]> Git Repo - J-linux.git/blob - kernel/sched/fair.c
Merge tag 'vfs-6.13-rc7.fixes' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/vfs/vfs
[J-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 <[email protected]>
6  *
7  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
8  *  (C) 2007 Mike Galbraith <[email protected]>
9  *
10  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
11  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <[email protected]>
12  *
13  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
14  *  Copyright IBM Corporation, 2007
15  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <[email protected]>
16  *
17  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
18  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <[email protected]>
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 logarithmically, *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 static int __init setup_sched_thermal_decay_shift(char *str)
82 {
83         pr_warn("Ignoring the deprecated sched_thermal_decay_shift= option\n");
84         return 1;
85 }
86 __setup("sched_thermal_decay_shift=", setup_sched_thermal_decay_shift);
87
88 #ifdef CONFIG_SMP
89 /*
90  * For asym packing, by default the lower numbered CPU has higher priority.
91  */
92 int __weak arch_asym_cpu_priority(int cpu)
93 {
94         return -cpu;
95 }
96
97 /*
98  * The margin used when comparing utilization with CPU capacity.
99  *
100  * (default: ~20%)
101  */
102 #define fits_capacity(cap, max) ((cap) * 1280 < (max) * 1024)
103
104 /*
105  * The margin used when comparing CPU capacities.
106  * is 'cap1' noticeably greater than 'cap2'
107  *
108  * (default: ~5%)
109  */
110 #define capacity_greater(cap1, cap2) ((cap1) * 1024 > (cap2) * 1078)
111 #endif
112
113 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
114 /*
115  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
116  * each time a cfs_rq requests quota.
117  *
118  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
119  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
120  * we will always only issue the remaining available time.
121  *
122  * (default: 5 msec, units: microseconds)
123  */
124 static unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice            = 5000UL;
125 #endif
126
127 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
128 /* Restrict the NUMA promotion throughput (MB/s) for each target node. */
129 static unsigned int sysctl_numa_balancing_promote_rate_limit = 65536;
130 #endif
131
132 #ifdef CONFIG_SYSCTL
133 static struct ctl_table sched_fair_sysctls[] = {
134 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
135         {
136                 .procname       = "sched_cfs_bandwidth_slice_us",
137                 .data           = &sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice,
138                 .maxlen         = sizeof(unsigned int),
139                 .mode           = 0644,
140                 .proc_handler   = proc_dointvec_minmax,
141                 .extra1         = SYSCTL_ONE,
142         },
143 #endif
144 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
145         {
146                 .procname       = "numa_balancing_promote_rate_limit_MBps",
147                 .data           = &sysctl_numa_balancing_promote_rate_limit,
148                 .maxlen         = sizeof(unsigned int),
149                 .mode           = 0644,
150                 .proc_handler   = proc_dointvec_minmax,
151                 .extra1         = SYSCTL_ZERO,
152         },
153 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
154 };
155
156 static int __init sched_fair_sysctl_init(void)
157 {
158         register_sysctl_init("kernel", sched_fair_sysctls);
159         return 0;
160 }
161 late_initcall(sched_fair_sysctl_init);
162 #endif
163
164 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
165 {
166         lw->weight += inc;
167         lw->inv_weight = 0;
168 }
169
170 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
171 {
172         lw->weight -= dec;
173         lw->inv_weight = 0;
174 }
175
176 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
177 {
178         lw->weight = w;
179         lw->inv_weight = 0;
180 }
181
182 /*
183  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
184  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
185  * to users decreases. But the relationship is not linear,
186  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
187  * number of CPUs.
188  *
189  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
190  */
191 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
192 {
193         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
194         unsigned int factor;
195
196         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
197         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
198                 factor = 1;
199                 break;
200         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
201                 factor = cpus;
202                 break;
203         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
204         default:
205                 factor = 1 + ilog2(cpus);
206                 break;
207         }
208
209         return factor;
210 }
211
212 static void update_sysctl(void)
213 {
214         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
215
216 #define SET_SYSCTL(name) \
217         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
218         SET_SYSCTL(sched_base_slice);
219 #undef SET_SYSCTL
220 }
221
222 void __init sched_init_granularity(void)
223 {
224         update_sysctl();
225 }
226
227 #define WMULT_CONST     (~0U)
228 #define WMULT_SHIFT     32
229
230 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
231 {
232         unsigned long w;
233
234         if (likely(lw->inv_weight))
235                 return;
236
237         w = scale_load_down(lw->weight);
238
239         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
240                 lw->inv_weight = 1;
241         else if (unlikely(!w))
242                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
243         else
244                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
245 }
246
247 /*
248  * delta_exec * weight / lw.weight
249  *   OR
250  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
251  *
252  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e sched_prio_to_wmult[], in which case
253  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
254  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
255  *
256  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
257  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
258  */
259 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
260 {
261         u64 fact = scale_load_down(weight);
262         u32 fact_hi = (u32)(fact >> 32);
263         int shift = WMULT_SHIFT;
264         int fs;
265
266         __update_inv_weight(lw);
267
268         if (unlikely(fact_hi)) {
269                 fs = fls(fact_hi);
270                 shift -= fs;
271                 fact >>= fs;
272         }
273
274         fact = mul_u32_u32(fact, lw->inv_weight);
275
276         fact_hi = (u32)(fact >> 32);
277         if (fact_hi) {
278                 fs = fls(fact_hi);
279                 shift -= fs;
280                 fact >>= fs;
281         }
282
283         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
284 }
285
286 /*
287  * delta /= w
288  */
289 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
290 {
291         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
292                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
293
294         return delta;
295 }
296
297 const struct sched_class fair_sched_class;
298
299 /**************************************************************
300  * CFS operations on generic schedulable entities:
301  */
302
303 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
304
305 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
306 #define for_each_sched_entity(se) \
307                 for (; se; se = se->parent)
308
309 static inline bool list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
310 {
311         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
312         int cpu = cpu_of(rq);
313
314         if (cfs_rq->on_list)
315                 return rq->tmp_alone_branch == &rq->leaf_cfs_rq_list;
316
317         cfs_rq->on_list = 1;
318
319         /*
320          * Ensure we either appear before our parent (if already
321          * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
322          * enqueued. The fact that we always enqueue bottom-up
323          * reduces this to two cases and a special case for the root
324          * cfs_rq. Furthermore, it also means that we will always reset
325          * tmp_alone_branch either when the branch is connected
326          * to a tree or when we reach the top of the tree
327          */
328         if (cfs_rq->tg->parent &&
329             cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->on_list) {
330                 /*
331                  * If parent is already on the list, we add the child
332                  * just before. Thanks to circular linked property of
333                  * the list, this means to put the child at the tail
334                  * of the list that starts by parent.
335                  */
336                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
337                         &(cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->leaf_cfs_rq_list));
338                 /*
339                  * The branch is now connected to its tree so we can
340                  * reset tmp_alone_branch to the beginning of the
341                  * list.
342                  */
343                 rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
344                 return true;
345         }
346
347         if (!cfs_rq->tg->parent) {
348                 /*
349                  * cfs rq without parent should be put
350                  * at the tail of the list.
351                  */
352                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
353                         &rq->leaf_cfs_rq_list);
354                 /*
355                  * We have reach the top of a tree so we can reset
356                  * tmp_alone_branch to the beginning of the list.
357                  */
358                 rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
359                 return true;
360         }
361
362         /*
363          * The parent has not already been added so we want to
364          * make sure that it will be put after us.
365          * tmp_alone_branch points to the begin of the branch
366          * where we will add parent.
367          */
368         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list, rq->tmp_alone_branch);
369         /*
370          * update tmp_alone_branch to points to the new begin
371          * of the branch
372          */
373         rq->tmp_alone_branch = &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list;
374         return false;
375 }
376
377 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
378 {
379         if (cfs_rq->on_list) {
380                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
381
382                 /*
383                  * With cfs_rq being unthrottled/throttled during an enqueue,
384                  * it can happen the tmp_alone_branch points to the leaf that
385                  * we finally want to delete. In this case, tmp_alone_branch moves
386                  * to the prev element but it will point to rq->leaf_cfs_rq_list
387                  * at the end of the enqueue.
388                  */
389                 if (rq->tmp_alone_branch == &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list)
390                         rq->tmp_alone_branch = cfs_rq->leaf_cfs_rq_list.prev;
391
392                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
393                 cfs_rq->on_list = 0;
394         }
395 }
396
397 static inline void assert_list_leaf_cfs_rq(struct rq *rq)
398 {
399         SCHED_WARN_ON(rq->tmp_alone_branch != &rq->leaf_cfs_rq_list);
400 }
401
402 /* Iterate through all leaf cfs_rq's on a runqueue */
403 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)                      \
404         list_for_each_entry_safe(cfs_rq, pos, &rq->leaf_cfs_rq_list,    \
405                                  leaf_cfs_rq_list)
406
407 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
408 static inline struct cfs_rq *
409 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
410 {
411         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
412                 return se->cfs_rq;
413
414         return NULL;
415 }
416
417 static inline struct sched_entity *parent_entity(const struct sched_entity *se)
418 {
419         return se->parent;
420 }
421
422 static void
423 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
424 {
425         int se_depth, pse_depth;
426
427         /*
428          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
429          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
430          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
431          * parent.
432          */
433
434         /* First walk up until both entities are at same depth */
435         se_depth = (*se)->depth;
436         pse_depth = (*pse)->depth;
437
438         while (se_depth > pse_depth) {
439                 se_depth--;
440                 *se = parent_entity(*se);
441         }
442
443         while (pse_depth > se_depth) {
444                 pse_depth--;
445                 *pse = parent_entity(*pse);
446         }
447
448         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
449                 *se = parent_entity(*se);
450                 *pse = parent_entity(*pse);
451         }
452 }
453
454 static int tg_is_idle(struct task_group *tg)
455 {
456         return tg->idle > 0;
457 }
458
459 static int cfs_rq_is_idle(struct cfs_rq *cfs_rq)
460 {
461         return cfs_rq->idle > 0;
462 }
463
464 static int se_is_idle(struct sched_entity *se)
465 {
466         if (entity_is_task(se))
467                 return task_has_idle_policy(task_of(se));
468         return cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se));
469 }
470
471 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
472
473 #define for_each_sched_entity(se) \
474                 for (; se; se = NULL)
475
476 static inline bool list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
477 {
478         return true;
479 }
480
481 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
482 {
483 }
484
485 static inline void assert_list_leaf_cfs_rq(struct rq *rq)
486 {
487 }
488
489 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)      \
490                 for (cfs_rq = &rq->cfs, pos = NULL; cfs_rq; cfs_rq = pos)
491
492 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
493 {
494         return NULL;
495 }
496
497 static inline void
498 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
499 {
500 }
501
502 static inline int tg_is_idle(struct task_group *tg)
503 {
504         return 0;
505 }
506
507 static int cfs_rq_is_idle(struct cfs_rq *cfs_rq)
508 {
509         return 0;
510 }
511
512 static int se_is_idle(struct sched_entity *se)
513 {
514         return task_has_idle_policy(task_of(se));
515 }
516
517 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
518
519 static __always_inline
520 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
521
522 /**************************************************************
523  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
524  */
525
526 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
527 {
528         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
529         if (delta > 0)
530                 max_vruntime = vruntime;
531
532         return max_vruntime;
533 }
534
535 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
536 {
537         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
538         if (delta < 0)
539                 min_vruntime = vruntime;
540
541         return min_vruntime;
542 }
543
544 static inline bool entity_before(const struct sched_entity *a,
545                                  const struct sched_entity *b)
546 {
547         /*
548          * Tiebreak on vruntime seems unnecessary since it can
549          * hardly happen.
550          */
551         return (s64)(a->deadline - b->deadline) < 0;
552 }
553
554 static inline s64 entity_key(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
555 {
556         return (s64)(se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime);
557 }
558
559 #define __node_2_se(node) \
560         rb_entry((node), struct sched_entity, run_node)
561
562 /*
563  * Compute virtual time from the per-task service numbers:
564  *
565  * Fair schedulers conserve lag:
566  *
567  *   \Sum lag_i = 0
568  *
569  * Where lag_i is given by:
570  *
571  *   lag_i = S - s_i = w_i * (V - v_i)
572  *
573  * Where S is the ideal service time and V is it's virtual time counterpart.
574  * Therefore:
575  *
576  *   \Sum lag_i = 0
577  *   \Sum w_i * (V - v_i) = 0
578  *   \Sum w_i * V - w_i * v_i = 0
579  *
580  * From which we can solve an expression for V in v_i (which we have in
581  * se->vruntime):
582  *
583  *       \Sum v_i * w_i   \Sum v_i * w_i
584  *   V = -------------- = --------------
585  *          \Sum w_i            W
586  *
587  * Specifically, this is the weighted average of all entity virtual runtimes.
588  *
589  * [[ NOTE: this is only equal to the ideal scheduler under the condition
590  *          that join/leave operations happen at lag_i = 0, otherwise the
591  *          virtual time has non-contiguous motion equivalent to:
592  *
593  *            V +-= lag_i / W
594  *
595  *          Also see the comment in place_entity() that deals with this. ]]
596  *
597  * However, since v_i is u64, and the multiplication could easily overflow
598  * transform it into a relative form that uses smaller quantities:
599  *
600  * Substitute: v_i == (v_i - v0) + v0
601  *
602  *     \Sum ((v_i - v0) + v0) * w_i   \Sum (v_i - v0) * w_i
603  * V = ---------------------------- = --------------------- + v0
604  *                  W                            W
605  *
606  * Which we track using:
607  *
608  *                    v0 := cfs_rq->min_vruntime
609  * \Sum (v_i - v0) * w_i := cfs_rq->avg_vruntime
610  *              \Sum w_i := cfs_rq->avg_load
611  *
612  * Since min_vruntime is a monotonic increasing variable that closely tracks
613  * the per-task service, these deltas: (v_i - v), will be in the order of the
614  * maximal (virtual) lag induced in the system due to quantisation.
615  *
616  * Also, we use scale_load_down() to reduce the size.
617  *
618  * As measured, the max (key * weight) value was ~44 bits for a kernel build.
619  */
620 static void
621 avg_vruntime_add(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
622 {
623         unsigned long weight = scale_load_down(se->load.weight);
624         s64 key = entity_key(cfs_rq, se);
625
626         cfs_rq->avg_vruntime += key * weight;
627         cfs_rq->avg_load += weight;
628 }
629
630 static void
631 avg_vruntime_sub(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
632 {
633         unsigned long weight = scale_load_down(se->load.weight);
634         s64 key = entity_key(cfs_rq, se);
635
636         cfs_rq->avg_vruntime -= key * weight;
637         cfs_rq->avg_load -= weight;
638 }
639
640 static inline
641 void avg_vruntime_update(struct cfs_rq *cfs_rq, s64 delta)
642 {
643         /*
644          * v' = v + d ==> avg_vruntime' = avg_runtime - d*avg_load
645          */
646         cfs_rq->avg_vruntime -= cfs_rq->avg_load * delta;
647 }
648
649 /*
650  * Specifically: avg_runtime() + 0 must result in entity_eligible() := true
651  * For this to be so, the result of this function must have a left bias.
652  */
653 u64 avg_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
654 {
655         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
656         s64 avg = cfs_rq->avg_vruntime;
657         long load = cfs_rq->avg_load;
658
659         if (curr && curr->on_rq) {
660                 unsigned long weight = scale_load_down(curr->load.weight);
661
662                 avg += entity_key(cfs_rq, curr) * weight;
663                 load += weight;
664         }
665
666         if (load) {
667                 /* sign flips effective floor / ceiling */
668                 if (avg < 0)
669                         avg -= (load - 1);
670                 avg = div_s64(avg, load);
671         }
672
673         return cfs_rq->min_vruntime + avg;
674 }
675
676 /*
677  * lag_i = S - s_i = w_i * (V - v_i)
678  *
679  * However, since V is approximated by the weighted average of all entities it
680  * is possible -- by addition/removal/reweight to the tree -- to move V around
681  * and end up with a larger lag than we started with.
682  *
683  * Limit this to either double the slice length with a minimum of TICK_NSEC
684  * since that is the timing granularity.
685  *
686  * EEVDF gives the following limit for a steady state system:
687  *
688  *   -r_max < lag < max(r_max, q)
689  *
690  * XXX could add max_slice to the augmented data to track this.
691  */
692 static s64 entity_lag(u64 avruntime, struct sched_entity *se)
693 {
694         s64 vlag, limit;
695
696         vlag = avruntime - se->vruntime;
697         limit = calc_delta_fair(max_t(u64, 2*se->slice, TICK_NSEC), se);
698
699         return clamp(vlag, -limit, limit);
700 }
701
702 static void update_entity_lag(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
703 {
704         SCHED_WARN_ON(!se->on_rq);
705
706         se->vlag = entity_lag(avg_vruntime(cfs_rq), se);
707 }
708
709 /*
710  * Entity is eligible once it received less service than it ought to have,
711  * eg. lag >= 0.
712  *
713  * lag_i = S - s_i = w_i*(V - v_i)
714  *
715  * lag_i >= 0 -> V >= v_i
716  *
717  *     \Sum (v_i - v)*w_i
718  * V = ------------------ + v
719  *          \Sum w_i
720  *
721  * lag_i >= 0 -> \Sum (v_i - v)*w_i >= (v_i - v)*(\Sum w_i)
722  *
723  * Note: using 'avg_vruntime() > se->vruntime' is inaccurate due
724  *       to the loss in precision caused by the division.
725  */
726 static int vruntime_eligible(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 vruntime)
727 {
728         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
729         s64 avg = cfs_rq->avg_vruntime;
730         long load = cfs_rq->avg_load;
731
732         if (curr && curr->on_rq) {
733                 unsigned long weight = scale_load_down(curr->load.weight);
734
735                 avg += entity_key(cfs_rq, curr) * weight;
736                 load += weight;
737         }
738
739         return avg >= (s64)(vruntime - cfs_rq->min_vruntime) * load;
740 }
741
742 int entity_eligible(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
743 {
744         return vruntime_eligible(cfs_rq, se->vruntime);
745 }
746
747 static u64 __update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 vruntime)
748 {
749         u64 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
750         /*
751          * open coded max_vruntime() to allow updating avg_vruntime
752          */
753         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
754         if (delta > 0) {
755                 avg_vruntime_update(cfs_rq, delta);
756                 min_vruntime = vruntime;
757         }
758         return min_vruntime;
759 }
760
761 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
762 {
763         struct sched_entity *se = __pick_root_entity(cfs_rq);
764         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
765         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
766
767         if (curr) {
768                 if (curr->on_rq)
769                         vruntime = curr->vruntime;
770                 else
771                         curr = NULL;
772         }
773
774         if (se) {
775                 if (!curr)
776                         vruntime = se->min_vruntime;
777                 else
778                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->min_vruntime);
779         }
780
781         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
782         cfs_rq->min_vruntime = __update_min_vruntime(cfs_rq, vruntime);
783 }
784
785 static inline u64 cfs_rq_min_slice(struct cfs_rq *cfs_rq)
786 {
787         struct sched_entity *root = __pick_root_entity(cfs_rq);
788         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
789         u64 min_slice = ~0ULL;
790
791         if (curr && curr->on_rq)
792                 min_slice = curr->slice;
793
794         if (root)
795                 min_slice = min(min_slice, root->min_slice);
796
797         return min_slice;
798 }
799
800 static inline bool __entity_less(struct rb_node *a, const struct rb_node *b)
801 {
802         return entity_before(__node_2_se(a), __node_2_se(b));
803 }
804
805 #define vruntime_gt(field, lse, rse) ({ (s64)((lse)->field - (rse)->field) > 0; })
806
807 static inline void __min_vruntime_update(struct sched_entity *se, struct rb_node *node)
808 {
809         if (node) {
810                 struct sched_entity *rse = __node_2_se(node);
811                 if (vruntime_gt(min_vruntime, se, rse))
812                         se->min_vruntime = rse->min_vruntime;
813         }
814 }
815
816 static inline void __min_slice_update(struct sched_entity *se, struct rb_node *node)
817 {
818         if (node) {
819                 struct sched_entity *rse = __node_2_se(node);
820                 if (rse->min_slice < se->min_slice)
821                         se->min_slice = rse->min_slice;
822         }
823 }
824
825 /*
826  * se->min_vruntime = min(se->vruntime, {left,right}->min_vruntime)
827  */
828 static inline bool min_vruntime_update(struct sched_entity *se, bool exit)
829 {
830         u64 old_min_vruntime = se->min_vruntime;
831         u64 old_min_slice = se->min_slice;
832         struct rb_node *node = &se->run_node;
833
834         se->min_vruntime = se->vruntime;
835         __min_vruntime_update(se, node->rb_right);
836         __min_vruntime_update(se, node->rb_left);
837
838         se->min_slice = se->slice;
839         __min_slice_update(se, node->rb_right);
840         __min_slice_update(se, node->rb_left);
841
842         return se->min_vruntime == old_min_vruntime &&
843                se->min_slice == old_min_slice;
844 }
845
846 RB_DECLARE_CALLBACKS(static, min_vruntime_cb, struct sched_entity,
847                      run_node, min_vruntime, min_vruntime_update);
848
849 /*
850  * Enqueue an entity into the rb-tree:
851  */
852 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
853 {
854         avg_vruntime_add(cfs_rq, se);
855         se->min_vruntime = se->vruntime;
856         se->min_slice = se->slice;
857         rb_add_augmented_cached(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline,
858                                 __entity_less, &min_vruntime_cb);
859 }
860
861 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
862 {
863         rb_erase_augmented_cached(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline,
864                                   &min_vruntime_cb);
865         avg_vruntime_sub(cfs_rq, se);
866 }
867
868 struct sched_entity *__pick_root_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
869 {
870         struct rb_node *root = cfs_rq->tasks_timeline.rb_root.rb_node;
871
872         if (!root)
873                 return NULL;
874
875         return __node_2_se(root);
876 }
877
878 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
879 {
880         struct rb_node *left = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
881
882         if (!left)
883                 return NULL;
884
885         return __node_2_se(left);
886 }
887
888 /*
889  * Earliest Eligible Virtual Deadline First
890  *
891  * In order to provide latency guarantees for different request sizes
892  * EEVDF selects the best runnable task from two criteria:
893  *
894  *  1) the task must be eligible (must be owed service)
895  *
896  *  2) from those tasks that meet 1), we select the one
897  *     with the earliest virtual deadline.
