is to run ILB only for
12063  * updating the blocked load of already idle CPUs without waking up one of
12064  * those idle CPUs and outside the preempt disable / irq off phase of the local
12065  * cpu about to enter idle, because it can take a long time.
12066  */
12067 void nohz_run_idle_balance(int cpu)
12068 {
12069         unsigned int flags;
12070
12071         flags = atomic_fetch_andnot(NOHZ_NEWILB_KICK, nohz_flags(cpu));
12072
12073         /*
12074          * Update the blocked load only if no SCHED_SOFTIRQ is about to happen
12075          * (ie NOHZ_STATS_KICK set) and will do the same.
12076          */
12077         if ((flags == NOHZ_NEWILB_KICK) && !need_resched())
12078                 _nohz_idle_balance(cpu_rq(cpu), NOHZ_STATS_KICK);
12079 }
12080
12081 static void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq)
12082 {
12083         int this_cpu = this_rq->cpu;
12084
12085         /*
12086          * This CPU doesn't want to be disturbed by scheduler
12087          * housekeeping
12088          */
12089         if (!housekeeping_cpu(this_cpu, HK_TYPE_SCHED))
12090                 return;
12091
12092         /* Will wake up very soon. No time for doing anything else*/
12093         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost)
12094                 return;
12095
12096         /* Don't need to update blocked load of idle CPUs*/
12097         if (!READ_ONCE(nohz.has_blocked) ||
12098             time_before(jiffies, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
12099                 return;
12100
12101         /*
12102          * Set the need to trigger ILB in order to update blocked load
12103          * before entering idle state.
12104          */
12105         atomic_or(NOHZ_NEWILB_KICK, nohz_flags(this_cpu));
12106 }
12107
12108 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
12109 static inline void nohz_balancer_kick(struct rq *rq) { }
12110
12111 static inline bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
12112 {
12113         return false;
12114 }
12115
12116 static inline void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq) { }
12117 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
12118
12119 /*
12120  * newidle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
12121  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
12122  *
12123  * Returns:
12124  *   < 0 - we released the lock and there are !fair tasks present
12125  *     0 - failed, no new tasks
12126  *   > 0 - success, new (fair) tasks present
12127  */
12128 static int newidle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf)
12129 {
12130         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
12131         int this_cpu = this_rq->cpu;
12132         u64 t0, t1, curr_cost = 0;
12133         struct sched_domain *sd;
12134         int pulled_task = 0;
12135
12136         update_misfit_status(NULL, this_rq);
12137
12138         /*
12139          * There is a task waiting to run. No need to search for one.
12140          * Return 0; the task will be enqueued when switching to idle.
12141          */
12142         if (this_rq->ttwu_pending)
12143                 return 0;
12144
12145         /*
12146          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
12147          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
12148          */
12149         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
12150
12151         /*
12152          * Do not pull tasks towards !active CPUs...
12153          */
12154         if (!cpu_active(this_cpu))
12155                 return 0;
12156
12157         /*
12158          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
12159          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
12160          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
12161          * re-start the picking loop.
12162          */
12163         rq_unpin_lock(this_rq, rf);
12164
12165         rcu_read_lock();
12166         sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
12167
12168         if (!READ_ONCE(this_rq->rd->overload) ||
12169             (sd && this_rq->avg_idle < sd->max_newidle_lb_cost)) {
12170
12171                 if (sd)
12172                         update_next_balance(sd, &next_balance);
12173                 rcu_read_unlock();
12174
12175                 goto out;
12176         }
12177         rcu_read_unlock();
12178
12179         raw_spin_rq_unlock(this_rq);
12180
12181         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
12182         update_blocked_averages(this_cpu);
12183
12184         rcu_read_lock();
12185         for_each_domain(this_cpu, sd) {
12186                 int continue_balancing = 1;
12187                 u64 domain_cost;
12188
12189                 update_next_balance(sd, &next_balance);
12190
12191                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost)
12192                         break;
12193
12194                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
12195
12196                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
12197                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
12198                                                    &continue_balancing);
12199
12200                         t1 = sched_clock_cpu(this_cpu);
12201                         domain_cost = t1 - t0;
12202                         update_newidle_cost(sd, domain_cost);
12203
12204                         curr_cost += domain_cost;
12205                         t0 = t1;
12206                 }
12207
12208                 /*
12209                  * Stop searching for tasks to pull if there are
12210                  * now runnable tasks on this rq.