898  *
899  * We can do this in O(log n) time due to an augmented RB-tree. The
900  * tree keeps the entries sorted on deadline, but also functions as a
901  * heap based on the vruntime by keeping:
902  *
903  *  se->min_vruntime = min(se->vruntime, se->{left,right}->min_vruntime)
904  *
905  * Which allows tree pruning through eligibility.
906  */
907 static struct sched_entity *pick_eevdf(struct cfs_rq *cfs_rq)
908 {
909         struct rb_node *node = cfs_rq->tasks_timeline.rb_root.rb_node;
910         struct sched_entity *se = __pick_first_entity(cfs_rq);
911         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
912         struct sched_entity *best = NULL;
913
914         /*
915          * We can safely skip eligibility check if there is only one entity
916          * in this cfs_rq, saving some cycles.
917          */
918         if (cfs_rq->nr_running == 1)
919                 return curr && curr->on_rq ? curr : se;
920
921         if (curr && (!curr->on_rq || !entity_eligible(cfs_rq, curr)))
922                 curr = NULL;
923
924         /*
925          * Once selected, run a task until it either becomes non-eligible or
926          * until it gets a new slice. See the HACK in set_next_entity().
927          */
928         if (sched_feat(RUN_TO_PARITY) && curr && curr->vlag == curr->deadline)
929                 return curr;
930
931         /* Pick the leftmost entity if it's eligible */
932         if (se && entity_eligible(cfs_rq, se)) {
933                 best = se;
934                 goto found;
935         }
936
937         /* Heap search for the EEVD entity */
938         while (node) {
939                 struct rb_node *left = node->rb_left;
940
941                 /*
942                  * Eligible entities in left subtree are always better
943                  * choices, since they have earlier deadlines.
944                  */
945                 if (left && vruntime_eligible(cfs_rq,
946                                         __node_2_se(left)->min_vruntime)) {
947                         node = left;
948                         continue;
949                 }
950
951                 se = __node_2_se(node);
952
953                 /*
954                  * The left subtree either is empty or has no eligible
955                  * entity, so check the current node since it is the one
956                  * with earliest deadline that might be eligible.
957                  */
958                 if (entity_eligible(cfs_rq, se)) {
959                         best = se;
960                         break;
961                 }
962
963                 node = node->rb_right;
964         }
965 found:
966         if (!best || (curr && entity_before(curr, best)))
967                 best = curr;
968
969         return best;
970 }
971
972 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
973 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
974 {
975         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline.rb_root);
976
977         if (!last)
978                 return NULL;
979
980         return __node_2_se(last);
981 }
982
983 /**************************************************************
984  * Scheduling class statistics methods:
985  */
986 #ifdef CONFIG_SMP
987 int sched_update_scaling(void)
988 {
989         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
990
991 #define WRT_SYSCTL(name) \
992         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
993         WRT_SYSCTL(sched_base_slice);
994 #undef WRT_SYSCTL
995
996         return 0;
997 }
998 #endif
999 #endif
1000
1001 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se);
1002
1003 /*
1004  * XXX: strictly: vd_i += N*r_i/w_i such that: vd_i > ve_i
1005  * this is probably good enough.
1006  */
1007 static bool update_deadline(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1008 {
1009         if ((s64)(se->vruntime - se->deadline) < 0)
1010                 return false;
1011
1012         /*
1013          * For EEVDF the virtual time slope is determined by w_i (iow.
1014          * nice) while the request time r_i is determined by
1015          * sysctl_sched_base_slice.
1016          */
1017         if (!se->custom_slice)
1018                 se->slice = sysctl_sched_base_slice;
1019
1020         /*
1021          * EEVDF: vd_i = ve_i + r_i / w_i
1022          */
1023         se->deadline = se->vruntime + calc_delta_fair(se->slice, se);
1024
1025         /*
1026          * The task has consumed its request, reschedule.
1027          */
1028         return true;
1029 }
1030
1031 #include "pelt.h"
1032 #ifdef CONFIG_SMP
1033
1034 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev_cpu, int cpu);
1035 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
1036 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1037
1038 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
1039 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
1040 {
1041         struct sched_avg *sa = &se->avg;
1042
1043         memset(sa, 0, sizeof(*sa));
1044
1045         /*
1046          * Tasks are initialized with full load to be seen as heavy tasks until
1047          * they get a chance to stabilize to their real load level.
1048          * Group entities are initialized with zero load to reflect the fact that
1049          * nothing has been attached to the task group yet.
1050          */
1051         if (entity_is_task(se))
1052                 sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
1053
1054         /* when this task is enqueued, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
1055 }
1056
1057 /*
1058  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
1059  * based on the cfs_rq's current util_avg:
1060  *
1061  *   util_avg = cfs_rq->avg.util_avg / (cfs_rq->avg.load_avg + 1)
1062  *              * se_weight(se)
1063  *
1064  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
1065  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
1066  * as when the series is a harmonic series.
1067  *
1068  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
1069  * only 1/2 of the left utilization budget:
1070  *
1071  *   util_avg_cap = (cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
1072  *
1073  * where n denotes the nth task and cpu_scale the CPU capacity.
1074  *
1075  * For example, for a CPU with 1024 of capacity, a simplest series from
1076  * the beginning would be like:
1077  *
1078  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
1079  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
1080  *
1081  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
1082  * if util_avg > util_avg_cap.
1083  */
1084 void post_init_entity_util_avg(struct task_struct *p)
1085 {
1086         struct sched_entity *se = &p->se;
1087         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
1088         struct sched_avg *sa = &se->avg;
1089         long cpu_scale = arch_scale_cpu_capacity(cpu_of(rq_of(cfs_rq)));
1090         long cap = (long)(cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
1091
1092         if (p->sched_class != &fair_sched_class) {
1093                 /*
1094                  * For !fair tasks do:
1095                  *
1096                 update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
1097                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
1098                 switched_from_fair(rq, p);
1099                  *
1100                  * such that the next switched_to_fair() has the
1101                  * expected state.
1102                  */
1103                 se->avg.last_update_time = cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
1104                 return;
1105         }
1106
1107         if (cap > 0) {
1108                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
1109                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se_weight(se);
1110                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
1111
1112                         if (sa->util_avg > cap)
1113                                 sa->util_avg = cap;
1114                 } else {
1115                         sa->util_avg = cap;
1116                 }
1117         }
1118
1119         sa->runnable_avg = sa->util_avg;
1120 }
1121
1122 #else /* !CONFIG_SMP */
1123 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
1124 {
1125 }
1126 void post_init_entity_util_avg(struct task_struct *p)
1127 {
1128 }
1129 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
1130 {
1131 }
1132 #endif /* CONFIG_SMP */
1133
1134 static s64 update_curr_se(struct rq *rq, struct sched_entity *curr)
1135 {
1136         u64 now = rq_clock_task(rq);
1137         s64 delta_exec;
1138
1139         delta_exec = now - curr->exec_start;
1140         if (unlikely(delta_exec <= 0))
1141                 return delta_exec;
1142
1143         curr->exec_start = now;
1144         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
1145
1146         if (schedstat_enabled()) {
1147                 struct sched_statistics *stats;
1148
1149                 stats = __schedstats_from_se(curr);
1150                 __schedstat_set(stats->exec_max,
1151                                 max(delta_exec, stats->exec_max));
1152         }
1153
1154         return delta_exec;
1155 }
1156
1157 static inline void update_curr_task(struct task_struct *p, s64 delta_exec)
1158 {
1159         trace_sched_stat_runtime(p, delta_exec);
1160         account_group_exec_runtime(p, delta_exec);
1161         cgroup_account_cputime(p, delta_exec);
1162 }
1163
1164 static inline bool did_preempt_short(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
1165 {
1166         if (!sched_feat(PREEMPT_SHORT))
1167                 return false;
1168
1169         if (curr->vlag == curr->deadline)
1170                 return false;
1171
1172         return !entity_eligible(cfs_rq, curr);
1173 }
1174
1175 static inline bool do_preempt_short(struct cfs_rq *cfs_rq,
1176                                     struct sched_entity *pse, struct sched_entity *se)
1177 {
1178         if (!sched_feat(PREEMPT_SHORT))
1179                 return false;
1180
1181         if (pse->slice >= se->slice)
1182                 return false;
1183
1184         if (!entity_eligible(cfs_rq, pse))
1185                 return false;
1186
1187         if (entity_before(pse, se))
1188                 return true;
1189
1190         if (!entity_eligible(cfs_rq, se))
1191                 return true;
1192
1193         return false;
1194 }
1195
1196 /*
1197  * Used by other classes to account runtime.
1198  */
1199 s64 update_curr_common(struct rq *rq)
1200 {
1201         struct task_struct *donor = rq->donor;
1202         s64 delta_exec;
1203
1204         delta_exec = update_curr_se(rq, &donor->se);
1205         if (likely(delta_exec > 0))
1206                 update_curr_task(donor, delta_exec);
1207
1208         return delta_exec;
1209 }
1210
1211 /*
1212  * Update the current task's runtime statistics.
1213  */
1214 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
1215 {
1216         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
1217         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
1218         s64 delta_exec;
1219         bool resched;
1220
1221         if (unlikely(!curr))
1222                 return;
1223
1224         delta_exec = update_curr_se(rq, curr);
1225         if (unlikely(delta_exec <= 0))
1226                 return;
1227
1228         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
1229         resched = update_deadline(cfs_rq, curr);
1230         update_min_vruntime(cfs_rq);
1231
1232         if (entity_is_task(curr)) {
1233                 struct task_struct *p = task_of(curr);
1234
1235                 update_curr_task(p, delta_exec);
1236
1237                 /*
1238                  * If the fair_server is active, we need to account for the
1239                  * fair_server time whether or not the task is running on
1240                  * behalf of fair_server or not:
1241                  *  - If the task is running on behalf of fair_server, we need
1242                  *    to limit its time based on the assigned runtime.
1243                  *  - Fair task that runs outside of fair_server should account
1244                  *    against fair_server such that it can account for this time
1245                  *    and possibly avoid running this period.
1246                  */
1247                 if (dl_server_active(&rq->fair_server))
1248                         dl_server_update(&rq->fair_server, delta_exec);
1249         }
1250
1251         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
1252
1253         if (cfs_rq->nr_running == 1)
1254                 return;
1255
1256         if (resched || did_preempt_short(cfs_rq, curr)) {
1257                 resched_curr_lazy(rq);
1258                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
1259         }
1260 }
1261
1262 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
1263 {
1264         update_curr(cfs_rq_of(&rq->donor->se));
1265 }
1266
1267 static inline void
1268 update_stats_wait_start_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1269 {
1270         struct sched_statistics *stats;
1271         struct task_struct *p = NULL;
1272
1273         if (!schedstat_enabled())
1274                 return;
1275
1276         stats = __schedstats_from_se(se);
1277
1278         if (entity_is_task(se))
1279                 p = task_of(se);
1280
1281         __update_stats_wait_start(rq_of(cfs_rq), p, stats);
1282 }
1283
1284 static inline void
1285 update_stats_wait_end_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1286 {
1287         struct sched_statistics *stats;
1288         struct task_struct *p = NULL;
1289
1290         if (!schedstat_enabled())
1291                 return;
1292
1293         stats = __schedstats_from_se(se);
1294
1295         /*
1296          * When the sched_schedstat changes from 0 to 1, some sched se
1297          * maybe already in the runqueue, the se->statistics.wait_start
1298          * will be 0.So it will let the delta wrong. We need to avoid this
1299          * scenario.
1300          */
1301         if (unlikely(!schedstat_val(stats->wait_start)))
1302                 return;
1303
1304         if (entity_is_task(se))
1305                 p = task_of(se);
1306
1307         __update_stats_wait_end(rq_of(cfs_rq), p, stats);
1308 }
1309
1310 static inline void
1311 update_stats_enqueue_sleeper_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1312 {
1313         struct sched_statistics *stats;
1314         struct task_struct *tsk = NULL;
1315
1316         if (!schedstat_enabled())
1317                 return;
1318
1319         stats = __schedstats_from_se(se);
1320
1321         if (entity_is_task(se))
1322                 tsk = task_of(se);
1323
1324         __update_stats_enqueue_sleeper(rq_of(cfs_rq), tsk, stats);
1325 }
1326
1327 /*
1328  * Task is being enqueued - update stats:
1329  */
1330 static inline void
1331 update_stats_enqueue_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
1332 {
1333         if (!schedstat_enabled())
1334                 return;
1335
1336         /*
1337          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
1338          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
1339          */
1340         if (se != cfs_rq->curr)
1341                 update_stats_wait_start_fair(cfs_rq, se);
1342
1343         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
1344                 update_stats_enqueue_sleeper_fair(cfs_rq, se);
1345 }
1346
1347 static inline void
1348 update_stats_dequeue_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
1349 {
1350
1351         if (!schedstat_enabled())
1352                 return;
1353
1354         /*
1355          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
1356          * waiting task:
1357          */
1358         if (se != cfs_rq->curr)
1359                 update_stats_wait_end_fair(cfs_rq, se);
1360
1361         if ((flags & DEQUEUE_SLEEP) && entity_is_task(se)) {
1362                 struct task_struct *tsk = task_of(se);
1363                 unsigned int state;
1364
1365                 /* XXX racy against TTWU */
1366                 state = READ_ONCE(tsk->__state);
1367                 if (state & TASK_INTERRUPTIBLE)
1368                         __schedstat_set(tsk->stats.sleep_start,
1369                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1370                 if (state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
1371                         __schedstat_set(tsk->stats.block_start,
1372                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1373         }
1374 }
1375
1376 /*
1377  * We are picking a new current task - update its stats:
1378  */
1379 static inline void
1380 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1381 {
1382         /*
1383          * We are starting a new run period:
1384          */
1385         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
1386 }
1387
1388 /**************************************************
1389  * Scheduling class queueing methods:
1390  */
1391
1392 static inline bool is_core_idle(int cpu)
1393 {
1394 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
1395         int sibling;
1396
1397         for_each_cpu(sibling, cpu_smt_mask(cpu)) {
1398                 if (cpu == sibling)
1399                         continue;
1400
1401                 if (!idle_cpu(sibling))
1402                         return false;
1403         }
1404 #endif
1405
1406         return true;
1407 }
1408
1409 #ifdef CONFIG_NUMA
1410 #define NUMA_IMBALANCE_MIN 2
1411
1412 static inline long
1413 adjust_numa_imbalance(int imbalance, int dst_running, int imb_numa_nr)
1414 {
1415         /*
1416          * Allow a NUMA imbalance if busy CPUs is less than the maximum
1417          * threshold. Above this threshold, individual tasks may be contending
1418          * for both memory bandwidth and any shared HT resources.  This is an
1419          * approximation as the number of running tasks may not be related to
1420          * the number of busy CPUs due to sched_setaffinity.
1421          */
1422         if (dst_running > imb_numa_nr)
1423                 return imbalance;
1424
1425         /*
1426          * Allow a small imbalance based on a simple pair of communicating
1427          * tasks that remain local when the destination is lightly loaded.
1428          */
1429         if (imbalance <= NUMA_IMBALANCE_MIN)
1430                 return 0;
1431
1432         return imbalance;
1433 }
1434 #endif /* CONFIG_NUMA */
1435
1436 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1437 /*
1438  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
1439  * calculated based on the tasks virtual memory size and
1440  * numa_balancing_scan_size.
1441  */
1442 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
1443 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
1444
1445 /* Portion of address space to scan in MB */
1446 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
1447
1448 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
1449 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
1450
1451 /* The page with hint page fault latency < threshold in ms is considered hot */
1452 unsigned int sysctl_numa_balancing_hot_threshold = MSEC_PER_SEC;
1453
1454 struct numa_group {
1455         refcount_t refcount;
1456
1457         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
1458         int nr_tasks;
1459         pid_t gid;
1460         int active_nodes;
1461
1462         struct rcu_head rcu;
1463         unsigned long total_faults;
1464         unsigned long max_faults_cpu;
1465         /*
1466          * faults[] array is split into two regions: faults_mem and faults_cpu.
1467          *
1468          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
1469          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
1470          * more by CPU use than by memory faults.
1471          */
1472         unsigned long faults[];
1473 };
1474
1475 /*
1476  * For functions that can be called in multiple contexts that permit reading
1477  * ->numa_group (see struct task_struct for locking rules).
1478  */
1479 static struct numa_group *deref_task_numa_group(struct task_struct *p)
1480 {
1481         return rcu_dereference_check(p->numa_group, p == current ||
1482                 (lockdep_is_held(__rq_lockp(task_rq(p))) && !READ_ONCE(p->on_cpu)));
1483 }
1484
1485 static struct numa_group *deref_curr_numa_group(struct task_struct *p)
1486 {
1487         return rcu_dereference_protected(p->numa_group, p == current);
1488 }
1489
1490 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng);
1491 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng);
1492
1493 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
1494 {
1495         unsigned long rss = 0;
1496         unsigned long nr_scan_pages;
1497
1498         /*
1499          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
1500          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
1501          * on resident pages
1502          */
1503         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
1504         rss = get_mm_rss(p->mm);
1505         if (!rss)
1506                 rss = nr_scan_pages;
1507
1508         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
1509         return rss / nr_scan_pages;
1510 }
1511
1512 /* For sanity's sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
1513 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
1514
1515 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
1516 {
1517         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
1518         unsigned int scan, floor;
1519         unsigned int windows = 1;
1520
1521         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
1522                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
1523         floor = 1000 / windows;
1524
1525         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
1526         return max_t(unsigned int, floor, scan);
1527 }
1528
1529 static unsigned int task_scan_start(struct task_struct *p)
1530 {
1531         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1532         unsigned long period = smin;
1533         struct numa_group *ng;
1534
1535         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1536         rcu_read_lock();
1537         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
1538         if (ng) {
1539                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1540                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1541
1542                 period *= refcount_read(&ng->refcount);
1543                 period *= shared + 1;
1544                 period /= private + shared + 1;
1545         }
1546         rcu_read_unlock();
1547
1548         return max(smin, period);
1549 }
1550
1551 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
1552 {
1553         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1554         unsigned long smax;
1555         struct numa_group *ng;
1556
1557         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
1558         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
1559
1560         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1561         ng = deref_curr_numa_group(p);
1562         if (ng) {
1563                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1564                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1565                 unsigned long period = smax;
1566
1567                 period *= refcount_read(&ng->refcount);
1568                 period *= shared + 1;
1569                 period /= private + shared + 1;
1570
1571                 smax = max(smax, period);
1572         }
1573
1574         return max(smin, smax);
1575 }
1576
1577 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1578 {
1579         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE);
1580         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1581 }
1582
1583 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1584 {
1585         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE);
1586         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1587 }
1588
1589 /* Shared or private faults. */
1590 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1591
1592 /* Memory and CPU locality */
1593 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1594
1595 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1596 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1597
1598 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1599 {
1600         struct numa_group *ng;
1601         pid_t gid = 0;
1602
1603         rcu_read_lock();
1604         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
1605         if (ng)
1606                 gid = ng->gid;
1607         rcu_read_unlock();
1608
1609         return gid;
1610 }
1611
1612 /*
1613  * The averaged statistics, shared & private, memory & CPU,
1614  * occupy the first half of the array. The second half of the
1615  * array is for current counters, which are averaged into the
1616  * first set by task_numa_placement.
1617  */
1618 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1619 {
1620         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1621 }
1622
1623 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1624 {
1625         if (!p->numa_faults)
1626                 return 0;
1627
1628         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1629                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1630 }
1631
1632 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1633 {
1634         struct numa_group *ng = deref_task_numa_group(p);
1635
1636         if (!ng)
1637                 return 0;
1638
1639         return ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1640                 ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1641 }
1642
1643 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1644 {
1645         return group->faults[task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, 0)] +
1646                 group->faults[task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, 1)];
1647 }
1648
1649 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng)
1650 {
1651         unsigned long faults = 0;
1652         int node;
1653
1654         for_each_online_node(node) {
1655                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
1656         }
1657
1658         return faults;
1659 }
1660
1661 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng)
1662 {
1663         unsigned long faults = 0;
1664         int node;
1665
1666         for_each_online_node(node) {
1667                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
1668         }
1669
1670         return faults;
1671 }
1672
1673 /*
1674  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1675  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1676  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1677  */
1678 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1679
1680 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1681 {
1682         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1683 }
1684
1685 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1686 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1687                                         int lim_dist, bool task)
1688 {
1689         unsigned long score = 0;
1690         int node, max_dist;
1691
1692         /*
1693          * All nodes are directly connected, and the same distance
1694          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1695          */
1696         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1697                 return 0;
1698
1699         /* sched_max_numa_distance may be changed in parallel. */
1700         max_dist = READ_ONCE(sched_max_numa_distance);
1701         /*
1702          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1703          * which should be OK given the number of nodes rarely exceeds 8.
1704          */
1705         for_each_online_node(node) {
1706                 unsigned long faults;
1707                 int dist = node_distance(nid, node);
1708
1709                 /*
1710                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1711                  * for placement; nid was already counted.
1712                  */
1713                 if (dist >= max_dist || node == nid)
1714                         continue;
1715
1716                 /*
1717                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1718                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1719                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1720                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1721                  * of each group. Skip other nodes.
1722                  */
1723                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE && dist >= lim_dist)
1724                         continue;
1725
1726                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1727                 if (task)
1728                         faults = task_faults(p, node);
1729                 else
1730                         faults = group_faults(p, node);
1731
1732                 /*
1733                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1734                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1735                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1736                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1737                  * The further away a node is, the less the faults count.
1738                  * This seems to result in good task placement.
1739                  */
1740                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1741                         faults *= (max_dist - dist);
1742                         faults /= (max_dist - LOCAL_DISTANCE);
1743                 }
1744
1745                 score += faults;
1746         }
1747
1748         return score;
1749 }
1750
1751 /*
1752  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1753  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1754  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1755  * evenly spread out between numa nodes.
1756  */
1757 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1758                                         int dist)
1759 {
1760         unsigned long faults, total_faults;
1761
1762         if (!p->numa_faults)
1763                 return 0;
1764
1765         total_faults = p->total_numa_faults;
1766
1767         if (!total_faults)
1768                 return 0;
1769
1770         faults = task_faults(p, nid);
1771         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1772
1773         return 1000 * faults / total_faults;
1774 }
1775
1776 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1777                                          int dist)
1778 {
1779         struct numa_group *ng = deref_task_numa_group(p);
1780         unsigned long faults, total_faults;
1781
1782         if (!ng)
1783                 return 0;
1784
1785         total_faults = ng->total_faults;
1786
1787         if (!total_faults)
1788                 return 0;
1789
1790         faults = group_faults(p, nid);
1791         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1792
1793         return 1000 * faults / total_faults;
1794 }
1795
1796 /*
1797  * If memory tiering mode is enabled, cpupid of slow memory page is
1798  * used to record scan time instead of CPU and PID.  When tiering mode
1799  * is disabled at run time, the scan time (in cpupid) will be
1800  * interpreted as CPU and PID.  So CPU needs to be checked to avoid to
1801  * access out of array bound.
1802  */
1803 static inline bool cpupid_valid(int cpupid)
1804 {
1805         return cpupid_to_cpu(cpupid) < nr_cpu_ids;
1806 }
1807
1808 /*
1809  * For memory tiering mode, if there are enough free pages (more than
1810  * enough watermark defined here) in fast memory node, to take full
1811  * advantage of fast memory capacity, all recently accessed slow
1812  * memory pages will be migrated to fast memory node without
1813  * considering hot threshold.
1814  */
1815 static bool pgdat_free_space_enough(struct pglist_data *pgdat)
1816 {
1817         int z;
1818         unsigned long enough_wmark;
1819
1820         enough_wmark = max(1UL * 1024 * 1024 * 1024 >> PAGE_SHIFT,
1821                            pgdat->node_present_pages >> 4);
1822         for (z = pgdat->nr_zones - 1; z >= 0; z--) {
1823                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + z;
1824
1825                 if (!populated_zone(zone))
1826                         continue;
1827
1828                 if (zone_watermark_ok(zone, 0,
1829                                       promo_wmark_pages(zone) + enough_wmark,
1830                                       ZONE_MOVABLE, 0))
1831                         return true;
1832         }
1833         return false;
1834 }
1835
1836 /*
1837  * For memory tiering mode, when page tables are scanned, the scan
1838  * time will be recorded in struct page in addition to make page
1839  * PROT_NONE for slow memory page.  So when the page is accessed, in
1840  * hint page fault handler, the hint page fault latency is calculated
1841  * via,
1842  *
1843  *      hint page fault latency = hint page fault time - scan time
1844  *
1845  * The smaller the hint page fault latency, the higher the possibility
1846  * for the page to be hot.
1847  */
1848 static int numa_hint_fault_latency(struct folio *folio)
1849 {
1850         int last_time, time;
1851
1852         time = jiffies_to_msecs(jiffies);
1853         last_time = folio_xchg_access_time(folio, time);
1854
1855         return (time - last_time) & PAGE_ACCESS_TIME_MASK;
1856 }
1857
1858 /*
1859  * For memory tiering mode, too high promotion/demotion throughput may
1860  * hurt application latency.  So we provide a mechanism to rate limit
1861  * the number of pages that are tried to be promoted.
1862  */
1863 static bool numa_promotion_rate_limit(struct pglist_data *pgdat,
1864                                       unsigned long rate_limit, int nr)
1865 {
1866         unsigned long nr_cand;
1867         unsigned int now, start;
1868
1869         now = jiffies_to_msecs(jiffies);
1870         mod_node_page_state(pgdat, PGPROMOTE_CANDIDATE, nr);
1871         nr_cand = node_page_state(pgdat, PGPROMOTE_CANDIDATE);
1872         start = pgdat->nbp_rl_start;
1873         if (now - start > MSEC_PER_SEC &&
1874             cmpxchg(&pgdat->nbp_rl_start, start, now) == start)
1875                 pgdat->nbp_rl_nr_cand = nr_cand;
1876         if (nr_cand - pgdat->nbp_rl_nr_cand >= rate_limit)
1877                 return true;
1878         return false;
1879 }
1880
1881 #define NUMA_MIGRATION_ADJUST_STEPS     16
1882
1883 static void numa_promotion_adjust_threshold(struct pglist_data *pgdat,
1884                                             unsigned long rate_limit,
1885                                             unsigned int ref_th)
1886 {
1887         unsigned int now, start, th_period, unit_th, th;
1888         unsigned long nr_cand, ref_cand, diff_cand;
1889
1890         now = jiffies_to_msecs(jiffies);
1891         th_period = sysctl_numa_balancing_scan_period_max;
1892         start = pgdat->nbp_th_start;
1893         if (now - start > th_period &&
1894             cmpxchg(&pgdat->nbp_th_start, start, now) == start) {
1895                 ref_cand = rate_limit *
1896                         sysctl_numa_balancing_scan_period_max / MSEC_PER_SEC;
1897                 nr_cand = node_page_state(pgdat, PGPROMOTE_CANDIDATE);
1898                 diff_cand = nr_cand - pgdat->nbp_th_nr_cand;
1899                 unit_th = ref_th * 2 / NUMA_MIGRATION_ADJUST_STEPS;
1900                 th = pgdat->nbp_threshold ? : ref_th;
1901                 if (diff_cand > ref_cand * 11 / 10)
1902                         th = max(th - unit_th, unit_th);
1903                 else if (diff_cand < ref_cand * 9 / 10)
1904                         th = min(th + unit_th, ref_th * 2);
1905                 pgdat->nbp_th_nr_cand = nr_cand;
1906                 pgdat->nbp_threshold = th;
1907         }
1908 }
1909
1910 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct folio *folio,
1911                                 int src_nid, int dst_cpu)
1912 {
1913         struct numa_group *ng = deref_curr_numa_group(p);
1914         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1915         int last_cpupid, this_cpupid;
1916
1917         /*
1918          * Cannot migrate to memoryless nodes.
1919          */
1920         if (!node_state(dst_nid, N_MEMORY))
1921                 return false;
1922
1923         /*
1924          * The pages in slow memory node should be migrated according
1925          * to hot/cold instead of private/shared.
1926          */
1927         if (folio_use_access_time(folio)) {
1928                 struct pglist_data *pgdat;
1929                 unsigned long rate_limit;
1930                 unsigned int latency, th, def_th;
1931
1932                 pgdat = NODE_DATA(dst_nid);
1933                 if (pgdat_free_space_enough(pgdat)) {
1934                         /* workload changed, reset hot threshold */
1935                         pgdat->nbp_threshold = 0;
1936                         return true;
1937                 }
1938
1939                 def_th = sysctl_numa_balancing_hot_threshold;
1940                 rate_limit = sysctl_numa_balancing_promote_rate_limit << \
1941                         (20 - PAGE_SHIFT);
1942                 numa_promotion_adjust_threshold(pgdat, rate_limit, def_th);
1943
1944                 th = pgdat->nbp_threshold ? : def_th;
1945                 latency = numa_hint_fault_latency(folio);
1946                 if (latency >= th)
1947                         return false;
1948
1949                 return !numa_promotion_rate_limit(pgdat, rate_limit,
1950                                                   folio_nr_pages(folio));
1951         }
1952
1953         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1954         last_cpupid = folio_xchg_last_cpupid(folio, this_cpupid);
1955
1956         if (!(sysctl_numa_balancing_mode & NUMA_BALANCING_MEMORY_TIERING) &&
1957             !node_is_toptier(src_nid) && !cpupid_valid(last_cpupid))
1958                 return false;
1959
1960         /*
1961          * Allow first faults or private faults to migrate immediately early in
1962          * the lifetime of a task. The magic number 4 is based on waiting for
1963          * two full passes of the "multi-stage node selection" test that is
1964          * executed below.
1965          */
1966         if ((p->numa_preferred_nid == NUMA_NO_NODE || p->numa_scan_seq <= 4) &&
1967             (cpupid_pid_unset(last_cpupid) || cpupid_match_pid(p, last_cpupid)))
1968                 return true;
1969
1970         /*
1971          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1972          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1973          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1974          *
1975          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1976          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1977          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1978          *
1979          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1980          * same result twice in a row, given these samples are fully
1981          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1982          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1983          *
1984          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1985          * act on an unlikely task<->page relation.
1986          */
1987         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1988                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1989                 return false;
1990
1991         /* Always allow migrate on private faults */
1992         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1993                 return true;
1994
1995         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1996         if (!ng)
1997                 return true;
1998
1999         /*
2000          * Destination node is much more heavily used than the source
2001          * node? Allow migration.
2002          */
2003         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
2004                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
2005                 return true;
2006
2007         /*
2008          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
2009          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
2010          *
2011          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
2012          * --------------- * - > ---------------
2013          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
2014          */
2015         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
2016                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
2017 }
2018
2019 /*
2020  * 'numa_type' describes the node at the moment of load balancing.
2021  */
2022 enum numa_type {
2023         /* The node has spare capacity that can be used to run more tasks.  */
2024         node_has_spare = 0,
2025         /*
2026          * The node is fully used and the tasks don't compete for more CPU
2027          * cycles. Nevertheless, some tasks might wait before running.
2028          */
2029         node_fully_busy,
2030         /*
2031          * The node is overloaded and can't provide expected CPU cycles to all
2032          * tasks.
2033          */
2034         node_overloaded
2035 };
2036
2037 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
2038 struct numa_stats {
2039         unsigned long load;
2040         unsigned long runnable;
2041         unsigned long util;
2042         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
2043         unsigned long compute_capacity;
2044         unsigned int nr_running;
2045         unsigned int weight;
2046         enum numa_type node_type;
2047         int idle_cpu;
2048 };
2049
2050 struct task_numa_env {
2051         struct task_struct *p;
2052
2053         int src_cpu, src_nid;
2054         int dst_cpu, dst_nid;
2055         int imb_numa_nr;
2056
2057         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
2058
2059         int imbalance_pct;
2060         int dist;
2061
2062         struct task_struct *best_task;
2063         long best_imp;
2064         int best_cpu;
2065 };
2066
2067 static unsigned long cpu_load(struct rq *rq);
2068 static unsigned long cpu_runnable(struct rq *rq);
2069
2070 static inline enum
2071 numa_type numa_classify(unsigned int imbalance_pct,
2072                          struct numa_stats *ns)
2073 {
2074         if ((ns->nr_running > ns->weight) &&
2075             (((ns->compute_capacity * 100) < (ns->util * imbalance_pct)) ||
2076              ((ns->compute_capacity * imbalance_pct) < (ns->runnable * 100))))
2077                 return node_overloaded;
2078
2079         if ((ns->nr_running < ns->weight) ||
2080             (((ns->compute_capacity * 100) > (ns->util * imbalance_pct)) &&
2081              ((ns->compute_capacity * imbalance_pct) > (ns->runnable * 100))))
2082                 return node_has_spare;
2083
2084         return node_fully_busy;
2085 }
2086
2087 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
2088 /* Forward declarations of select_idle_sibling helpers */
2089 static inline bool test_idle_cores(int cpu);
2090 static inline int numa_idle_core(int idle_core, int cpu)
2091 {
2092         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present) ||
2093             idle_core >= 0 || !test_idle_cores(cpu))
2094                 return idle_core;
2095
2096         /*
2097          * Prefer cores instead of packing HT siblings
2098          * and triggering future load balancing.
2099          */
2100         if (is_core_idle(cpu))
2101                 idle_core = cpu;
2102
2103         return idle_core;
2104 }
2105 #else
2106 static inline int numa_idle_core(int idle_core, int cpu)
2107 {
2108         return idle_core;
2109 }
2110 #endif
2111
2112 /*
2113  * Gather all necessary information to make NUMA balancing placement
2114  * decisions that are compatible with standard load balancer. This
2115  * borrows code and logic from update_sg_lb_stats but sharing a
2116  * common implementation is impractical.
2117  */
2118 static void update_numa_stats(struct task_numa_env *env,
2119                               struct numa_stats *ns, int nid,
2120                               bool find_idle)
2121 {
2122         int cpu, idle_core = -1;
2123
2124         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
2125         ns->idle_cpu = -1;
2126
2127         rcu_read_lock();
2128         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
2129                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
2130
2131                 ns->load += cpu_load(rq);
2132                 ns->runnable += cpu_runnable(rq);
2133                 ns->util += cpu_util_cfs(cpu);
2134                 ns->nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
2135                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
2136
2137                 if (find_idle && idle_core < 0 && !rq->nr_running && idle_cpu(cpu)) {
2138                         if (READ_ONCE(rq->numa_migrate_on) ||
2139                             !cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr))
2140                                 continue;
2141
2142                         if (ns->idle_cpu == -1)
2143                                 ns->idle_cpu = cpu;
2144
2145                         idle_core = numa_idle_core(idle_core, cpu);
2146                 }
2147         }
2148         rcu_read_unlock();
2149
2150         ns->weight = cpumask_weight(cpumask_of_node(nid));
2151
2152         ns->node_type = numa_classify(env->imbalance_pct, ns);
2153
2154         if (idle_core >= 0)
2155                 ns->idle_cpu = idle_core;
2156 }
2157
2158 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
2159                              struct task_struct *p, long imp)
2160 {
2161         struct rq *rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
2162
2163         /* Check if run-queue part of active NUMA balance. */
2164         if (env->best_cpu != env->dst_cpu && xchg(&rq->numa_migrate_on, 1)) {
2165                 int cpu;
2166                 int start = env->dst_cpu;
2167
2168                 /* Find alternative idle CPU. */
2169                 for_each_cpu_wrap(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid), start + 1) {
2170                         if (cpu == env->best_cpu || !idle_cpu(cpu) ||
2171                             !cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr)) {
2172                                 continue;
2173                         }
2174
2175                         env->dst_cpu = cpu;
2176                         rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
2177                         if (!xchg(&rq->numa_migrate_on, 1))
2178                                 goto assign;
2179                 }
2180
2181                 /* Failed to find an alternative idle CPU */
2182                 return;
2183         }
2184
2185 assign:
2186         /*
2187          * Clear previous best_cpu/rq numa-migrate flag, since task now
2188          * found a better CPU to move/swap.
2189          */
2190         if (env->best_cpu != -1 && env->best_cpu != env->dst_cpu) {
2191                 rq = cpu_rq(env->best_cpu);
2192                 WRITE_ONCE(rq->numa_migrate_on, 0);
2193         }
2194
2195         if (env->best_task)
2196                 put_task_struct(env->best_task);
2197         if (p)
2198                 get_task_struct(p);
2199
2200         env->best_task = p;
2201         env->best_imp = imp;
2202         env->best_cpu = env->dst_cpu;
2203 }
2204
2205 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
2206                                 struct task_numa_env *env)
2207 {
2208         long imb, old_imb;
2209         long orig_src_load, orig_dst_load;
2210         long src_capacity, dst_capacity;
2211
2212         /*
2213          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
2214          *
2215          * src_load        dst_load
2216          * ------------ vs ---------
2217          * src_capacity    dst_capacity
2218          */
2219         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
2220         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
2221
2222         imb = abs(dst_load * src_capacity - src_load * dst_capacity);
2223
2224         orig_src_load = env->src_stats.load;
2225         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
2226
2227         old_imb = abs(orig_dst_load * src_capacity - orig_src_load * dst_capacity);
2228
2229         /* Would this change make things worse? */
2230         return (imb > old_imb);
2231 }
2232
2233 /*
2234  * Maximum NUMA importance can be 1998 (2*999);
2235  * SMALLIMP @ 30 would be close to 1998/64.
2236  * Used to deter task migration.
2237  */
2238 #define SMALLIMP        30
2239
2240 /*
2241  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
2242  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
2243  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
2244  * be exchanged with the source task
2245  */
2246 static bool task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
2247                               long taskimp, long groupimp, bool maymove)
2248 {
2249         struct numa_group *cur_ng, *p_ng = deref_curr_numa_group(env->p);
2250         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
2251         long imp = p_ng ? groupimp : taskimp;
2252         struct task_struct *cur;
2253         long src_load, dst_load;
2254         int dist = env->dist;
2255         long moveimp = imp;
2256         long load;
2257         bool stopsearch = false;
2258
2259         if (READ_ONCE(dst_rq->numa_migrate_on))
2260                 return false;
2261
2262         rcu_read_lock();
2263         cur = rcu_dereference(dst_rq->curr);
2264         if (cur && ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur)))
2265                 cur = NULL;
2266
2267         /*
2268          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
2269          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
2270          */
2271         if (cur == env->p) {
2272                 stopsearch = true;
2273                 goto unlock;
2274         }
2275
2276         if (!cur) {
2277                 if (maymove && moveimp >= env->best_imp)
2278                         goto assign;
2279                 else
2280                         goto unlock;
2281         }
2282
2283         /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu. */
2284         if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, cur->cpus_ptr))
2285                 goto unlock;
2286
2287         /*
2288          * Skip this swap candidate if it is not moving to its preferred
2289          * node and the best task is.