12211                  */
12212                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0 ||
12213                     this_rq->ttwu_pending)
12214                         break;
12215         }
12216         rcu_read_unlock();
12217
12218         raw_spin_rq_lock(this_rq);
12219
12220         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
12221                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
12222
12223         /*
12224          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
12225          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
12226          * pretend we pulled a task.
12227          */
12228         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
12229                 pulled_task = 1;
12230
12231         /* Is there a task of a high priority class? */
12232         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
12233                 pulled_task = -1;
12234
12235 out:
12236         /* Move the next balance forward */
12237         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
12238                 this_rq->next_balance = next_balance;
12239
12240         if (pulled_task)
12241                 this_rq->idle_stamp = 0;
12242         else
12243                 nohz_newidle_balance(this_rq);
12244
12245         rq_repin_lock(this_rq, rf);
12246
12247         return pulled_task;
12248 }
12249
12250 /*
12251  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
12252  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
12253  */
12254 static __latent_entropy void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
12255 {
12256         struct rq *this_rq = this_rq();
12257         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
12258                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
12259
12260         /*
12261          * If this CPU has a pending nohz_balance_kick, then do the
12262          * balancing on behalf of the other idle CPUs whose ticks are
12263          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
12264          * give the idle CPUs a chance to load balance. Else we may
12265          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
12266          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
12267          */
12268         if (nohz_idle_balance(this_rq, idle))
12269                 return;
12270
12271         /* normal load balance */
12272         update_blocked_averages(this_rq->cpu);
12273         rebalance_domains(this_rq, idle);
12274 }
12275
12276 /*
12277  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
12278  */
12279 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
12280 {
12281         /*
12282          * Don't need to rebalance while attached to NULL domain or
12283          * runqueue CPU is not active
12284          */
12285         if (unlikely(on_null_domain(rq) || !cpu_active(cpu_of(rq))))
12286                 return;
12287
12288         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
12289                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
12290
12291         nohz_balancer_kick(rq);
12292 }
12293
12294 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
12295 {
12296         update_sysctl();
12297
12298         update_runtime_enabled(rq);
12299 }
12300
12301 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
12302 {
12303         update_sysctl();
12304
12305         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
12306         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
12307 }
12308
12309 #endif /* CONFIG_SMP */
12310
12311 #ifdef CONFIG_SCHED_CORE
12312 static inline bool
12313 __entity_slice_used(struct sched_entity *se, int min_nr_tasks)
12314 {
12315         u64 rtime = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
12316         u64 slice = se->slice;
12317
12318         return (rtime * min_nr_tasks > slice);
12319 }
12320
12321 #define MIN_NR_TASKS_DURING_FORCEIDLE   2
12322 static inline void task_tick_core(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
12323 {
12324         if (!sched_core_enabled(rq))
12325                 return;
12326
12327         /*
12328          * If runqueue has only one task which used up its slice and
12329          * if the sibling is forced idle, then trigger schedule to
12330          * give forced idle task a chance.
12331          *
12332          * sched_slice() considers only this active rq and it gets the
12333          * whole slice. But during force idle, we have siblings acting
12334          * like a single runqueue and hence we need to consider runnable
12335          * tasks on this CPU and the forced idle CPU. Ideally, we should
12336          * go through the forced idle rq, but that would be a perf hit.
12337          * We can assume that the forced idle CPU has at least
12338          * MIN_NR_TASKS_DURING_FORCEIDLE - 1 tasks and use that to check
12339          * if we need to give up the CPU.
12340          */
12341         if (rq->core->core_forceidle_count && rq->cfs.nr_running == 1 &&
12342             __entity_slice_used(&curr->se, MIN_NR_TASKS_DURING_FORCEIDLE))
12343                 resched_curr(rq);
12344 }
12345
12346 /*
12347  * se_fi_update - Update the cfs_rq->min_vruntime_fi in a CFS hierarchy if needed.
12348  */
12349 static void se_fi_update(const struct sched_entity *se, unsigned int fi_seq,
12350                          bool forceidle)
12351 {
12352         for_each_sched_entity(se) {
12353                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
12354
12355                 if (forceidle) {
12356                         if (cfs_rq->forceidle_seq == fi_seq)
12357                                 break;
12358                         cfs_rq->forceidle_seq = fi_seq;
12359                 }
12360
12361                 cfs_rq->min_vruntime_fi = cfs_rq->min_vruntime;
12362         }
12363 }
12364
12365 void task_vruntime_update(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool in_fi)
12366 {
12367         struct sched_entity *se = &p->se;
12368
12369         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
12370                 return;
12371
12372         se_fi_update(se, rq->core->core_forceidle_seq, in_fi);
12373 }
12374
12375 bool cfs_prio_less(const struct task_struct *a, const struct task_struct *b,
12376                         bool in_fi)
12377 {
12378         struct rq *rq = task_rq(a);
12379         const struct sched_entity *sea = &a->se;
12380         const struct sched_entity *seb = &b->se;
12381         struct cfs_rq *cfs_rqa;
12382         struct cfs_rq *cfs_rqb;
12383         s64 delta;
12384
12385         SCHED_WARN_ON(task_rq(b)->core != rq->core);
12386
12387 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
12388         /*
12389          * Find an se in the hierarchy for tasks a and b, such that the se's
12390          * are immediate siblings.
12391          */
12392         while (sea->cfs_rq->tg != seb->cfs_rq->tg) {
12393                 int sea_depth = sea->depth;
12394                 int seb_depth = seb->depth;
12395
12396                 if (sea_depth >= seb_depth)
12397                         sea = parent_entity(sea);
12398                 if (sea_depth <= seb_depth)
12399                         seb = parent_entity(seb);
12400         }
12401
12402         se_fi_update(sea, rq->core->core_forceidle_seq, in_fi);
12403         se_fi_update(seb, rq->core->core_forceidle_seq, in_fi);
12404
12405         cfs_rqa = sea->cfs_rq;
12406         cfs_rqb = seb->cfs_rq;
12407 #else
12408         cfs_rqa = &task_rq(a)->cfs;
12409         cfs_rqb = &task_rq(b)->cfs;
12410 #endif
12411
12412         /*
12413          * Find delta after normalizing se's vruntime with its cfs_rq's
12414          * min_vruntime_fi, which would have been updated in prior calls
12415          * to se_fi_update().
12416          */
12417         delta = (s64)(sea->vruntime - seb->vruntime) +
12418                 (s64)(cfs_rqb->min_vruntime_fi - cfs_rqa->min_vruntime_fi);
12419
12420         return delta > 0;
12421 }
12422
12423 static int task_is_throttled_fair(struct task_struct *p, int cpu)
12424 {
12425         struct cfs_rq *cfs_rq;
12426
12427 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
12428         cfs_rq = task_group(p)->cfs_rq[cpu];
12429 #else
12430         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
12431 #endif
12432         return throttled_hierarchy(cfs_rq);
12433 }
12434 #else
12435 static inline void task_tick_core(struct rq *rq, struct task_struct *curr) {}
12436 #endif
12437
12438 /*
12439  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class.
12440  *
12441  * NOTE: This function can be called remotely by the tick offload that
12442  * goes along full dynticks. Therefore no local assumption can be made
12443  * and everything must be accessed through the @rq and @curr passed in
12444  * parameters.