2290          */
2291         if (env->best_task &&
2292             env->best_task->numa_preferred_nid == env->src_nid &&
2293             cur->numa_preferred_nid != env->src_nid) {
2294                 goto unlock;
2295         }
2296
2297         /*
2298          * "imp" is the fault differential for the source task between the
2299          * source and destination node. Calculate the total differential for
2300          * the source task and potential destination task. The more negative
2301          * the value is, the more remote accesses that would be expected to
2302          * be incurred if the tasks were swapped.
2303          *
2304          * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
2305          * in any group then look only at task weights.
2306          */
2307         cur_ng = rcu_dereference(cur->numa_group);
2308         if (cur_ng == p_ng) {
2309                 /*
2310                  * Do not swap within a group or between tasks that have
2311                  * no group if there is spare capacity. Swapping does
2312                  * not address the load imbalance and helps one task at
2313                  * the cost of punishing another.
2314                  */
2315                 if (env->dst_stats.node_type == node_has_spare)
2316                         goto unlock;
2317
2318                 imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
2319                       task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
2320                 /*
2321                  * Add some hysteresis to prevent swapping the
2322                  * tasks within a group over tiny differences.
2323                  */
2324                 if (cur_ng)
2325                         imp -= imp / 16;
2326         } else {
2327                 /*
2328                  * Compare the group weights. If a task is all by itself
2329                  * (not part of a group), use the task weight instead.
2330                  */
2331                 if (cur_ng && p_ng)
2332                         imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
2333                                group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
2334                 else
2335                         imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
2336                                task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
2337         }
2338
2339         /* Discourage picking a task already on its preferred node */
2340         if (cur->numa_preferred_nid == env->dst_nid)
2341                 imp -= imp / 16;
2342
2343         /*
2344          * Encourage picking a task that moves to its preferred node.
2345          * This potentially makes imp larger than it's maximum of
2346          * 1998 (see SMALLIMP and task_weight for why) but in this
2347          * case, it does not matter.
2348          */
2349         if (cur->numa_preferred_nid == env->src_nid)
2350                 imp += imp / 8;
2351
2352         if (maymove && moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
2353                 imp = moveimp;
2354                 cur = NULL;
2355                 goto assign;
2356         }
2357
2358         /*
2359          * Prefer swapping with a task moving to its preferred node over a
2360          * task that is not.
2361          */
2362         if (env->best_task && cur->numa_preferred_nid == env->src_nid &&
2363             env->best_task->numa_preferred_nid != env->src_nid) {
2364                 goto assign;
2365         }
2366
2367         /*
2368          * If the NUMA importance is less than SMALLIMP,
2369          * task migration might only result in ping pong
2370          * of tasks and also hurt performance due to cache
2371          * misses.
2372          */
2373         if (imp < SMALLIMP || imp <= env->best_imp + SMALLIMP / 2)
2374                 goto unlock;
2375
2376         /*
2377          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
2378          */
2379         load = task_h_load(env->p) - task_h_load(cur);
2380         if (!load)
2381                 goto assign;
2382
2383         dst_load = env->dst_stats.load + load;
2384         src_load = env->src_stats.load - load;
2385
2386         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
2387                 goto unlock;
2388
2389 assign:
2390         /* Evaluate an idle CPU for a task numa move. */
2391         if (!cur) {
2392                 int cpu = env->dst_stats.idle_cpu;
2393
2394                 /* Nothing cached so current CPU went idle since the search. */
2395                 if (cpu < 0)
2396                         cpu = env->dst_cpu;
2397
2398                 /*
2399                  * If the CPU is no longer truly idle and the previous best CPU
2400                  * is, keep using it.
2401                  */
2402                 if (!idle_cpu(cpu) && env->best_cpu >= 0 &&
2403                     idle_cpu(env->best_cpu)) {
2404                         cpu = env->best_cpu;
2405                 }
2406
2407                 env->dst_cpu = cpu;
2408         }
2409
2410         task_numa_assign(env, cur, imp);
2411
2412         /*
2413          * If a move to idle is allowed because there is capacity or load
2414          * balance improves then stop the search. While a better swap
2415          * candidate may exist, a search is not free.
2416          */
2417         if (maymove && !cur && env->best_cpu >= 0 && idle_cpu(env->best_cpu))
2418                 stopsearch = true;
2419
2420         /*
2421          * If a swap candidate must be identified and the current best task
2422          * moves its preferred node then stop the search.
2423          */
2424         if (!maymove && env->best_task &&
2425             env->best_task->numa_preferred_nid == env->src_nid) {
2426                 stopsearch = true;
2427         }
2428 unlock:
2429         rcu_read_unlock();
2430
2431         return stopsearch;
2432 }
2433
2434 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
2435                                 long taskimp, long groupimp)
2436 {
2437         bool maymove = false;
2438         int cpu;
2439
2440         /*
2441          * If dst node has spare capacity, then check if there is an
2442          * imbalance that would be overruled by the load balancer.
2443          */
2444         if (env->dst_stats.node_type == node_has_spare) {
2445                 unsigned int imbalance;
2446                 int src_running, dst_running;
2447
2448                 /*
2449                  * Would movement cause an imbalance? Note that if src has
2450                  * more running tasks that the imbalance is ignored as the
2451                  * move improves the imbalance from the perspective of the
2452                  * CPU load balancer.
2453                  * */
2454                 src_running = env->src_stats.nr_running - 1;
2455                 dst_running = env->dst_stats.nr_running + 1;
2456                 imbalance = max(0, dst_running - src_running);
2457                 imbalance = adjust_numa_imbalance(imbalance, dst_running,
2458                                                   env->imb_numa_nr);
2459
2460                 /* Use idle CPU if there is no imbalance */
2461                 if (!imbalance) {
2462                         maymove = true;
2463                         if (env->dst_stats.idle_cpu >= 0) {
2464                                 env->dst_cpu = env->dst_stats.idle_cpu;
2465                                 task_numa_assign(env, NULL, 0);
2466                                 return;
2467                         }
2468                 }
2469         } else {
2470                 long src_load, dst_load, load;
2471                 /*
2472                  * If the improvement from just moving env->p direction is better
2473                  * than swapping tasks around, check if a move is possible.
2474                  */
2475                 load = task_h_load(env->p);
2476                 dst_load = env->dst_stats.load + load;
2477                 src_load = env->src_stats.load - load;
2478                 maymove = !load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env);
2479         }
2480
2481         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
2482                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
2483                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr))
2484                         continue;
2485
2486                 env->dst_cpu = cpu;
2487                 if (task_numa_compare(env, taskimp, groupimp, maymove))
2488                         break;
2489         }
2490 }
2491
2492 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
2493 {
2494         struct task_numa_env env = {
2495                 .p = p,
2496
2497                 .src_cpu = task_cpu(p),
2498                 .src_nid = task_node(p),
2499
2500                 .imbalance_pct = 112,
2501
2502                 .best_task = NULL,
2503                 .best_imp = 0,
2504                 .best_cpu = -1,
2505         };
2506         unsigned long taskweight, groupweight;
2507         struct sched_domain *sd;
2508         long taskimp, groupimp;
2509         struct numa_group *ng;
2510         struct rq *best_rq;
2511         int nid, ret, dist;
2512
2513         /*
2514          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
2515          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
2516          *
2517          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
2518          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
2519          * to satisfy here.
2520          */
2521         rcu_read_lock();
2522         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
2523         if (sd) {
2524                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
2525                 env.imb_numa_nr = sd->imb_numa_nr;
2526         }
2527         rcu_read_unlock();
2528
2529         /*
2530          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
2531          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
2532          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
2533          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
2534          */
2535         if (unlikely(!sd)) {
2536                 sched_setnuma(p, task_node(p));
2537                 return -EINVAL;
2538         }
2539
2540         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
2541         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
2542         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
2543         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
2544         update_numa_stats(&env, &env.src_stats, env.src_nid, false);
2545         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
2546         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
2547         update_numa_stats(&env, &env.dst_stats, env.dst_nid, true);
2548
2549         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
2550         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
2551
2552         /*
2553          * Look at other nodes in these cases:
2554          * - there is no space available on the preferred_nid
2555          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
2556          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
2557          *   we need to check other locations.
2558          */
2559         ng = deref_curr_numa_group(p);
2560         if (env.best_cpu == -1 || (ng && ng->active_nodes > 1)) {
2561                 for_each_node_state(nid, N_CPU) {
2562                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
2563                                 continue;
2564
2565                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
2566                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
2567                                                 dist != env.dist) {
2568                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
2569                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
2570                         }
2571
2572                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
2573                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
2574                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
2575                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
2576                                 continue;
2577
2578                         env.dist = dist;
2579                         env.dst_nid = nid;
2580                         update_numa_stats(&env, &env.dst_stats, env.dst_nid, true);
2581                         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
2582                 }
2583         }
2584
2585         /*
2586          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
2587          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
2588          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
2589          * settle down.
2590          * A task that migrated to a second choice node will be better off
2591          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
2592          */
2593         if (ng) {
2594                 if (env.best_cpu == -1)
2595                         nid = env.src_nid;
2596                 else
2597                         nid = cpu_to_node(env.best_cpu);
2598
2599                 if (nid != p->numa_preferred_nid)
2600                         sched_setnuma(p, nid);
2601         }
2602
2603         /* No better CPU than the current one was found. */
2604         if (env.best_cpu == -1) {
2605                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, NULL, -1);
2606                 return -EAGAIN;
2607         }
2608
2609         best_rq = cpu_rq(env.best_cpu);
2610         if (env.best_task == NULL) {
2611                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
2612                 WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
2613                 if (ret != 0)
2614                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, NULL, env.best_cpu);
2615                 return ret;
2616         }
2617
2618         ret = migrate_swap(p, env.best_task, env.best_cpu, env.src_cpu);
2619         WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
2620
2621         if (ret != 0)
2622                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_task, env.best_cpu);
2623         put_task_struct(env.best_task);
2624         return ret;
2625 }
2626
2627 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
2628 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
2629 {
2630         unsigned long interval = HZ;
2631
2632         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
2633         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == NUMA_NO_NODE || !p->numa_faults))
2634                 return;
2635
2636         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
2637         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
2638         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
2639
2640         /* Success if task is already running on preferred CPU */
2641         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
2642                 return;
2643
2644         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
2645         task_numa_migrate(p);
2646 }
2647
2648 /*
2649  * Find out how many nodes the workload is actively running on. Do this by
2650  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
2651  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
2652  * located.
2653  */
2654 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
2655 {
2656         unsigned long faults, max_faults = 0;
2657         int nid, active_nodes = 0;
2658
2659         for_each_node_state(nid, N_CPU) {
2660                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
2661                 if (faults > max_faults)
2662                         max_faults = faults;
2663         }
2664
2665         for_each_node_state(nid, N_CPU) {
2666                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
2667                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
2668                         active_nodes++;
2669         }
2670
2671         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
2672         numa_group->active_nodes = active_nodes;
2673 }
2674
2675 /*
2676  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
2677  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
2678  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
2679  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
2680  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
2681  */
2682 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
2683 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
2684
2685 /*
2686  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
2687  * our memory is already on our local node, or if the majority of
2688  * the page accesses are shared with other processes.
2689  * Otherwise, decrease the scan period.
2690  */
2691 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
2692                         unsigned long shared, unsigned long private)
2693 {
2694         unsigned int period_slot;
2695         int lr_ratio, ps_ratio;
2696         int diff;
2697
2698         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
2699         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
2700
2701         /*
2702          * If there were no record hinting faults then either the task is
2703          * completely idle or all activity is in areas that are not of interest
2704          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
2705          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
2706          * node is overloaded. In either case, scan slower
2707          */
2708         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
2709                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
2710                         p->numa_scan_period << 1);
2711
2712                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
2713                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2714
2715                 return;
2716         }
2717
2718         /*
2719          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
2720          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
2721          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
2722          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
2723          */
2724         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
2725         lr_ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
2726         ps_ratio = (private * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (private + shared);
2727
2728         if (ps_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
2729                 /*
2730                  * Most memory accesses are local. There is no need to
2731                  * do fast NUMA scanning, since memory is already local.
2732                  */
2733                 int slot = ps_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
2734                 if (!slot)
2735                         slot = 1;
2736                 diff = slot * period_slot;
2737         } else if (lr_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
2738                 /*
2739                  * Most memory accesses are shared with other tasks.
2740                  * There is no point in continuing fast NUMA scanning,
2741                  * since other tasks may just move the memory elsewhere.
2742                  */
2743                 int slot = lr_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
2744                 if (!slot)
2745                         slot = 1;
2746                 diff = slot * period_slot;
2747         } else {
2748                 /*
2749                  * Private memory faults exceed (SLOTS-THRESHOLD)/SLOTS,
2750                  * yet they are not on the local NUMA node. Speed up
2751                  * NUMA scanning to get the memory moved over.
2752                  */
2753                 int ratio = max(lr_ratio, ps_ratio);
2754                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
2755         }
2756
2757         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
2758                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
2759         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2760 }
2761
2762 /*
2763  * Get the fraction of time the task has been running since the last
2764  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
2765  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
2766  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
2767  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
2768  */
2769 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
2770 {
2771         u64 runtime, delta, now;
2772         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
2773         now = p->se.exec_start;
2774         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2775
2776         if (p->last_task_numa_placement) {
2777                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
2778                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
2779
2780                 /* Avoid time going backwards, prevent potential divide error: */
2781                 if (unlikely((s64)*period < 0))
2782                         *period = 0;
2783         } else {
2784                 delta = p->se.avg.load_sum;
2785                 *period = LOAD_AVG_MAX;
2786         }
2787
2788         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
2789         p->last_task_numa_placement = now;
2790
2791         return delta;
2792 }
2793
2794 /*
2795  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
2796  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
2797  * otherwise workloads might not converge.
2798  */
2799 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
2800 {
2801         nodemask_t nodes;
2802         int dist;
2803
2804         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
2805         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
2806                 return nid;
2807
2808         /*
2809          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
2810          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
2811          * both the node itself, and on nearby nodes.
2812          */
2813         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
2814                 unsigned long score, max_score = 0;
2815                 int node, max_node = nid;
2816
2817                 dist = sched_max_numa_distance;
2818
2819                 for_each_node_state(node, N_CPU) {
2820                         score = group_weight(p, node, dist);
2821                         if (score > max_score) {
2822                                 max_score = score;
2823                                 max_node = node;
2824                         }
2825                 }
2826                 return max_node;
2827         }
2828
2829         /*
2830          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
2831          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
2832          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
2833          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
2834          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
2835          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
2836          * keep the complexity of the search down.
2837          */
2838         nodes = node_states[N_CPU];
2839         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
2840                 unsigned long max_faults = 0;
2841                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
2842                 int a, b;
2843
2844                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
2845                 if (!find_numa_distance(dist))
2846                         continue;
2847
2848                 for_each_node_mask(a, nodes) {
2849                         unsigned long faults = 0;
2850                         nodemask_t this_group;
2851                         nodes_clear(this_group);
2852
2853                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
2854                         for_each_node_mask(b, nodes) {
2855                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
2856                                         faults += group_faults(p, b);
2857                                         node_set(b, this_group);
2858                                         node_clear(b, nodes);
2859                                 }
2860                         }
2861
2862                         /* Remember the top group. */
2863                         if (faults > max_faults) {
2864                                 max_faults = faults;
2865                                 max_group = this_group;
2866                                 /*
2867                                  * subtle: at the smallest distance there is
2868                                  * just one node left in each "group", the
2869                                  * winner is the preferred nid.
2870                                  */
2871                                 nid = a;
2872                         }
2873                 }
2874                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
2875                 if (!max_faults)
2876                         break;
2877                 nodes = max_group;
2878         }
2879         return nid;
2880 }
2881
2882 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
2883 {
2884         int seq, nid, max_nid = NUMA_NO_NODE;
2885         unsigned long max_faults = 0;
2886         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
2887         unsigned long total_faults;
2888         u64 runtime, period;
2889         spinlock_t *group_lock = NULL;
2890         struct numa_group *ng;
2891
2892         /*
2893          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
2894          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
2895          * that the field is read in a single access:
2896          */
2897         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
2898         if (p->numa_scan_seq == seq)
2899                 return;
2900         p->numa_scan_seq = seq;
2901         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2902
2903         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
2904                        p->numa_faults_locality[1];
2905         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
2906
2907         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
2908         ng = deref_curr_numa_group(p);
2909         if (ng) {
2910                 group_lock = &ng->lock;
2911                 spin_lock_irq(group_lock);
2912         }
2913
2914         /* Find the node with the highest number of faults */
2915         for_each_online_node(nid) {
2916                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
2917                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
2918                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
2919                 int priv;
2920
2921                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
2922                         long diff, f_diff, f_weight;
2923
2924                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
2925                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
2926                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
2927                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
2928
2929                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
2930                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
2931                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
2932                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
2933
2934                         /*
2935                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
2936                          * count according to CPU use, instead of by the raw
2937                          * number of faults. Tasks with little runtime have
2938                          * little over-all impact on throughput, and thus their
2939                          * faults are less important.
2940                          */
2941                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
2942                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
2943                                    (total_faults + 1);
2944                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
2945                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
2946
2947                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
2948                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
2949                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
2950                         p->total_numa_faults += diff;
2951                         if (ng) {
2952                                 /*
2953                                  * safe because we can only change our own group
2954                                  *
2955                                  * mem_idx represents the offset for a given
2956                                  * nid and priv in a specific region because it
2957                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2958                                  */
2959                                 ng->faults[mem_idx] += diff;
2960                                 ng->faults[cpu_idx] += f_diff;
2961                                 ng->total_faults += diff;
2962                                 group_faults += ng->faults[mem_idx];
2963                         }
2964                 }
2965
2966                 if (!ng) {
2967                         if (faults > max_faults) {
2968                                 max_faults = faults;
2969                                 max_nid = nid;
2970                         }
2971                 } else if (group_faults > max_faults) {
2972                         max_faults = group_faults;
2973                         max_nid = nid;
2974                 }
2975         }
2976
2977         /* Cannot migrate task to CPU-less node */
2978         max_nid = numa_nearest_node(max_nid, N_CPU);
2979
2980         if (ng) {
2981                 numa_group_count_active_nodes(ng);
2982                 spin_unlock_irq(group_lock);
2983                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_nid);
2984         }
2985
2986         if (max_faults) {
2987                 /* Set the new preferred node */
2988                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2989                         sched_setnuma(p, max_nid);
2990         }
2991
2992         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2993 }
2994
2995 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2996 {
2997         return refcount_inc_not_zero(&grp->refcount);
2998 }
2999
3000 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
3001 {
3002         if (refcount_dec_and_test(&grp->refcount))
3003                 kfree_rcu(grp, rcu);
3004 }
3005
3006 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
3007                         int *priv)
3008 {
3009         struct numa_group *grp, *my_grp;
3010         struct task_struct *tsk;
3011         bool join = false;
3012         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
3013         int i;
3014
3015         if (unlikely(!deref_curr_numa_group(p))) {
3016                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
3017                                     NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS *
3018                                     nr_node_ids * sizeof(unsigned long);
3019
3020                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
3021                 if (!grp)
3022                         return;
3023
3024                 refcount_set(&grp->refcount, 1);
3025                 grp->active_nodes = 1;
3026                 grp->max_faults_cpu = 0;
3027                 spin_lock_init(&grp->lock);
3028                 grp->gid = p->pid;
3029
3030                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
3031                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
3032
3033                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
3034
3035                 grp->nr_tasks++;
3036                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
3037         }
3038
3039         rcu_read_lock();
3040         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
3041
3042         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
3043                 goto no_join;
3044
3045         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
3046         if (!grp)
3047                 goto no_join;
3048
3049         my_grp = deref_curr_numa_group(p);
3050         if (grp == my_grp)
3051                 goto no_join;
3052
3053         /*
3054          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
3055          * the other task will join us.