12445  */
12446 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
12447 {
12448         struct cfs_rq *cfs_rq;
12449         struct sched_entity *se = &curr->se;
12450
12451         for_each_sched_entity(se) {
12452                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
12453                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
12454         }
12455
12456         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
12457                 task_tick_numa(rq, curr);
12458
12459         update_misfit_status(curr, rq);
12460         update_overutilized_status(task_rq(curr));
12461
12462         task_tick_core(rq, curr);
12463 }
12464
12465 /*
12466  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
12467  *  - child not yet on the tasklist
12468  *  - preemption disabled
12469  */
12470 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
12471 {
12472         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
12473         struct cfs_rq *cfs_rq;
12474         struct rq *rq = this_rq();
12475         struct rq_flags rf;
12476
12477         rq_lock(rq, &rf);
12478         update_rq_clock(rq);
12479
12480         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
12481         curr = cfs_rq->curr;
12482         if (curr)
12483                 update_curr(cfs_rq);
12484         place_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_INITIAL);
12485         rq_unlock(rq, &rf);
12486 }
12487
12488 /*
12489  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
12490  * the current task.
12491  */
12492 static void
12493 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
12494 {
12495         if (!task_on_rq_queued(p))
12496                 return;
12497
12498         if (rq->cfs.nr_running == 1)
12499                 return;
12500
12501         /*
12502          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
12503          * our priority decreased, or if we are not currently running on
12504          * this runqueue and our priority is higher than the current's
12505          */
12506         if (task_current(rq, p)) {
12507                 if (p->prio > oldprio)
12508                         resched_curr(rq);
12509         } else
12510                 wakeup_preempt(rq, p, 0);
12511 }
12512
12513 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
12514 /*
12515  * Propagate the changes of the sched_entity across the tg tree to make it
12516  * visible to the root
12517  */
12518 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
12519 {
12520         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
12521
12522         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
12523                 return;
12524
12525         if (!throttled_hierarchy(cfs_rq))
12526                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
12527
12528         /* Start to propagate at parent */
12529         se = se->parent;
12530
12531         for_each_sched_entity(se) {
12532                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
12533
12534                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
12535
12536                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
12537                         break;
12538
12539                 if (!throttled_hierarchy(cfs_rq))
12540                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
12541         }
12542 }
12543 #else
12544 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se) { }
12545 #endif
12546
12547 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
12548 {
12549         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
12550
12551 #ifdef CONFIG_SMP
12552         /*
12553          * In case the task sched_avg hasn't been attached:
12554          * - A forked task which hasn't been woken up by wake_up_new_task().
12555          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() but is
12556          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
12557          */
12558         if (!se->avg.last_update_time)
12559                 return;
12560 #endif
12561
12562         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
12563         update_load_avg(cfs_rq, se, 0);
12564         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
12565         update_tg_load_avg(cfs_rq);
12566         propagate_entity_cfs_rq(se);
12567 }
12568
12569 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
12570 {
12571         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
12572
12573         /* Synchronize entity with its cfs_rq */
12574         update_load_avg(cfs_rq, se, sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD) ? 0 : SKIP_AGE_LOAD);
12575         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
12576         update_tg_load_avg(cfs_rq);
12577         propagate_entity_cfs_rq(se);
12578 }
12579
12580 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
12581 {
12582         struct sched_entity *se = &p->se;
12583
12584         detach_entity_cfs_rq(se);
12585 }
12586
12587 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
12588 {
12589         struct sched_entity *se = &p->se;
12590
12591         attach_entity_cfs_rq(se);
12592 }
12593
12594 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
12595 {
12596         detach_task_cfs_rq(p);
12597 }
12598
12599 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
12600 {
12601         attach_task_cfs_rq(p);
12602
12603         if (task_on_rq_queued(p)) {
12604                 /*
12605                  * We were most likely switched from sched_rt, so
12606                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
12607                  * if we can still preempt the current task.
12608                  */
12609                 if (task_current(rq, p))
12610                         resched_curr(rq);
12611                 else
12612                         wakeup_preempt(rq, p, 0);
12613         }
12614 }
12615
12616 /* Account for a task changing its policy or group.
12617  *
12618  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
12619  * migrates between groups/classes.
12620  */
12621 static void set_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool first)
12622 {
12623         struct sched_entity *se = &p->se;
12624
12625 #ifdef CONFIG_SMP
12626         if (task_on_rq_queued(p)) {
12627                 /*
12628                  * Move the next running task to the front of the list, so our
12629                  * cfs_tasks list becomes MRU one.
12630                  */
12631                 list_move(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
12632         }
12633 #endif
12634
12635         for_each_sched_entity(se) {
12636                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
12637
12638                 set_next_entity(cfs_rq, se);
12639                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
12640                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
12641         }
12642 }
12643
12644 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
12645 {
12646         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT_CACHED;
12647         u64_u32_store(cfs_rq->min_vruntime, (u64)(-(1LL << 20)));
12648 #ifdef CONFIG_SMP
12649         raw_spin_lock_init(&cfs_rq->removed.lock);
12650 #endif
12651 }
12652
12653 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
12654 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p)
12655 {
12656         /*
12657          * We couldn't detach or attach a forked task which
12658          * hasn't been woken up by wake_up_new_task().
12659          */
12660         if (READ_ONCE(p->__state) == TASK_NEW)
12661                 return;
12662
12663         detach_task_cfs_rq(p);
12664
12665 #ifdef CONFIG_SMP
12666         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
12667         p->se.avg.last_update_time = 0;
12668 #endif
12669         set_task_rq(p, task_cpu(p));
12670         attach_task_cfs_rq(p);
12671 }
12672
12673 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
12674 {
12675         int i;
12676
12677         for_each_possible_cpu(i) {
12678                 if (tg->cfs_rq)
12679                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
12680                 if (tg->se)
12681                         kfree(tg->se[i]);
12682         }
12683
12684         kfree(tg->cfs_rq);
12685         kfree(tg->se);
12686 }
12687
12688 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
12689 {
12690         struct sched_entity *se;
12691         struct cfs_rq *cfs_rq;
12692         int i;
12693
12694         tg->cfs_rq = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(cfs_rq), GFP_KERNEL);
12695         if (!tg->cfs_rq)
12696                 goto err;
12697         tg->se = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(se), GFP_KERNEL);
12698         if (!tg->se)
12699                 goto err;
12700
12701         tg->shares = NICE_0_LOAD;
12702
12703         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg), tg_cfs_bandwidth(parent));
12704
12705         for_each_possible_cpu(i) {
12706                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
12707                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
12708                 if (!cfs_rq)
12709                         goto err;
12710
12711                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity_stats),
12712                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
12713                 if (!se)
12714                         goto err_free_rq;
12715
12716                 init_cfs_rq(cfs_rq);
12717                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
12718                 init_entity_runnable_average(se);
12719         }
12720
12721         return 1;
12722
12723 err_free_rq:
12724         kfree(cfs_rq);
12725 err:
12726         return 0;
12727 }
12728
12729 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg)
12730 {
12731         struct sched_entity *se;
12732         struct rq_flags rf;
12733         struct rq *rq;
12734         int i;
12735
12736         for_each_possible_cpu(i) {
12737                 rq = cpu_rq(i);
12738                 se = tg->se[i];
12739                 rq_lock_irq(rq, &rf);
12740                 update_rq_clock(rq);
12741                 attach_entity_cfs_rq(se);
12742                 sync_throttle(tg, i);
12743                 rq_unlock_irq(rq, &rf);
12744         }
12745 }
12746
12747 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
12748 {
12749         unsigned long flags;
12750         struct rq *rq;
12751         int cpu;
12752
12753         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
12754
12755         for_each_possible_cpu(cpu) {
12756                 if (tg->se[cpu])
12757                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
12758
12759                 /*
12760                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
12761                  * check on_list without danger of it being re-added.