3056          */
3057         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
3058                 goto no_join;
3059
3060         /*
3061          * Tie-break on the grp address.
3062          */
3063         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
3064                 goto no_join;
3065
3066         /* Always join threads in the same process. */
3067         if (tsk->mm == current->mm)
3068                 join = true;
3069
3070         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
3071         if (flags & TNF_SHARED)
3072                 join = true;
3073
3074         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
3075         *priv = !join;
3076
3077         if (join && !get_numa_group(grp))
3078                 goto no_join;
3079
3080         rcu_read_unlock();
3081
3082         if (!join)
3083                 return;
3084
3085         WARN_ON_ONCE(irqs_disabled());
3086         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
3087
3088         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
3089                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
3090                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
3091         }
3092         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
3093         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
3094
3095         my_grp->nr_tasks--;
3096         grp->nr_tasks++;
3097
3098         spin_unlock(&my_grp->lock);
3099         spin_unlock_irq(&grp->lock);
3100
3101         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
3102
3103         put_numa_group(my_grp);
3104         return;
3105
3106 no_join:
3107         rcu_read_unlock();
3108         return;
3109 }
3110
3111 /*
3112  * Get rid of NUMA statistics associated with a task (either current or dead).
3113  * If @final is set, the task is dead and has reached refcount zero, so we can
3114  * safely free all relevant data structures. Otherwise, there might be
3115  * concurrent reads from places like load balancing and procfs, and we should
3116  * reset the data back to default state without freeing ->numa_faults.
3117  */
3118 void task_numa_free(struct task_struct *p, bool final)
3119 {
3120         /* safe: p either is current or is being freed by current */
3121         struct numa_group *grp = rcu_dereference_raw(p->numa_group);
3122         unsigned long *numa_faults = p->numa_faults;
3123         unsigned long flags;
3124         int i;
3125
3126         if (!numa_faults)
3127                 return;
3128
3129         if (grp) {
3130                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
3131                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
3132                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
3133                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
3134
3135                 grp->nr_tasks--;
3136                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
3137                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
3138                 put_numa_group(grp);
3139         }
3140
3141         if (final) {
3142                 p->numa_faults = NULL;
3143                 kfree(numa_faults);
3144         } else {
3145                 p->total_numa_faults = 0;
3146                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
3147                         numa_faults[i] = 0;
3148         }
3149 }
3150
3151 /*
3152  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
3153  */
3154 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
3155 {
3156         struct task_struct *p = current;
3157         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
3158         int cpu_node = task_node(current);
3159         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
3160         struct numa_group *ng;
3161         int priv;
3162
3163         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
3164                 return;
3165
3166         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
3167         if (!p->mm)
3168                 return;
3169
3170         /*
3171          * NUMA faults statistics are unnecessary for the slow memory
3172          * node for memory tiering mode.
3173          */
3174         if (!node_is_toptier(mem_node) &&
3175             (sysctl_numa_balancing_mode & NUMA_BALANCING_MEMORY_TIERING ||
3176              !cpupid_valid(last_cpupid)))
3177                 return;
3178
3179         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
3180         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
3181                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
3182                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
3183
3184                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
3185                 if (!p->numa_faults)
3186                         return;
3187
3188                 p->total_numa_faults = 0;
3189                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
3190         }
3191
3192         /*
3193          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
3194          * to be private if the accessing pid has not changed
3195          */
3196         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
3197                 priv = 1;
3198         } else {
3199                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
3200                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
3201                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
3202         }
3203
3204         /*
3205          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
3206          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
3207          * actively using should be counted as local. This allows the
3208          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
3209          */
3210         ng = deref_curr_numa_group(p);
3211         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
3212                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
3213                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
3214                 local = 1;
3215
3216         /*
3217          * Retry to migrate task to preferred node periodically, in case it
3218          * previously failed, or the scheduler moved us.
3219          */
3220         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry)) {
3221                 task_numa_placement(p);
3222                 numa_migrate_preferred(p);
3223         }
3224
3225         if (migrated)
3226                 p->numa_pages_migrated += pages;
3227         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
3228                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
3229
3230         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
3231         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
3232         p->numa_faults_locality[local] += pages;
3233 }
3234
3235 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
3236 {
3237         /*
3238          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
3239          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
3240          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
3241          * much of an issue though, since this is just used for
3242          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
3243          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
3244          */
3245         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
3246         p->mm->numa_scan_offset = 0;
3247 }
3248
3249 static bool vma_is_accessed(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma)
3250 {
3251         unsigned long pids;
3252         /*
3253          * Allow unconditional access first two times, so that all the (pages)
3254          * of VMAs get prot_none fault introduced irrespective of accesses.
3255          * This is also done to avoid any side effect of task scanning
3256          * amplifying the unfairness of disjoint set of VMAs' access.
3257          */
3258         if ((READ_ONCE(current->mm->numa_scan_seq) - vma->numab_state->start_scan_seq) < 2)
3259                 return true;
3260
3261         pids = vma->numab_state->pids_active[0] | vma->numab_state->pids_active[1];
3262         if (test_bit(hash_32(current->pid, ilog2(BITS_PER_LONG)), &pids))
3263                 return true;
3264
3265         /*
3266          * Complete a scan that has already started regardless of PID access, or
3267          * some VMAs may never be scanned in multi-threaded applications:
3268          */
3269         if (mm->numa_scan_offset > vma->vm_start) {
3270                 trace_sched_skip_vma_numa(mm, vma, NUMAB_SKIP_IGNORE_PID);
3271                 return true;
3272         }
3273
3274         /*
3275          * This vma has not been accessed for a while, and if the number
3276          * the threads in the same process is low, which means no other
3277          * threads can help scan this vma, force a vma scan.
3278          */
3279         if (READ_ONCE(mm->numa_scan_seq) >
3280            (vma->numab_state->prev_scan_seq + get_nr_threads(current)))
3281                 return true;
3282
3283         return false;
3284 }
3285
3286 #define VMA_PID_RESET_PERIOD (4 * sysctl_numa_balancing_scan_delay)
3287
3288 /*
3289  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
3290  * Triggered from task_tick_numa().
3291  */
3292 static void task_numa_work(struct callback_head *work)
3293 {
3294         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
3295         struct task_struct *p = current;
3296         struct mm_struct *mm = p->mm;
3297         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
3298         struct vm_area_struct *vma;
3299         unsigned long start, end;
3300         unsigned long nr_pte_updates = 0;
3301         long pages, virtpages;
3302         struct vma_iterator vmi;
3303         bool vma_pids_skipped;
3304         bool vma_pids_forced = false;
3305
3306         SCHED_WARN_ON(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
3307
3308         work->next = work;
3309         /*
3310          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
3311          *
3312          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
3313          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
3314          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
3315          * work.
3316          */
3317         if (p->flags & PF_EXITING)
3318                 return;
3319
3320         if (!mm->numa_next_scan) {
3321                 mm->numa_next_scan = now +
3322                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
3323         }
3324
3325         /*
3326          * Enforce maximal scan/migration frequency..
3327          */
3328         migrate = mm->numa_next_scan;
3329         if (time_before(now, migrate))
3330                 return;
3331
3332         if (p->numa_scan_period == 0) {
3333                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
3334                 p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
3335         }
3336
3337         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
3338         if (!try_cmpxchg(&mm->numa_next_scan, &migrate, next_scan))
3339                 return;
3340
3341         /*
3342          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
3343          * the next time around.
3344          */
3345         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
3346
3347         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
3348         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
3349         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
3350         if (!pages)
3351                 return;
3352
3353
3354         if (!mmap_read_trylock(mm))
3355                 return;
3356
3357         /*
3358          * VMAs are skipped if the current PID has not trapped a fault within
3359          * the VMA recently. Allow scanning to be forced if there is no
3360          * suitable VMA remaining.
3361          */
3362         vma_pids_skipped = false;
3363
3364 retry_pids:
3365         start = mm->numa_scan_offset;
3366         vma_iter_init(&vmi, mm, start);
3367         vma = vma_next(&vmi);
3368         if (!vma) {
3369                 reset_ptenuma_scan(p);
3370                 start = 0;
3371                 vma_iter_set(&vmi, start);
3372                 vma = vma_next(&vmi);
3373         }
3374
3375         for (; vma; vma = vma_next(&vmi)) {
3376                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
3377                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
3378                         trace_sched_skip_vma_numa(mm, vma, NUMAB_SKIP_UNSUITABLE);
3379                         continue;
3380                 }
3381
3382                 /*
3383                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
3384                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
3385                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vDSO
3386                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
3387                  */
3388                 if (!vma->vm_mm ||
3389                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ))) {
3390                         trace_sched_skip_vma_numa(mm, vma, NUMAB_SKIP_SHARED_RO);
3391                         continue;
3392                 }
3393
3394                 /*
3395                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
3396                  * PROT_NONE and NUMA hinting PTEs
3397                  */
3398                 if (!vma_is_accessible(vma)) {
3399                         trace_sched_skip_vma_numa(mm, vma, NUMAB_SKIP_INACCESSIBLE);
3400                         continue;
3401                 }
3402
3403                 /* Initialise new per-VMA NUMAB state. */
3404                 if (!vma->numab_state) {
3405                         struct vma_numab_state *ptr;
3406
3407                         ptr = kzalloc(sizeof(*ptr), GFP_KERNEL);
3408                         if (!ptr)
3409                                 continue;
3410
3411                         if (cmpxchg(&vma->numab_state, NULL, ptr)) {
3412                                 kfree(ptr);
3413                                 continue;
3414                         }
3415
3416                         vma->numab_state->start_scan_seq = mm->numa_scan_seq;
3417
3418                         vma->numab_state->next_scan = now +
3419                                 msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
3420
3421                         /* Reset happens after 4 times scan delay of scan start */
3422                         vma->numab_state->pids_active_reset =  vma->numab_state->next_scan +
3423                                 msecs_to_jiffies(VMA_PID_RESET_PERIOD);
3424
3425                         /*
3426                          * Ensure prev_scan_seq does not match numa_scan_seq,
3427                          * to prevent VMAs being skipped prematurely on the
3428                          * first scan:
3429                          */
3430                          vma->numab_state->prev_scan_seq = mm->numa_scan_seq - 1;
3431                 }
3432
3433                 /*
3434                  * Scanning the VMAs of short lived tasks add more overhead. So
3435                  * delay the scan for new VMAs.
3436                  */
3437                 if (mm->numa_scan_seq && time_before(jiffies,
3438                                                 vma->numab_state->next_scan)) {
3439                         trace_sched_skip_vma_numa(mm, vma, NUMAB_SKIP_SCAN_DELAY);
3440                         continue;
3441                 }
3442
3443                 /* RESET access PIDs regularly for old VMAs. */
3444                 if (mm->numa_scan_seq &&
3445                                 time_after(jiffies, vma->numab_state->pids_active_reset)) {
3446                         vma->numab_state->pids_active_reset = vma->numab_state->pids_active_reset +
3447                                 msecs_to_jiffies(VMA_PID_RESET_PERIOD);
3448                         vma->numab_state->pids_active[0] = READ_ONCE(vma->numab_state->pids_active[1]);
3449                         vma->numab_state->pids_active[1] = 0;
3450                 }
3451
3452                 /* Do not rescan VMAs twice within the same sequence. */
3453                 if (vma->numab_state->prev_scan_seq == mm->numa_scan_seq) {
3454                         mm->numa_scan_offset = vma->vm_end;
3455                         trace_sched_skip_vma_numa(mm, vma, NUMAB_SKIP_SEQ_COMPLETED);
3456                         continue;
3457                 }
3458
3459                 /*
3460                  * Do not scan the VMA if task has not accessed it, unless no other
3461                  * VMA candidate exists.
3462                  */
3463                 if (!vma_pids_forced && !vma_is_accessed(mm, vma)) {
3464                         vma_pids_skipped = true;
3465                         trace_sched_skip_vma_numa(mm, vma, NUMAB_SKIP_PID_INACTIVE);
3466                         continue;
3467                 }
3468
3469                 do {
3470                         start = max(start, vma->vm_start);
3471                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
3472                         end = min(end, vma->vm_end);
3473                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
3474
3475                         /*
3476                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
3477                          * hpages that have at least one present PTE that
3478                          * is not already PTE-numa. If the VMA contains
3479                          * areas that are unused or already full of prot_numa
3480                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
3481                          * areas faster.
3482                          */
3483                         if (nr_pte_updates)
3484                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
3485                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
3486
3487                         start = end;
3488                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
3489                                 goto out;
3490
3491                         cond_resched();
3492                 } while (end != vma->vm_end);
3493
3494                 /* VMA scan is complete, do not scan until next sequence. */
3495                 vma->numab_state->prev_scan_seq = mm->numa_scan_seq;
3496
3497                 /*
3498                  * Only force scan within one VMA at a time, to limit the
3499                  * cost of scanning a potentially uninteresting VMA.
3500                  */
3501                 if (vma_pids_forced)
3502                         break;
3503         }
3504
3505         /*
3506          * If no VMAs are remaining and VMAs were skipped due to the PID
3507          * not accessing the VMA previously, then force a scan to ensure
3508          * forward progress:
3509          */
3510         if (!vma && !vma_pids_forced && vma_pids_skipped) {
3511                 vma_pids_forced = true;
3512                 goto retry_pids;
3513         }
3514
3515 out:
3516         /*
3517          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
3518          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
3519          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
3520          * scanner to the start so check it now.
3521          */
3522         if (vma)
3523                 mm->numa_scan_offset = start;
3524         else
3525                 reset_ptenuma_scan(p);
3526         mmap_read_unlock(mm);
3527
3528         /*
3529          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
3530          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
3531          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
3532          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
3533          */
3534         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
3535                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
3536                 p->node_stamp += 32 * diff;
3537         }
3538 }
3539
3540 void init_numa_balancing(unsigned long clone_flags, struct task_struct *p)
3541 {
3542         int mm_users = 0;
3543         struct mm_struct *mm = p->mm;
3544
3545         if (mm) {
3546                 mm_users = atomic_read(&mm->mm_users);
3547                 if (mm_users == 1) {
3548                         mm->numa_next_scan = jiffies + msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
3549                         mm->numa_scan_seq = 0;
3550                 }
3551         }
3552         p->node_stamp                   = 0;
3553         p->numa_scan_seq                = mm ? mm->numa_scan_seq : 0;
3554         p->numa_scan_period             = sysctl_numa_balancing_scan_delay;
3555         p->numa_migrate_retry           = 0;
3556         /* Protect against double add, see task_tick_numa and task_numa_work */
3557         p->numa_work.next               = &p->numa_work;
3558         p->numa_faults                  = NULL;
3559         p->numa_pages_migrated          = 0;
3560         p->total_numa_faults            = 0;
3561         RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
3562         p->last_task_numa_placement     = 0;
3563         p->last_sum_exec_runtime        = 0;
3564
3565         init_task_work(&p->numa_work, task_numa_work);
3566
3567         /* New address space, reset the preferred nid */
3568         if (!(clone_flags & CLONE_VM)) {
3569                 p->numa_preferred_nid = NUMA_NO_NODE;
3570                 return;
3571         }
3572
3573         /*
3574          * New thread, keep existing numa_preferred_nid which should be copied
3575          * already by arch_dup_task_struct but stagger when scans start.
3576          */
3577         if (mm) {
3578                 unsigned int delay;
3579
3580                 delay = min_t(unsigned int, task_scan_max(current),
3581                         current->numa_scan_period * mm_users * NSEC_PER_MSEC);
3582                 delay += 2 * TICK_NSEC;
3583                 p->node_stamp = delay;
3584         }
3585 }
3586
3587 /*
3588  * Drive the periodic memory faults..
3589  */
3590 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
3591 {
3592         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
3593         u64 period, now;
3594
3595         /*
3596          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
3597          */
3598         if (!curr->mm || (curr->flags & (PF_EXITING | PF_KTHREAD)) || work->next != work)
3599                 return;
3600
3601         /*
3602          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
3603          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
3604          * task needs to have done some actual work before we bother with
3605          * NUMA placement.
3606          */
3607         now = curr->se.sum_exec_runtime;
3608         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
3609
3610         if (now > curr->node_stamp + period) {
3611                 if (!curr->node_stamp)
3612                         curr->numa_scan_period = task_scan_start(curr);
3613                 curr->node_stamp += period;
3614
3615                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan))
3616                         task_work_add(curr, work, TWA_RESUME);
3617         }
3618 }
3619
3620 static void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
3621 {
3622         int src_nid = cpu_to_node(task_cpu(p));
3623         int dst_nid = cpu_to_node(new_cpu);
3624
3625         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
3626                 return;
3627
3628         if (!p->mm || !p->numa_faults || (p->flags & PF_EXITING))
3629                 return;
3630
3631         if (src_nid == dst_nid)
3632                 return;
3633
3634         /*
3635          * Allow resets if faults have been trapped before one scan
3636          * has completed. This is most likely due to a new task that
3637          * is pulled cross-node due to wakeups or load balancing.
3638          */
3639         if (p->numa_scan_seq) {
3640                 /*
3641                  * Avoid scan adjustments if moving to the preferred
3642                  * node or if the task was not previously running on
3643                  * the preferred node.
3644                  */
3645                 if (dst_nid == p->numa_preferred_nid ||
3646                     (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE &&
3647                         src_nid != p->numa_preferred_nid))
3648                         return;
3649         }
3650
3651         p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
3652 }
3653
3654 #else
3655 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
3656 {
3657 }
3658
3659 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
3660 {
3661 }
3662
3663 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
3664 {
3665 }
3666
3667 static inline void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
3668 {
3669 }
3670
3671 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
3672
3673 static void
3674 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3675 {
3676         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3677 #ifdef CONFIG_SMP
3678         if (entity_is_task(se)) {
3679                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3680
3681                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
3682                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
3683         }
3684 #endif
3685         cfs_rq->nr_running++;
3686         if (se_is_idle(se))
3687                 cfs_rq->idle_nr_running++;
3688 }
3689
3690 static void
3691 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3692 {
3693         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3694 #ifdef CONFIG_SMP
3695         if (entity_is_task(se)) {
3696                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
3697                 list_del_init(&se->group_node);
3698         }
3699 #endif
3700         cfs_rq->nr_running--;
3701         if (se_is_idle(se))
3702                 cfs_rq->idle_nr_running--;
3703 }
3704
3705 /*
3706  * Signed add and clamp on underflow.
3707  *
3708  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
3709  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
3710  * values.
3711  */
3712 #define add_positive(_ptr, _val) do {                           \
3713         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3714         typeof(_val) val = (_val);                              \
3715         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
3716                                                                 \
3717         res = var + val;                                        \
3718                                                                 \
3719         if (val < 0 && res > var)                               \
3720                 res = 0;                                        \
3721                                                                 \
3722         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
3723 } while (0)
3724
3725 /*
3726  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
3727  *
3728  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
3729  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
3730  * values.
3731  */
3732 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
3733         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3734         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
3735         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
3736         res = var - val;                                        \
3737         if (res > var)                                          \
3738                 res = 0;                                        \
3739         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
3740 } while (0)
3741
3742 /*
3743  * Remove and clamp on negative, from a local variable.
3744  *
3745  * A variant of sub_positive(), which does not use explicit load-store
3746  * and is thus optimized for local variable updates.
3747  */
3748 #define lsub_positive(_ptr, _val) do {                          \
3749         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3750         *ptr -= min_t(typeof(*ptr), *ptr, _val);                \
3751 } while (0)
3752
3753 #ifdef CONFIG_SMP
3754 static inline void
3755 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3756 {
3757         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
3758         cfs_rq->avg.load_sum += se_weight(se) * se->avg.load_sum;
3759 }
3760
3761 static inline void
3762 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3763 {
3764         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
3765         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se_weight(se) * se->avg.load_sum);
3766         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
3767         cfs_rq->avg.load_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.load_sum,
3768                                           cfs_rq->avg.load_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
3769 }
3770 #else
3771 static inline void
3772 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
3773 static inline void
3774 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
3775 #endif
3776
3777 static void reweight_eevdf(struct sched_entity *se, u64 avruntime,
3778                            unsigned long weight)
3779 {
3780         unsigned long old_weight = se->load.weight;
3781         s64 vlag, vslice;
3782
3783         /*
3784          * VRUNTIME
3785          * --------
3786          *
3787          * COROLLARY #1: The virtual runtime of the entity needs to be
3788          * adjusted if re-weight at !0-lag point.