12762                  */
12763                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
12764                         continue;
12765
12766                 rq = cpu_rq(cpu);
12767
12768                 raw_spin_rq_lock_irqsave(rq, flags);
12769                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
12770                 raw_spin_rq_unlock_irqrestore(rq, flags);
12771         }
12772 }
12773
12774 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
12775                         struct sched_entity *se, int cpu,
12776                         struct sched_entity *parent)
12777 {
12778         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
12779
12780         cfs_rq->tg = tg;
12781         cfs_rq->rq = rq;
12782         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
12783
12784         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
12785         tg->se[cpu] = se;
12786
12787         /* se could be NULL for root_task_group */
12788         if (!se)
12789                 return;
12790
12791         if (!parent) {
12792                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
12793                 se->depth = 0;
12794         } else {
12795                 se->cfs_rq = parent->my_q;
12796                 se->depth = parent->depth + 1;
12797         }
12798
12799         se->my_q = cfs_rq;
12800         /* guarantee group entities always have weight */
12801         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
12802         se->parent = parent;
12803 }
12804
12805 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
12806
12807 static int __sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
12808 {
12809         int i;
12810
12811         lockdep_assert_held(&shares_mutex);
12812
12813         /*
12814          * We can't change the weight of the root cgroup.
12815          */
12816         if (!tg->se[0])
12817                 return -EINVAL;
12818
12819         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
12820
12821         if (tg->shares == shares)
12822                 return 0;
12823
12824         tg->shares = shares;
12825         for_each_possible_cpu(i) {
12826                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
12827                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
12828                 struct rq_flags rf;
12829
12830                 /* Propagate contribution to hierarchy */
12831                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
12832                 update_rq_clock(rq);
12833                 for_each_sched_entity(se) {
12834                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
12835                         update_cfs_group(se);
12836                 }
12837                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
12838         }
12839
12840         return 0;
12841 }
12842
12843 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
12844 {
12845         int ret;
12846
12847         mutex_lock(&shares_mutex);
12848         if (tg_is_idle(tg))
12849                 ret = -EINVAL;
12850         else
12851                 ret = __sched_group_set_shares(tg, shares);
12852         mutex_unlock(&shares_mutex);
12853
12854         return ret;
12855 }
12856
12857 int sched_group_set_idle(struct task_group *tg, long idle)
12858 {
12859         int i;
12860
12861         if (tg == &root_task_group)
12862                 return -EINVAL;
12863
12864         if (idle < 0 || idle > 1)
12865                 return -EINVAL;
12866
12867         mutex_lock(&shares_mutex);
12868
12869         if (tg->idle == idle) {
12870                 mutex_unlock(&shares_mutex);
12871                 return 0;
12872         }
12873
12874         tg->idle = idle;
12875
12876         for_each_possible_cpu(i) {
12877                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
12878                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
12879                 struct cfs_rq *parent_cfs_rq, *grp_cfs_rq = tg->cfs_rq[i];
12880                 bool was_idle = cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq);
12881                 long idle_task_delta;
12882                 struct rq_flags rf;
12883
12884                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
12885
12886                 grp_cfs_rq->idle = idle;
12887                 if (WARN_ON_ONCE(was_idle == cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq)))
12888                         goto next_cpu;
12889
12890                 if (se->on_rq) {
12891                         parent_cfs_rq = cfs_rq_of(se);
12892                         if (cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq))
12893                                 parent_cfs_rq->idle_nr_running++;
12894                         else
12895                                 parent_cfs_rq->idle_nr_running--;
12896                 }
12897
12898                 idle_task_delta = grp_cfs_rq->h_nr_running -
12899                                   grp_cfs_rq->idle_h_nr_running;
12900                 if (!cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq))
12901                         idle_task_delta *= -1;
12902
12903                 for_each_sched_entity(se) {
12904                         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
12905
12906                         if (!se->on_rq)
12907                                 break;
12908
12909                         cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
12910
12911                         /* Already accounted at parent level and above. */
12912                         if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
12913                                 break;
12914                 }
12915
12916 next_cpu:
12917                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
12918         }
12919
12920         /* Idle groups have minimum weight. */