3789          *
3790          * Proof: For contradiction assume this is not true, so we can
3791          * re-weight without changing vruntime at !0-lag point.
3792          *
3793          *             Weight   VRuntime   Avg-VRuntime
3794          *     before    w          v            V
3795          *      after    w'         v'           V'
3796          *
3797          * Since lag needs to be preserved through re-weight:
3798          *
3799          *      lag = (V - v)*w = (V'- v')*w', where v = v'
3800          *      ==>     V' = (V - v)*w/w' + v           (1)
3801          *
3802          * Let W be the total weight of the entities before reweight,
3803          * since V' is the new weighted average of entities:
3804          *
3805          *      V' = (WV + w'v - wv) / (W + w' - w)     (2)
3806          *
3807          * by using (1) & (2) we obtain:
3808          *
3809          *      (WV + w'v - wv) / (W + w' - w) = (V - v)*w/w' + v
3810          *      ==> (WV-Wv+Wv+w'v-wv)/(W+w'-w) = (V - v)*w/w' + v
3811          *      ==> (WV - Wv)/(W + w' - w) + v = (V - v)*w/w' + v
3812          *      ==>     (V - v)*W/(W + w' - w) = (V - v)*w/w' (3)
3813          *
3814          * Since we are doing at !0-lag point which means V != v, we
3815          * can simplify (3):
3816          *
3817          *      ==>     W / (W + w' - w) = w / w'
3818          *      ==>     Ww' = Ww + ww' - ww
3819          *      ==>     W * (w' - w) = w * (w' - w)
3820          *      ==>     W = w   (re-weight indicates w' != w)
3821          *
3822          * So the cfs_rq contains only one entity, hence vruntime of
3823          * the entity @v should always equal to the cfs_rq's weighted
3824          * average vruntime @V, which means we will always re-weight
3825          * at 0-lag point, thus breach assumption. Proof completed.
3826          *
3827          *
3828          * COROLLARY #2: Re-weight does NOT affect weighted average
3829          * vruntime of all the entities.
3830          *
3831          * Proof: According to corollary #1, Eq. (1) should be:
3832          *
3833          *      (V - v)*w = (V' - v')*w'
3834          *      ==>    v' = V' - (V - v)*w/w'           (4)
3835          *
3836          * According to the weighted average formula, we have:
3837          *
3838          *      V' = (WV - wv + w'v') / (W - w + w')
3839          *         = (WV - wv + w'(V' - (V - v)w/w')) / (W - w + w')
3840          *         = (WV - wv + w'V' - Vw + wv) / (W - w + w')
3841          *         = (WV + w'V' - Vw) / (W - w + w')
3842          *
3843          *      ==>  V'*(W - w + w') = WV + w'V' - Vw
3844          *      ==>     V' * (W - w) = (W - w) * V      (5)
3845          *
3846          * If the entity is the only one in the cfs_rq, then reweight
3847          * always occurs at 0-lag point, so V won't change. Or else
3848          * there are other entities, hence W != w, then Eq. (5) turns
3849          * into V' = V. So V won't change in either case, proof done.
3850          *
3851          *
3852          * So according to corollary #1 & #2, the effect of re-weight
3853          * on vruntime should be:
3854          *
3855          *      v' = V' - (V - v) * w / w'              (4)
3856          *         = V  - (V - v) * w / w'
3857          *         = V  - vl * w / w'
3858          *         = V  - vl'
3859          */
3860         if (avruntime != se->vruntime) {
3861                 vlag = entity_lag(avruntime, se);
3862                 vlag = div_s64(vlag * old_weight, weight);
3863                 se->vruntime = avruntime - vlag;
3864         }
3865
3866         /*
3867          * DEADLINE
3868          * --------
3869          *
3870          * When the weight changes, the virtual time slope changes and
3871          * we should adjust the relative virtual deadline accordingly.
3872          *
3873          *      d' = v' + (d - v)*w/w'
3874          *         = V' - (V - v)*w/w' + (d - v)*w/w'
3875          *         = V  - (V - v)*w/w' + (d - v)*w/w'
3876          *         = V  + (d - V)*w/w'
3877          */
3878         vslice = (s64)(se->deadline - avruntime);
3879         vslice = div_s64(vslice * old_weight, weight);
3880         se->deadline = avruntime + vslice;
3881 }
3882
3883 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
3884                             unsigned long weight)
3885 {
3886         bool curr = cfs_rq->curr == se;
3887         u64 avruntime;
3888
3889         if (se->on_rq) {
3890                 /* commit outstanding execution time */
3891                 update_curr(cfs_rq);
3892                 avruntime = avg_vruntime(cfs_rq);
3893                 if (!curr)
3894                         __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3895                 update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3896         }
3897         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
3898
3899         if (se->on_rq) {
3900                 reweight_eevdf(se, avruntime, weight);
3901         } else {
3902                 /*
3903                  * Because we keep se->vlag = V - v_i, while: lag_i = w_i*(V - v_i),
3904                  * we need to scale se->vlag when w_i changes.
3905                  */
3906                 se->vlag = div_s64(se->vlag * se->load.weight, weight);
3907         }
3908
3909         update_load_set(&se->load, weight);
3910
3911 #ifdef CONFIG_SMP
3912         do {
3913                 u32 divider = get_pelt_divider(&se->avg);
3914
3915                 se->avg.load_avg = div_u64(se_weight(se) * se->avg.load_sum, divider);
3916         } while (0);
3917 #endif
3918
3919         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
3920         if (se->on_rq) {
3921                 update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3922                 if (!curr)
3923                         __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3924
3925                 /*
3926                  * The entity's vruntime has been adjusted, so let's check
3927                  * whether the rq-wide min_vruntime needs updated too. Since
3928                  * the calculations above require stable min_vruntime rather
3929                  * than up-to-date one, we do the update at the end of the
3930                  * reweight process.
3931                  */
3932                 update_min_vruntime(cfs_rq);
3933         }
3934 }
3935
3936 static void reweight_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p,
3937                                const struct load_weight *lw)
3938 {
3939         struct sched_entity *se = &p->se;
3940         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3941         struct load_weight *load = &se->load;
3942
3943         reweight_entity(cfs_rq, se, lw->weight);
3944         load->inv_weight = lw->inv_weight;
3945 }
3946
3947 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
3948
3949 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3950 #ifdef CONFIG_SMP
3951 /*
3952  * All this does is approximate the hierarchical proportion which includes that
3953  * global sum we all love to hate.
3954  *
3955  * That is, the weight of a group entity, is the proportional share of the
3956  * group weight based on the group runqueue weights. That is:
3957  *
3958  *                     tg->weight * grq->load.weight
3959  *   ge->load.weight = -----------------------------               (1)
3960  *                       \Sum grq->load.weight
3961  *
3962  * Now, because computing that sum is prohibitively expensive to compute (been
3963  * there, done that) we approximate it with this average stuff. The average
3964  * moves slower and therefore the approximation is cheaper and more stable.
3965  *
3966  * So instead of the above, we substitute:
3967  *
3968  *   grq->load.weight -> grq->avg.load_avg                         (2)
3969  *
3970  * which yields the following:
3971  *
3972  *                     tg->weight * grq->avg.load_avg
3973  *   ge->load.weight = ------------------------------              (3)
3974  *                             tg->load_avg
3975  *
3976  * Where: tg->load_avg ~= \Sum grq->avg.load_avg
3977  *
3978  * That is shares_avg, and it is right (given the approximation (2)).
3979  *
3980  * The problem with it is that because the average is slow -- it was designed
3981  * to be exactly that of course -- this leads to transients in boundary
3982  * conditions. In specific, the case where the group was idle and we start the
3983  * one task. It takes time for our CPU's grq->avg.load_avg to build up,
3984  * yielding bad latency etc..
3985  *
3986  * Now, in that special case (1) reduces to:
3987  *
3988  *                     tg->weight * grq->load.weight
3989  *   ge->load.weight = ----------------------------- = tg->weight   (4)
3990  *                         grp->load.weight
3991  *
3992  * That is, the sum collapses because all other CPUs are idle; the UP scenario.
3993  *
3994  * So what we do is modify our approximation (3) to approach (4) in the (near)
3995  * UP case, like:
3996  *
3997  *   ge->load.weight =
3998  *
3999  *              tg->weight * grq->load.weight
4000  *     ---------------------------------------------------         (5)
4001  *     tg->load_avg - grq->avg.load_avg + grq->load.weight
4002  *
4003  * But because grq->load.weight can drop to 0, resulting in a divide by zero,
4004  * we need to use grq->avg.load_avg as its lower bound, which then gives:
4005  *
4006  *
4007  *                     tg->weight * grq->load.weight
4008  *   ge->load.weight = -----------------------------               (6)
4009  *                             tg_load_avg'
4010  *
4011  * Where:
4012  *
4013  *   tg_load_avg' = tg->load_avg - grq->avg.load_avg +
4014  *                  max(grq->load.weight, grq->avg.load_avg)
4015  *
4016  * And that is shares_weight and is icky. In the (near) UP case it approaches
4017  * (4) while in the normal case it approaches (3). It consistently
4018  * overestimates the ge->load.weight and therefore:
4019  *
4020  *   \Sum ge->load.weight >= tg->weight
4021  *
4022  * hence icky!
4023  */
4024 static long calc_group_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
4025 {
4026         long tg_weight, tg_shares, load, shares;
4027         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
4028
4029         tg_shares = READ_ONCE(tg->shares);
4030
4031         load = max(scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->avg.load_avg);
4032
4033         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
4034
4035         /* Ensure tg_weight >= load */
4036         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
4037         tg_weight += load;
4038
4039         shares = (tg_shares * load);
4040         if (tg_weight)
4041                 shares /= tg_weight;
4042
4043         /*
4044          * MIN_SHARES has to be unscaled here to support per-CPU partitioning
4045          * of a group with small tg->shares value. It is a floor value which is
4046          * assigned as a minimum load.weight to the sched_entity representing
4047          * the group on a CPU.
4048          *
4049          * E.g. on 64-bit for a group with tg->shares of scale_load(15)=15*1024
4050          * on an 8-core system with 8 tasks each runnable on one CPU shares has
4051          * to be 15*1024*1/8=1920 instead of scale_load(MIN_SHARES)=2*1024. In
4052          * case no task is runnable on a CPU MIN_SHARES=2 should be returned
4053          * instead of 0.
4054          */
4055         return clamp_t(long, shares, MIN_SHARES, tg_shares);
4056 }
4057 #endif /* CONFIG_SMP */
4058
4059 /*
4060  * Recomputes the group entity based on the current state of its group
4061  * runqueue.
4062  */
4063 static void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
4064 {
4065         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
4066         long shares;
4067
4068         if (!gcfs_rq)
4069                 return;
4070
4071         if (throttled_hierarchy(gcfs_rq))
4072                 return;
4073
4074 #ifndef CONFIG_SMP
4075         shares = READ_ONCE(gcfs_rq->tg->shares);
4076 #else
4077         shares = calc_group_shares(gcfs_rq);
4078 #endif
4079         if (unlikely(se->load.weight != shares))
4080                 reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
4081 }
4082
4083 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
4084 static inline void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
4085 {
4086 }
4087 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
4088
4089 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq, int flags)
4090 {
4091         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4092
4093         if (&rq->cfs == cfs_rq) {
4094                 /*
4095                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
4096                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
4097                  * a real problem.
4098                  *
4099                  * It will not get called when we go idle, because the idle
4100                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
4101                  * number include things like RT tasks.
4102                  *
4103                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
4104                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
4105                  *
4106                  * See cpu_util_cfs().
4107                  */
4108                 cpufreq_update_util(rq, flags);
4109         }
4110 }
4111
4112 #ifdef CONFIG_SMP
4113 static inline bool load_avg_is_decayed(struct sched_avg *sa)
4114 {
4115         if (sa->load_sum)
4116                 return false;
4117
4118         if (sa->util_sum)
4119                 return false;
4120
4121         if (sa->runnable_sum)
4122                 return false;
4123
4124         /*
4125          * _avg must be null when _sum are null because _avg = _sum / divider
4126          * Make sure that rounding and/or propagation of PELT values never
4127          * break this.
4128          */
4129         SCHED_WARN_ON(sa->load_avg ||
4130                       sa->util_avg ||
4131                       sa->runnable_avg);
4132
4133         return true;
4134 }
4135
4136 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
4137 {
4138         return u64_u32_load_copy(cfs_rq->avg.last_update_time,
4139                                  cfs_rq->last_update_time_copy);
4140 }
4141 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4142 /*
4143  * Because list_add_leaf_cfs_rq always places a child cfs_rq on the list
4144  * immediately before a parent cfs_rq, and cfs_rqs are removed from the list
4145  * bottom-up, we only have to test whether the cfs_rq before us on the list
4146  * is our child.
4147  * If cfs_rq is not on the list, test whether a child needs its to be added to
4148  * connect a branch to the tree  * (see list_add_leaf_cfs_rq() for details).
4149  */
4150 static inline bool child_cfs_rq_on_list(struct cfs_rq *cfs_rq)
4151 {
4152         struct cfs_rq *prev_cfs_rq;
4153         struct list_head *prev;
4154
4155         if (cfs_rq->on_list) {
4156                 prev = cfs_rq->leaf_cfs_rq_list.prev;
4157         } else {
4158                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4159
4160                 prev = rq->tmp_alone_branch;
4161         }
4162
4163         prev_cfs_rq = container_of(prev, struct cfs_rq, leaf_cfs_rq_list);
4164
4165         return (prev_cfs_rq->tg->parent == cfs_rq->tg);
4166 }
4167
4168 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
4169 {
4170         if (cfs_rq->load.weight)
4171                 return false;
4172
4173         if (!load_avg_is_decayed(&cfs_rq->avg))
4174                 return false;
4175
4176         if (child_cfs_rq_on_list(cfs_rq))
4177                 return false;
4178
4179         return true;
4180 }
4181
4182 /**
4183  * update_tg_load_avg - update the tg's load avg
4184  * @cfs_rq: the cfs_rq whose avg changed
4185  *
4186  * This function 'ensures': tg->load_avg := \Sum tg->cfs_rq[]->avg.load.
4187  * However, because tg->load_avg is a global value there are performance
4188  * considerations.
4189  *
4190  * In order to avoid having to look at the other cfs_rq's, we use a
4191  * differential update where we store the last value we propagated. This in
4192  * turn allows skipping updates if the differential is 'small'.
4193  *
4194  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share().
4195  */
4196 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
4197 {
4198         long delta;
4199         u64 now;
4200
4201         /*
4202          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
4203          */
4204         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
4205                 return;
4206
4207         /* rq has been offline and doesn't contribute to the share anymore: */
4208         if (!cpu_active(cpu_of(rq_of(cfs_rq))))
4209                 return;
4210
4211         /*
4212          * For migration heavy workloads, access to tg->load_avg can be
4213          * unbound. Limit the update rate to at most once per ms.
4214          */
4215         now = sched_clock_cpu(cpu_of(rq_of(cfs_rq)));
4216         if (now - cfs_rq->last_update_tg_load_avg < NSEC_PER_MSEC)
4217                 return;
4218
4219         delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
4220         if (abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
4221                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
4222                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
4223                 cfs_rq->last_update_tg_load_avg = now;
4224         }
4225 }
4226
4227 static inline void clear_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
4228 {
4229         long delta;
4230         u64 now;
4231
4232         /*
4233          * No need to update load_avg for root_task_group, as it is not used.
4234          */
4235         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
4236                 return;
4237
4238         now = sched_clock_cpu(cpu_of(rq_of(cfs_rq)));
4239         delta = 0 - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
4240         atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
4241         cfs_rq->tg_load_avg_contrib = 0;
4242         cfs_rq->last_update_tg_load_avg = now;
4243 }
4244
4245 /* CPU offline callback: */
4246 static void __maybe_unused clear_tg_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4247 {
4248         struct task_group *tg;
4249
4250         lockdep_assert_rq_held(rq);
4251
4252         /*
4253          * The rq clock has already been updated in
4254          * set_rq_offline(), so we should skip updating
4255          * the rq clock again in unthrottle_cfs_rq().
4256          */
4257         rq_clock_start_loop_update(rq);
4258
4259         rcu_read_lock();
4260         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
4261                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4262
4263                 clear_tg_load_avg(cfs_rq);
4264         }
4265         rcu_read_unlock();
4266
4267         rq_clock_stop_loop_update(rq);
4268 }
4269
4270 /*
4271  * Called within set_task_rq() right before setting a task's CPU. The
4272  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
4273  * including the state of rq->lock, should be made.
4274  */
4275 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
4276                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
4277 {
4278         u64 p_last_update_time;
4279         u64 n_last_update_time;
4280
4281         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
4282                 return;
4283
4284         /*
4285          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
4286          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
4287          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
4288          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
4289          * the wakee more load sounds not bad.
4290          */
4291         if (!(se->avg.last_update_time && prev))
4292                 return;
4293
4294         p_last_update_time = cfs_rq_last_update_time(prev);
4295         n_last_update_time = cfs_rq_last_update_time(next);
4296
4297         __update_load_avg_blocked_se(p_last_update_time, se);
4298         se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
4299 }
4300
4301 /*
4302  * When on migration a sched_entity joins/leaves the PELT hierarchy, we need to
4303  * propagate its contribution. The key to this propagation is the invariant
4304  * that for each group:
4305  *
4306  *   ge->avg == grq->avg                                                (1)
4307  *
4308  * _IFF_ we look at the pure running and runnable sums. Because they
4309  * represent the very same entity, just at different points in the hierarchy.
4310  *
4311  * Per the above update_tg_cfs_util() and update_tg_cfs_runnable() are trivial
4312  * and simply copies the running/runnable sum over (but still wrong, because
4313  * the group entity and group rq do not have their PELT windows aligned).
4314  *
4315  * However, update_tg_cfs_load() is more complex. So we have:
4316  *
4317  *   ge->avg.load_avg = ge->load.weight * ge->avg.runnable_avg          (2)
4318  *
4319  * And since, like util, the runnable part should be directly transferable,
4320  * the following would _appear_ to be the straight forward approach:
4321  *
4322  *   grq->avg.load_avg = grq->load.weight * grq->avg.runnable_avg       (3)
4323  *
4324  * And per (1) we have:
4325  *
4326  *   ge->avg.runnable_avg == grq->avg.runnable_avg
4327  *
4328  * Which gives:
4329  *
4330  *                      ge->load.weight * grq->avg.load_avg
4331  *   ge->avg.load_avg = -----------------------------------             (4)
4332  *                               grq->load.weight
4333  *
4334  * Except that is wrong!
4335  *
4336  * Because while for entities historical weight is not important and we
4337  * really only care about our future and therefore can consider a pure
4338  * runnable sum, runqueues can NOT do this.
4339  *
4340  * We specifically want runqueues to have a load_avg that includes
4341  * historical weights. Those represent the blocked load, the load we expect
4342  * to (shortly) return to us. This only works by keeping the weights as
4343  * integral part of the sum. We therefore cannot decompose as per (3).
4344  *
4345  * Another reason this doesn't work is that runnable isn't a 0-sum entity.
4346  * Imagine a rq with 2 tasks that each are runnable 2/3 of the time. Then the
4347  * rq itself is runnable anywhere between 2/3 and 1 depending on how the
4348  * runnable section of these tasks overlap (or not). If they were to perfectly
4349  * align the rq as a whole would be runnable 2/3 of the time. If however we
4350  * always have at least 1 runnable task, the rq as a whole is always runnable.
4351  *
4352  * So we'll have to approximate.. :/
4353  *
4354  * Given the constraint:
4355  *
4356  *   ge->avg.running_sum <= ge->avg.runnable_sum <= LOAD_AVG_MAX
4357  *
4358  * We can construct a rule that adds runnable to a rq by assuming minimal
4359  * overlap.
4360  *
4361  * On removal, we'll assume each task is equally runnable; which yields:
4362  *
4363  *   grq->avg.runnable_sum = grq->avg.load_sum / grq->load.weight
4364  *
4365  * XXX: only do this for the part of runnable > running ?
4366  *
4367  */
4368 static inline void
4369 update_tg_cfs_util(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
4370 {
4371         long delta_sum, delta_avg = gcfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg;
4372         u32 new_sum, divider;
4373
4374         /* Nothing to update */
4375         if (!delta_avg)
4376                 return;
4377
4378         /*
4379          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
4380          * See ___update_load_avg() for details.
4381          */
4382         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
4383
4384
4385         /* Set new sched_entity's utilization */
4386         se->avg.util_avg = gcfs_rq->avg.util_avg;
4387         new_sum = se->avg.util_avg * divider;
4388         delta_sum = (long)new_sum - (long)se->avg.util_sum;
4389         se->avg.util_sum = new_sum;
4390
4391         /* Update parent cfs_rq utilization */
4392         add_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, delta_avg);
4393         add_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, delta_sum);
4394
4395         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
4396         cfs_rq->avg.util_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.util_sum,
4397                                           cfs_rq->avg.util_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4398 }
4399
4400 static inline void
4401 update_tg_cfs_runnable(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
4402 {
4403         long delta_sum, delta_avg = gcfs_rq->avg.runnable_avg - se->avg.runnable_avg;
4404         u32 new_sum, divider;
4405
4406         /* Nothing to update */
4407         if (!delta_avg)
4408                 return;
4409
4410         /*
4411          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
4412          * See ___update_load_avg() for details.
4413          */
4414         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
4415
4416         /* Set new sched_entity's runnable */
4417         se->avg.runnable_avg = gcfs_rq->avg.runnable_avg;
4418         new_sum = se->avg.runnable_avg * divider;
4419         delta_sum = (long)new_sum - (long)se->avg.runnable_sum;
4420         se->avg.runnable_sum = new_sum;
4421
4422         /* Update parent cfs_rq runnable */
4423         add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_avg, delta_avg);
4424         add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_sum, delta_sum);
4425         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
4426         cfs_rq->avg.runnable_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.runnable_sum,
4427                                               cfs_rq->avg.runnable_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4428 }
4429
4430 static inline void
4431 update_tg_cfs_load(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
4432 {
4433         long delta_avg, running_sum, runnable_sum = gcfs_rq->prop_runnable_sum;
4434         unsigned long load_avg;
4435         u64 load_sum = 0;
4436         s64 delta_sum;
4437         u32 divider;
4438
4439         if (!runnable_sum)
4440                 return;
4441
4442         gcfs_rq->prop_runnable_sum = 0;
4443
4444         /*
4445          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
4446          * See ___update_load_avg() for details.
4447          */
4448         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
4449
4450         if (runnable_sum >= 0) {
4451                 /*
4452                  * Add runnable; clip at LOAD_AVG_MAX. Reflects that until
4453                  * the CPU is saturated running == runnable.
4454                  */
4455                 runnable_sum += se->avg.load_sum;
4456                 runnable_sum = min_t(long, runnable_sum, divider);
4457         } else {
4458                 /*
4459                  * Estimate the new unweighted runnable_sum of the gcfs_rq by
4460                  * assuming all tasks are equally runnable.
4461                  */
4462                 if (scale_load_down(gcfs_rq->load.weight)) {
4463                         load_sum = div_u64(gcfs_rq->avg.load_sum,
4464                                 scale_load_down(gcfs_rq->load.weight));
4465                 }
4466
4467                 /* But make sure to not inflate se's runnable */
4468                 runnable_sum = min(se->avg.load_sum, load_sum);
4469         }
4470
4471         /*
4472          * runnable_sum can't be lower than running_sum
4473          * Rescale running sum to be in the same range as runnable sum
4474          * running_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX <<  SCHED_CAPACITY_SHIFT]
4475          * runnable_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX]
4476          */
4477         running_sum = se->avg.util_sum >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
4478         runnable_sum = max(runnable_sum, running_sum);
4479
4480         load_sum = se_weight(se) * runnable_sum;
4481         load_avg = div_u64(load_sum, divider);
4482
4483         delta_avg = load_avg - se->avg.load_avg;
4484         if (!delta_avg)
4485                 return;
4486
4487         delta_sum = load_sum - (s64)se_weight(se) * se->avg.load_sum;
4488
4489         se->avg.load_sum = runnable_sum;
4490         se->avg.load_avg = load_avg;
4491         add_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, delta_avg);
4492         add_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, delta_sum);
4493         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
4494         cfs_rq->avg.load_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.load_sum,
4495                                           cfs_rq->avg.load_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4496 }
4497
4498 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum)
4499 {
4500         cfs_rq->propagate = 1;
4501         cfs_rq->prop_runnable_sum += runnable_sum;
4502 }
4503
4504 /* Update task and its cfs_rq load average */
4505 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
4506 {
4507         struct cfs_rq *cfs_rq, *gcfs_rq;
4508
4509         if (entity_is_task(se))
4510                 return 0;
4511
4512         gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
4513         if (!gcfs_rq->propagate)
4514                 return 0;
4515
4516         gcfs_rq->propagate = 0;
4517
4518         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4519
4520         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, gcfs_rq->prop_runnable_sum);
4521
4522         update_tg_cfs_util(cfs_rq, se, gcfs_rq);
4523         update_tg_cfs_runnable(cfs_rq, se, gcfs_rq);
4524         update_tg_cfs_load(cfs_rq, se, gcfs_rq);
4525
4526         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
4527         trace_pelt_se_tp(se);
4528
4529         return 1;
4530 }
4531
4532 /*
4533  * Check if we need to update the load and the utilization of a blocked
4534  * group_entity:
4535  */
4536 static inline bool skip_blocked_update(struct sched_entity *se)
4537 {
4538         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
4539
4540         /*
4541          * If sched_entity still have not zero load or utilization, we have to
4542          * decay it:
4543          */
4544         if (se->avg.load_avg || se->avg.util_avg)
4545                 return false;
4546
4547         /*
4548          * If there is a pending propagation, we have to update the load and
4549          * the utilization of the sched_entity:
4550          */
4551         if (gcfs_rq->propagate)
4552                 return false;
4553
4554         /*
4555          * Otherwise, the load and the utilization of the sched_entity is
4556          * already zero and there is no pending propagation, so it will be a
4557          * waste of time to try to decay it:
4558          */
4559         return true;
4560 }
4561
4562 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
4563
4564 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4565
4566 static inline void clear_tg_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4567
4568 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
4569 {
4570         return 0;
4571 }
4572
4573 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum) {}
4574
4575 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
4576
4577 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4578 static inline void migrate_se_pelt_lag(struct sched_entity *se)
4579 {
4580         u64 throttled = 0, now, lut;
4581         struct cfs_rq *cfs_rq;
4582         struct rq *rq;
4583         bool is_idle;
4584
4585         if (load_avg_is_decayed(&se->avg))
4586                 return;
4587
4588         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4589         rq = rq_of(cfs_rq);
4590
4591         rcu_read_lock();
4592         is_idle = is_idle_task(rcu_dereference(rq->curr));
4593         rcu_read_unlock();
4594
4595         /*
4596          * The lag estimation comes with a cost we don't want to pay all the
4597          * time. Hence, limiting to the case where the source CPU is idle and
4598          * we know we are at the greatest risk to have an outdated clock.
4599          */
4600         if (!is_idle)
4601                 return;
4602
4603         /*
4604          * Estimated "now" is: last_update_time + cfs_idle_lag + rq_idle_lag, where:
4605          *
4606          *   last_update_time (the cfs_rq's last_update_time)
4607          *      = cfs_rq_clock_pelt()@cfs_rq_idle
4608          *      = rq_clock_pelt()@cfs_rq_idle
4609          *        - cfs->throttled_clock_pelt_time@cfs_rq_idle
4610          *
4611          *   cfs_idle_lag (delta between rq's update and cfs_rq's update)
4612          *      = rq_clock_pelt()@rq_idle - rq_clock_pelt()@cfs_rq_idle
4613          *
4614          *   rq_idle_lag (delta between now and rq's update)
4615          *      = sched_clock_cpu() - rq_clock()@rq_idle
4616          *
4617          * We can then write:
4618          *
4619          *    now = rq_clock_pelt()@rq_idle - cfs->throttled_clock_pelt_time +
4620          *          sched_clock_cpu() - rq_clock()@rq_idle
4621          * Where:
4622          *      rq_clock_pelt()@rq_idle is rq->clock_pelt_idle
4623          *      rq_clock()@rq_idle      is rq->clock_idle
4624          *      cfs->throttled_clock_pelt_time@cfs_rq_idle
4625          *                              is cfs_rq->throttled_pelt_idle
4626          */
4627
4628 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
4629         throttled = u64_u32_load(cfs_rq->throttled_pelt_idle);
4630         /* The clock has been stopped for throttling */
4631         if (throttled == U64_MAX)
4632                 return;
4633 #endif
4634         now = u64_u32_load(rq->clock_pelt_idle);
4635         /*
4636          * Paired with _update_idle_rq_clock_pelt(). It ensures at the worst case
4637          * is observed the old clock_pelt_idle value and the new clock_idle,
4638          * which lead to an underestimation. The opposite would lead to an
4639          * overestimation.
4640          */
4641         smp_rmb();
4642         lut = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
4643
4644         now -= throttled;
4645         if (now < lut)
4646                 /*
4647                  * cfs_rq->avg.last_update_time is more recent than our
4648                  * estimation, let's use it.
4649                  */
4650                 now = lut;
4651         else
4652                 now += sched_clock_cpu(cpu_of(rq)) - u64_u32_load(rq->clock_idle);
4653
4654         __update_load_avg_blocked_se(now, se);
4655 }
4656 #else
4657 static void migrate_se_pelt_lag(struct sched_entity *se) {}
4658 #endif
4659
4660 /**
4661  * update_cfs_rq_load_avg - update the cfs_rq's load/util averages
4662  * @now: current time, as per cfs_rq_clock_pelt()
4663  * @cfs_rq: cfs_rq to update
4664  *
4665  * The cfs_rq avg is the direct sum of all its entities (blocked and runnable)
4666  * avg. The immediate corollary is that all (fair) tasks must be attached.
4667  *
4668  * cfs_rq->avg is used for task_h_load() and update_cfs_share() for example.
4669  *
4670  * Return: true if the load decayed or we removed load.
4671  *
4672  * Since both these conditions indicate a changed cfs_rq->avg.load we should
4673  * call update_tg_load_avg() when this function returns true.
4674  */
4675 static inline int
4676 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
4677 {
4678         unsigned long removed_load = 0, removed_util = 0, removed_runnable = 0;
4679         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
4680         int decayed = 0;
4681
4682         if (cfs_rq->removed.nr) {
4683                 unsigned long r;
4684                 u32 divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
4685
4686                 raw_spin_lock(&cfs_rq->removed.lock);
4687                 swap(cfs_rq->removed.util_avg, removed_util);
4688                 swap(cfs_rq->removed.load_avg, removed_load);
4689                 swap(cfs_rq->removed.runnable_avg, removed_runnable);
4690                 cfs_rq->removed.nr = 0;
4691                 raw_spin_unlock(&cfs_rq->removed.lock);
4692
4693                 r = removed_load;
4694                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
4695                 sub_positive(&sa->load_sum, r * divider);
4696                 /* See sa->util_sum below */
4697                 sa->load_sum = max_t(u32, sa->load_sum, sa->load_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4698
4699                 r = removed_util;
4700                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
4701                 sub_positive(&sa->util_sum, r * divider);
4702                 /*
4703                  * Because of rounding, se->util_sum might ends up being +1 more than
4704                  * cfs->util_sum. Although this is not a problem by itself, detaching
4705                  * a lot of tasks with the rounding problem between 2 updates of
4706                  * util_avg (~1ms) can make cfs->util_sum becoming null whereas
4707                  * cfs_util_avg is not.
4708                  * Check that util_sum is still above its lower bound for the new
4709                  * util_avg. Given that period_contrib might have moved since the last
4710                  * sync, we are only sure that util_sum must be above or equal to
4711                  *    util_avg * minimum possible divider
4712                  */
4713                 sa->util_sum = max_t(u32, sa->util_sum, sa->util_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4714
4715                 r = removed_runnable;
4716                 sub_positive(&sa->runnable_avg, r);
4717                 sub_positive(&sa->runnable_sum, r * divider);
4718                 /* See sa->util_sum above */
4719                 sa->runnable_sum = max_t(u32, sa->runnable_sum,
4720                                               sa->runnable_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4721
4722                 /*
4723                  * removed_runnable is the unweighted version of removed_load so we
4724                  * can use it to estimate removed_load_sum.
4725                  */
4726                 add_tg_cfs_propagate(cfs_rq,
4727                         -(long)(removed_runnable * divider) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT);
4728
4729                 decayed = 1;
4730         }
4731
4732         decayed |= __update_load_avg_cfs_rq(now, cfs_rq);
4733         u64_u32_store_copy(sa->last_update_time,
4734                            cfs_rq->last_update_time_copy,
4735                            sa->last_update_time);
4736         return decayed;
4737 }
4738
4739 /**
4740  * attach_entity_load_avg - attach this entity to its cfs_rq load avg
4741  * @cfs_rq: cfs_rq to attach to
4742  * @se: sched_entity to attach
4743  *
4744  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
4745  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
4746  */
4747 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4748 {
4749         /*
4750          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
4751          * See ___update_load_avg() for details.
4752          */
4753         u32 divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
4754
4755         /*
4756          * When we attach the @se to the @cfs_rq, we must align the decay
4757          * window because without that, really weird and wonderful things can
4758          * happen.
4759          *
4760          * XXX illustrate
4761          */
4762         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
4763         se->avg.period_contrib = cfs_rq->avg.period_contrib;
4764
4765         /*
4766          * Hell(o) Nasty stuff.. we need to recompute _sum based on the new
4767          * period_contrib. This isn't strictly correct, but since we're
4768          * entirely outside of the PELT hierarchy, nobody cares if we truncate
4769          * _sum a little.
4770          */
4771         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * divider;
4772
4773         se->avg.runnable_sum = se->avg.runnable_avg * divider;
4774
4775         se->avg.load_sum = se->avg.load_avg * divider;
4776         if (se_weight(se) < se->avg.load_sum)
4777                 se->avg.load_sum = div_u64(se->avg.load_sum, se_weight(se));
4778         else
4779                 se->avg.load_sum = 1;
4780
4781         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
4782         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
4783         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
4784         cfs_rq->avg.runnable_avg += se->avg.runnable_avg;
4785         cfs_rq->avg.runnable_sum += se->avg.runnable_sum;
4786
4787         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, se->avg.load_sum);
4788
4789         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
4790
4791         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
4792 }
4793
4794 /**
4795  * detach_entity_load_avg - detach this entity from its cfs_rq load avg
4796  * @cfs_rq: cfs_rq to detach from
4797  * @se: sched_entity to detach
4798  *
4799  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
4800  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
4801  */
4802 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4803 {
4804         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
4805         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
4806         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
4807         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
4808         cfs_rq->avg.util_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.util_sum,
4809                                           cfs_rq->avg.util_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4810
4811         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_avg, se->avg.runnable_avg);
4812         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_sum, se->avg.runnable_sum);
4813         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
4814         cfs_rq->avg.runnable_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.runnable_sum,
4815                                               cfs_rq->avg.runnable_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4816
4817         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, -se->avg.load_sum);
4818
4819         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
4820
4821         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
4822 }
4823
4824 /*
4825  * Optional action to be done while updating the load average
4826  */
4827 #define UPDATE_TG       0x1
4828 #define SKIP_AGE_LOAD   0x2
4829 #define DO_ATTACH       0x4
4830 #define DO_DETACH       0x8
4831
4832 /* Update task and its cfs_rq load average */
4833 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4834 {
4835         u64 now = cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
4836         int decayed;
4837
4838         /*
4839          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
4840          * track group sched_entity load average for task_h_load calculation in migration
4841          */
4842         if (se->avg.last_update_time && !(flags & SKIP_AGE_LOAD))
4843                 __update_load_avg_se(now, cfs_rq, se);
4844
4845         decayed  = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
4846         decayed |= propagate_entity_load_avg(se);
4847
4848         if (!se->avg.last_update_time && (flags & DO_ATTACH)) {
4849
4850                 /*
4851                  * DO_ATTACH means we're here from enqueue_entity().
4852                  * !last_update_time means we've passed through
4853                  * migrate_task_rq_fair() indicating we migrated.
4854                  *
4855                  * IOW we're enqueueing a task on a new CPU.
4856                  */
4857                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
4858                 update_tg_load_avg(cfs_rq);
4859
4860         } else if (flags & DO_DETACH) {
4861                 /*
4862                  * DO_DETACH means we're here from dequeue_entity()
4863                  * and we are migrating task out of the CPU.
4864                  */
4865                 detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
4866                 update_tg_load_avg(cfs_rq);
4867         } else if (decayed) {
4868                 cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
4869
4870                 if (flags & UPDATE_TG)
4871                         update_tg_load_avg(cfs_rq);
4872         }
4873 }
4874
4875 /*
4876  * Synchronize entity load avg of dequeued entity without locking
4877  * the previous rq.
4878  */
4879 static void sync_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
4880 {
4881         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4882         u64 last_update_time;
4883
4884         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
4885         __update_load_avg_blocked_se(last_update_time, se);
4886 }
4887
4888 /*
4889  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
4890  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
4891  */
4892 static void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
4893 {
4894         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4895         unsigned long flags;
4896
4897         /*
4898          * tasks cannot exit without having gone through wake_up_new_task() ->
4899          * enqueue_task_fair() which will have added things to the cfs_rq,
4900          * so we can remove unconditionally.
4901          */
4902
4903         sync_entity_load_avg(se);
4904
4905         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_rq->removed.lock, flags);
4906         ++cfs_rq->removed.nr;
4907         cfs_rq->removed.util_avg        += se->avg.util_avg;
4908         cfs_rq->removed.load_avg        += se->avg.load_avg;
4909         cfs_rq->removed.runnable_avg    += se->avg.runnable_avg;
4910         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_rq->removed.lock, flags);
4911 }
4912
4913 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
4914 {
4915         return cfs_rq->avg.runnable_avg;
4916 }
4917
4918 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
4919 {
4920         return cfs_rq->avg.load_avg;
4921 }
4922
4923 static int sched_balance_newidle(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf);
4924
4925 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
4926 {
4927         return READ_ONCE(p->se.avg.util_avg);
4928 }
4929
4930 static inline unsigned long task_runnable(struct task_struct *p)
4931 {
4932         return READ_ONCE(p->se.avg.runnable_avg);
4933 }
4934
4935 static inline unsigned long _task_util_est(struct task_struct *p)
4936 {
4937         return READ_ONCE(p->se.avg.util_est) & ~UTIL_AVG_UNCHANGED;
4938 }
4939
4940 static inline unsigned long task_util_est(struct task_struct *p)
4941 {
4942         return max(task_util(p), _task_util_est(p));
4943 }
4944
4945 static inline void util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq,
4946                                     struct task_struct *p)
4947 {
4948         unsigned int enqueued;
4949
4950         if (!sched_feat(UTIL_EST))
4951                 return;
4952
4953         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
4954         enqueued  = cfs_rq->avg.util_est;
4955         enqueued += _task_util_est(p);
4956         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est, enqueued);
4957
4958         trace_sched_util_est_cfs_tp(cfs_rq);
4959 }
4960
4961 static inline void util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq,
4962                                     struct task_struct *p)
4963 {
4964         unsigned int enqueued;
4965
4966         if (!sched_feat(UTIL_EST))
4967                 return;
4968
4969         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
4970         enqueued  = cfs_rq->avg.util_est;
4971         enqueued -= min_t(unsigned int, enqueued, _task_util_est(p));
4972         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est, enqueued);
4973
4974         trace_sched_util_est_cfs_tp(cfs_rq);
4975 }
4976
4977 #define UTIL_EST_MARGIN (SCHED_CAPACITY_SCALE / 100)
4978
4979 static inline void util_est_update(struct cfs_rq *cfs_rq,
4980                                    struct task_struct *p,
4981                                    bool task_sleep)
4982 {
4983         unsigned int ewma, dequeued, last_ewma_diff;
4984
4985         if (!sched_feat(UTIL_EST))
4986                 return;
4987
4988         /*
4989          * Skip update of task's estimated utilization when the task has not
4990          * yet completed an activation, e.g. being migrated.
4991          */
4992         if (!task_sleep)
4993                 return;
4994
4995         /* Get current estimate of utilization */
4996         ewma = READ_ONCE(p->se.avg.util_est);
4997
4998         /*
4999          * If the PELT values haven't changed since enqueue time,
5000          * skip the util_est update.