12921         if (tg_is_idle(tg))
12922                 __sched_group_set_shares(tg, scale_load(WEIGHT_IDLEPRIO));
12923         else
12924                 __sched_group_set_shares(tg, NICE_0_LOAD);
12925
12926         mutex_unlock(&shares_mutex);
12927         return 0;
12928 }
12929
12930 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
12931
12932 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
12933
12934 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
12935 {
12936         return 1;
12937 }
12938
12939 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
12940
12941 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
12942
12943 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
12944
12945
12946 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
12947 {
12948         struct sched_entity *se = &task->se;
12949         unsigned int rr_interval = 0;
12950
12951         /*
12952          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
12953          * idle runqueue:
12954          */
12955         if (rq->cfs.load.weight)
12956                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(se->slice);
12957
12958         return rr_interval;
12959 }
12960
12961 /*
12962  * All the scheduling class methods:
12963  */
12964 DEFINE_SCHED_CLASS(fair) = {
12965
12966         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
12967         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
12968         .yield_task             = yield_task_fair,
12969         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
12970
12971         .wakeup_preempt         = check_preempt_wakeup_fair,
12972
12973         .pick_next_task         = __pick_next_task_fair,
12974         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
12975         .set_next_task          = set_next_task_fair,
12976
12977 #ifdef CONFIG_SMP
12978         .balance                = balance_fair,
12979         .pick_task              = pick_task_fair,
12980         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
12981         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
12982
12983         .rq_online              = rq_online_fair,
12984         .rq_offline             = rq_offline_fair,
12985
12986         .task_dead              = task_dead_fair,
12987         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
12988 #endif
12989
12990         .task_tick              = task_tick_fair,
12991         .task_fork              = task_fork_fair,
12992
12993         .prio_changed           = prio_changed_fair,
12994         .switched_from          = switched_from_fair,
12995         .switched_to            = switched_to_fair,
12996
12997         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
12998
12999         .update_curr            = update_curr_fair,
13000
13001 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
13002         .task_change_group      = task_change_group_fair,
13003 #endif
13004
13005 #ifdef CONFIG_SCHED_CORE
13006         .task_is_throttled      = task_is_throttled_fair,
13007 #endif
13008
13009 #ifdef CONFIG_UCLAMP_TASK
13010         .uclamp_enabled         = 1,
13011 #endif
13012 };
13013
13014 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
13015 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
13016 {
13017         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
13018
13019         rcu_read_lock();
13020         for_each_leaf_cfs_rq_safe(cpu_rq(cpu), cfs_rq, pos)
13021                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
13022         rcu_read_unlock();
13023 }
13024
13025 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
13026 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
13027 {
13028         int node;
13029         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
13030         struct numa_group *ng;
13031
13032         rcu_read_lock();
13033         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
13034         for_each_online_node(node) {
13035                 if (p->numa_faults) {
13036                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
13037                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
13038                 }
13039                 if (ng) {
13040                         gsf = ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
13041                         gpf = ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
13042                 }
13043                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
13044         }
13045         rcu_read_unlock();
13046 }
13047 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
13048 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
13049
13050 __init void init_sched_fair_class(void)
13051 {
13052 #ifdef CONFIG_SMP
13053         int i;
13054
13055         for_each_possible_cpu(i) {
13056                 zalloc_cpumask_var_node(&per_cpu(load_balance_mask, i), GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
13057                 zalloc_cpumask_var_node(&per_cpu(select_rq_mask,    i), GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
13058                 zalloc_cpumask_var_node(&per_cpu(should_we_balance_tmpmask, i),
13059                                         GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
13060
13061 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
13062                 INIT_CSD(&cpu_rq(i)->cfsb_csd, __cfsb_csd_unthrottle, cpu_rq(i));
13063                 INIT_LIST_HEAD(&cpu_rq(i)->cfsb_csd_list);
13064 #endif
13065         }
13066
13067         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
13068
13069 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
13070         nohz.next_balance = jiffies;
13071         nohz.next_blocked = jiffies;
13072         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
13073 #endif
13074 #endif /* SMP */
13075
13076 }