5001          */
5002         if (ewma & UTIL_AVG_UNCHANGED)
5003                 return;
5004
5005         /* Get utilization at dequeue */
5006         dequeued = task_util(p);
5007
5008         /*
5009          * Reset EWMA on utilization increases, the moving average is used only
5010          * to smooth utilization decreases.
5011          */
5012         if (ewma <= dequeued) {
5013                 ewma = dequeued;
5014                 goto done;
5015         }
5016
5017         /*
5018          * Skip update of task's estimated utilization when its members are
5019          * already ~1% close to its last activation value.
5020          */
5021         last_ewma_diff = ewma - dequeued;
5022         if (last_ewma_diff < UTIL_EST_MARGIN)
5023                 goto done;
5024
5025         /*
5026          * To avoid overestimation of actual task utilization, skip updates if
5027          * we cannot grant there is idle time in this CPU.
5028          */
5029         if (dequeued > arch_scale_cpu_capacity(cpu_of(rq_of(cfs_rq))))
5030                 return;
5031
5032         /*
5033          * To avoid underestimate of task utilization, skip updates of EWMA if
5034          * we cannot grant that thread got all CPU time it wanted.
5035          */
5036         if ((dequeued + UTIL_EST_MARGIN) < task_runnable(p))
5037                 goto done;
5038
5039
5040         /*
5041          * Update Task's estimated utilization
5042          *
5043          * When *p completes an activation we can consolidate another sample
5044          * of the task size. This is done by using this value to update the
5045          * Exponential Weighted Moving Average (EWMA):
5046          *
5047          *  ewma(t) = w *  task_util(p) + (1-w) * ewma(t-1)
5048          *          = w *  task_util(p) +         ewma(t-1)  - w * ewma(t-1)
5049          *          = w * (task_util(p) -         ewma(t-1)) +     ewma(t-1)
5050          *          = w * (      -last_ewma_diff           ) +     ewma(t-1)
5051          *          = w * (-last_ewma_diff +  ewma(t-1) / w)
5052          *
5053          * Where 'w' is the weight of new samples, which is configured to be
5054          * 0.25, thus making w=1/4 ( >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT)
5055          */
5056         ewma <<= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
5057         ewma  -= last_ewma_diff;
5058         ewma >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
5059 done:
5060         ewma |= UTIL_AVG_UNCHANGED;
5061         WRITE_ONCE(p->se.avg.util_est, ewma);
5062
5063         trace_sched_util_est_se_tp(&p->se);
5064 }
5065
5066 static inline unsigned long get_actual_cpu_capacity(int cpu)
5067 {
5068         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
5069
5070         capacity -= max(hw_load_avg(cpu_rq(cpu)), cpufreq_get_pressure(cpu));
5071
5072         return capacity;
5073 }
5074
5075 static inline int util_fits_cpu(unsigned long util,
5076                                 unsigned long uclamp_min,
5077                                 unsigned long uclamp_max,
5078                                 int cpu)
5079 {
5080         unsigned long capacity = capacity_of(cpu);
5081         unsigned long capacity_orig;
5082         bool fits, uclamp_max_fits;
5083
5084         /*
5085          * Check if the real util fits without any uclamp boost/cap applied.
5086          */
5087         fits = fits_capacity(util, capacity);
5088
5089         if (!uclamp_is_used())
5090                 return fits;
5091
5092         /*
5093          * We must use arch_scale_cpu_capacity() for comparing against uclamp_min and
5094          * uclamp_max. We only care about capacity pressure (by using
5095          * capacity_of()) for comparing against the real util.
5096          *
5097          * If a task is boosted to 1024 for example, we don't want a tiny
5098          * pressure to skew the check whether it fits a CPU or not.
5099          *
5100          * Similarly if a task is capped to arch_scale_cpu_capacity(little_cpu), it
5101          * should fit a little cpu even if there's some pressure.
5102          *
5103          * Only exception is for HW or cpufreq pressure since it has a direct impact
5104          * on available OPP of the system.
5105          *
5106          * We honour it for uclamp_min only as a drop in performance level
5107          * could result in not getting the requested minimum performance level.
5108          *
5109          * For uclamp_max, we can tolerate a drop in performance level as the
5110          * goal is to cap the task. So it's okay if it's getting less.
5111          */
5112         capacity_orig = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
5113
5114         /*
5115          * We want to force a task to fit a cpu as implied by uclamp_max.
5116          * But we do have some corner cases to cater for..
5117          *
5118          *
5119          *                                 C=z
5120          *   |                             ___
5121          *   |                  C=y       |   |
5122          *   |_ _ _ _ _ _ _ _ _ ___ _ _ _ | _ | _ _ _ _ _  uclamp_max
5123          *   |      C=x        |   |      |   |
5124          *   |      ___        |   |      |   |
5125          *   |     |   |       |   |      |   |    (util somewhere in this region)
5126          *   |     |   |       |   |      |   |
5127          *   |     |   |       |   |      |   |
5128          *   +----------------------------------------
5129          *         CPU0        CPU1       CPU2
5130          *
5131          *   In the above example if a task is capped to a specific performance
5132          *   point, y, then when:
5133          *
5134          *   * util = 80% of x then it does not fit on CPU0 and should migrate
5135          *     to CPU1
5136          *   * util = 80% of y then it is forced to fit on CPU1 to honour
5137          *     uclamp_max request.
5138          *
5139          *   which is what we're enforcing here. A task always fits if
5140          *   uclamp_max <= capacity_orig. But when uclamp_max > capacity_orig,
5141          *   the normal upmigration rules should withhold still.
5142          *
5143          *   Only exception is when we are on max capacity, then we need to be
5144          *   careful not to block overutilized state. This is so because:
5145          *
5146          *     1. There's no concept of capping at max_capacity! We can't go
5147          *        beyond this performance level anyway.
5148          *     2. The system is being saturated when we're operating near
5149          *        max capacity, it doesn't make sense to block overutilized.
5150          */
5151         uclamp_max_fits = (capacity_orig == SCHED_CAPACITY_SCALE) && (uclamp_max == SCHED_CAPACITY_SCALE);
5152         uclamp_max_fits = !uclamp_max_fits && (uclamp_max <= capacity_orig);
5153         fits = fits || uclamp_max_fits;
5154
5155         /*
5156          *
5157          *                                 C=z
5158          *   |                             ___       (region a, capped, util >= uclamp_max)
5159          *   |                  C=y       |   |
5160          *   |_ _ _ _ _ _ _ _ _ ___ _ _ _ | _ | _ _ _ _ _ uclamp_max
5161          *   |      C=x        |   |      |   |
5162          *   |      ___        |   |      |   |      (region b, uclamp_min <= util <= uclamp_max)
5163          *   |_ _ _|_ _|_ _ _ _| _ | _ _ _| _ | _ _ _ _ _ uclamp_min
5164          *   |     |   |       |   |      |   |
5165          *   |     |   |       |   |      |   |      (region c, boosted, util < uclamp_min)
5166          *   +----------------------------------------
5167          *         CPU0        CPU1       CPU2
5168          *
5169          * a) If util > uclamp_max, then we're capped, we don't care about
5170          *    actual fitness value here. We only care if uclamp_max fits
5171          *    capacity without taking margin/pressure into account.
5172          *    See comment above.
5173          *
5174          * b) If uclamp_min <= util <= uclamp_max, then the normal
5175          *    fits_capacity() rules apply. Except we need to ensure that we
5176          *    enforce we remain within uclamp_max, see comment above.
5177          *
5178          * c) If util < uclamp_min, then we are boosted. Same as (b) but we
5179          *    need to take into account the boosted value fits the CPU without
5180          *    taking margin/pressure into account.
5181          *
5182          * Cases (a) and (b) are handled in the 'fits' variable already. We
5183          * just need to consider an extra check for case (c) after ensuring we
5184          * handle the case uclamp_min > uclamp_max.
5185          */
5186         uclamp_min = min(uclamp_min, uclamp_max);
5187         if (fits && (util < uclamp_min) &&
5188             (uclamp_min > get_actual_cpu_capacity(cpu)))
5189                 return -1;
5190
5191         return fits;
5192 }
5193
5194 static inline int task_fits_cpu(struct task_struct *p, int cpu)
5195 {
5196         unsigned long uclamp_min = uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MIN);
5197         unsigned long uclamp_max = uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MAX);
5198         unsigned long util = task_util_est(p);
5199         /*
5200          * Return true only if the cpu fully fits the task requirements, which
5201          * include the utilization but also the performance hints.
5202          */
5203         return (util_fits_cpu(util, uclamp_min, uclamp_max, cpu) > 0);
5204 }
5205
5206 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq)
5207 {
5208         int cpu = cpu_of(rq);
5209
5210         if (!sched_asym_cpucap_active())
5211                 return;
5212
5213         /*
5214          * Affinity allows us to go somewhere higher?  Or are we on biggest
5215          * available CPU already? Or do we fit into this CPU ?
5216          */
5217         if (!p || (p->nr_cpus_allowed == 1) ||
5218             (arch_scale_cpu_capacity(cpu) == p->max_allowed_capacity) ||
5219             task_fits_cpu(p, cpu)) {
5220
5221                 rq->misfit_task_load = 0;
5222                 return;
5223         }
5224
5225         /*
5226          * Make sure that misfit_task_load will not be null even if
5227          * task_h_load() returns 0.
5228          */
5229         rq->misfit_task_load = max_t(unsigned long, task_h_load(p), 1);
5230 }
5231
5232 #else /* CONFIG_SMP */
5233
5234 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
5235 {
5236         return !cfs_rq->nr_running;
5237 }
5238
5239 #define UPDATE_TG       0x0
5240 #define SKIP_AGE_LOAD   0x0
5241 #define DO_ATTACH       0x0
5242 #define DO_DETACH       0x0
5243
5244 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int not_used1)
5245 {
5246         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
5247 }
5248
5249 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
5250
5251 static inline void
5252 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
5253 static inline void
5254 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
5255
5256 static inline int sched_balance_newidle(struct rq *rq, struct rq_flags *rf)
5257 {
5258         return 0;
5259 }
5260
5261 static inline void
5262 util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
5263
5264 static inline void
5265 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
5266
5267 static inline void
5268 util_est_update(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p,
5269                 bool task_sleep) {}
5270 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq) {}
5271
5272 #endif /* CONFIG_SMP */
5273
5274 static void
5275 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
5276 {
5277         u64 vslice, vruntime = avg_vruntime(cfs_rq);
5278         s64 lag = 0;
5279
5280         if (!se->custom_slice)
5281                 se->slice = sysctl_sched_base_slice;
5282         vslice = calc_delta_fair(se->slice, se);
5283
5284         /*
5285          * Due to how V is constructed as the weighted average of entities,
5286          * adding tasks with positive lag, or removing tasks with negative lag
5287          * will move 'time' backwards, this can screw around with the lag of
5288          * other tasks.
5289          *
5290          * EEVDF: placement strategy #1 / #2
5291          */
5292         if (sched_feat(PLACE_LAG) && cfs_rq->nr_running && se->vlag) {
5293                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
5294                 unsigned long load;
5295
5296                 lag = se->vlag;
5297
5298                 /*
5299                  * If we want to place a task and preserve lag, we have to
5300                  * consider the effect of the new entity on the weighted
5301                  * average and compensate for this, otherwise lag can quickly
5302                  * evaporate.
5303                  *
5304                  * Lag is defined as:
5305                  *
5306                  *   lag_i = S - s_i = w_i * (V - v_i)
5307                  *
5308                  * To avoid the 'w_i' term all over the place, we only track
5309                  * the virtual lag:
5310                  *
5311                  *   vl_i = V - v_i <=> v_i = V - vl_i
5312                  *
5313                  * And we take V to be the weighted average of all v:
5314                  *
5315                  *   V = (\Sum w_j*v_j) / W
5316                  *
5317                  * Where W is: \Sum w_j
5318                  *
5319                  * Then, the weighted average after adding an entity with lag
5320                  * vl_i is given by:
5321                  *
5322                  *   V' = (\Sum w_j*v_j + w_i*v_i) / (W + w_i)
5323                  *      = (W*V + w_i*(V - vl_i)) / (W + w_i)
5324                  *      = (W*V + w_i*V - w_i*vl_i) / (W + w_i)
5325                  *      = (V*(W + w_i) - w_i*l) / (W + w_i)
5326                  *      = V - w_i*vl_i / (W + w_i)
5327                  *
5328                  * And the actual lag after adding an entity with vl_i is:
5329                  *
5330                  *   vl'_i = V' - v_i
5331                  *         = V - w_i*vl_i / (W + w_i) - (V - vl_i)
5332                  *         = vl_i - w_i*vl_i / (W + w_i)
5333                  *
5334                  * Which is strictly less than vl_i. So in order to preserve lag
5335                  * we should inflate the lag before placement such that the
5336                  * effective lag after placement comes out right.
5337                  *
5338                  * As such, invert the above relation for vl'_i to get the vl_i
5339                  * we need to use such that the lag after placement is the lag
5340                  * we computed before dequeue.
5341                  *
5342                  *   vl'_i = vl_i - w_i*vl_i / (W + w_i)
5343                  *         = ((W + w_i)*vl_i - w_i*vl_i) / (W + w_i)
5344                  *
5345                  *   (W + w_i)*vl'_i = (W + w_i)*vl_i - w_i*vl_i
5346                  *                   = W*vl_i
5347                  *
5348                  *   vl_i = (W + w_i)*vl'_i / W
5349                  */
5350                 load = cfs_rq->avg_load;
5351                 if (curr && curr->on_rq)
5352                         load += scale_load_down(curr->load.weight);
5353
5354                 lag *= load + scale_load_down(se->load.weight);
5355                 if (WARN_ON_ONCE(!load))
5356                         load = 1;
5357                 lag = div_s64(lag, load);
5358         }
5359
5360         se->vruntime = vruntime - lag;
5361
5362         if (sched_feat(PLACE_REL_DEADLINE) && se->rel_deadline) {
5363                 se->deadline += se->vruntime;
5364                 se->rel_deadline = 0;
5365                 return;
5366         }
5367
5368         /*
5369          * When joining the competition; the existing tasks will be,
5370          * on average, halfway through their slice, as such start tasks
5371          * off with half a slice to ease into the competition.
5372          */
5373         if (sched_feat(PLACE_DEADLINE_INITIAL) && (flags & ENQUEUE_INITIAL))
5374                 vslice /= 2;
5375
5376         /*
5377          * EEVDF: vd_i = ve_i + r_i/w_i
5378          */
5379         se->deadline = se->vruntime + vslice;
5380 }
5381
5382 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
5383 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq);
5384
5385 static inline bool cfs_bandwidth_used(void);
5386
5387 static void
5388 requeue_delayed_entity(struct sched_entity *se);
5389
5390 static void
5391 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
5392 {
5393         bool curr = cfs_rq->curr == se;
5394
5395         /*
5396          * If we're the current task, we must renormalise before calling
5397          * update_curr().
5398          */
5399         if (curr)
5400                 place_entity(cfs_rq, se, flags);
5401
5402         update_curr(cfs_rq);
5403
5404         /*
5405          * When enqueuing a sched_entity, we must:
5406          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
5407          *   - For group_entity, update its runnable_weight to reflect the new
5408          *     h_nr_running of its group cfs_rq.
5409          *   - For group_entity, update its weight to reflect the new share of
5410          *     its group cfs_rq
5411          *   - Add its new weight to cfs_rq->load.weight
5412          */
5413         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG | DO_ATTACH);
5414         se_update_runnable(se);
5415         /*
5416          * XXX update_load_avg() above will have attached us to the pelt sum;
5417          * but update_cfs_group() here will re-adjust the weight and have to
5418          * undo/redo all that. Seems wasteful.
5419          */
5420         update_cfs_group(se);
5421
5422         /*
5423          * XXX now that the entity has been re-weighted, and it's lag adjusted,
5424          * we can place the entity.
5425          */
5426         if (!curr)
5427                 place_entity(cfs_rq, se, flags);
5428
5429         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
5430
5431         /* Entity has migrated, no longer consider this task hot */
5432         if (flags & ENQUEUE_MIGRATED)
5433                 se->exec_start = 0;
5434
5435         check_schedstat_required();
5436         update_stats_enqueue_fair(cfs_rq, se, flags);
5437         if (!curr)
5438                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
5439         se->on_rq = 1;
5440
5441         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
5442                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
5443                 if (!throttled_hierarchy(cfs_rq)) {
5444                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
5445                 } else {
5446 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
5447                         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5448
5449                         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq) && !cfs_rq->throttled_clock)
5450                                 cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
5451                         if (!cfs_rq->throttled_clock_self)
5452                                 cfs_rq->throttled_clock_self = rq_clock(rq);
5453 #endif
5454                 }
5455         }
5456 }
5457
5458 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
5459 {
5460         for_each_sched_entity(se) {
5461                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5462                 if (cfs_rq->next != se)
5463                         break;
5464
5465                 cfs_rq->next = NULL;
5466         }
5467 }
5468
5469 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
5470 {
5471         if (cfs_rq->next == se)
5472                 __clear_buddies_next(se);
5473 }
5474
5475 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
5476
5477 static void set_delayed(struct sched_entity *se)
5478 {
5479         se->sched_delayed = 1;
5480         for_each_sched_entity(se) {
5481                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5482
5483                 cfs_rq->h_nr_delayed++;
5484                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5485                         break;
5486         }
5487 }
5488
5489 static void clear_delayed(struct sched_entity *se)
5490 {
5491         se->sched_delayed = 0;
5492         for_each_sched_entity(se) {
5493                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5494
5495                 cfs_rq->h_nr_delayed--;
5496                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5497                         break;
5498         }
5499 }
5500
5501 static inline void finish_delayed_dequeue_entity(struct sched_entity *se)
5502 {
5503         clear_delayed(se);
5504         if (sched_feat(DELAY_ZERO) && se->vlag > 0)
5505                 se->vlag = 0;
5506 }
5507
5508 static bool
5509 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
5510 {
5511         bool sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
5512
5513         update_curr(cfs_rq);
5514         clear_buddies(cfs_rq, se);
5515
5516         if (flags & DEQUEUE_DELAYED) {
5517                 SCHED_WARN_ON(!se->sched_delayed);
5518         } else {
5519                 bool delay = sleep;
5520                 /*
5521                  * DELAY_DEQUEUE relies on spurious wakeups, special task
5522                  * states must not suffer spurious wakeups, excempt them.
5523                  */
5524                 if (flags & DEQUEUE_SPECIAL)
5525                         delay = false;
5526
5527                 SCHED_WARN_ON(delay && se->sched_delayed);
5528
5529                 if (sched_feat(DELAY_DEQUEUE) && delay &&
5530                     !entity_eligible(cfs_rq, se)) {
5531                         update_load_avg(cfs_rq, se, 0);
5532                         set_delayed(se);
5533                         return false;
5534                 }
5535         }
5536
5537         int action = UPDATE_TG;
5538         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)))
5539                 action |= DO_DETACH;
5540
5541         /*
5542          * When dequeuing a sched_entity, we must:
5543          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
5544          *   - For group_entity, update its runnable_weight to reflect the new
5545          *     h_nr_running of its group cfs_rq.
5546          *   - Subtract its previous weight from cfs_rq->load.weight.
5547          *   - For group entity, update its weight to reflect the new share
5548          *     of its group cfs_rq.
5549          */
5550         update_load_avg(cfs_rq, se, action);
5551         se_update_runnable(se);
5552
5553         update_stats_dequeue_fair(cfs_rq, se, flags);
5554
5555         update_entity_lag(cfs_rq, se);
5556         if (sched_feat(PLACE_REL_DEADLINE) && !sleep) {
5557                 se->deadline -= se->vruntime;
5558                 se->rel_deadline = 1;
5559         }
5560
5561         if (se != cfs_rq->curr)
5562                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
5563         se->on_rq = 0;
5564         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
5565
5566         /* return excess runtime on last dequeue */
5567         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
5568
5569         update_cfs_group(se);
5570
5571         /*
5572          * Now advance min_vruntime if @se was the entity holding it back,
5573          * except when: DEQUEUE_SAVE && !DEQUEUE_MOVE, in this case we'll be
5574          * put back on, and if we advance min_vruntime, we'll be placed back
5575          * further than we started -- i.e. we'll be penalized.
5576          */
5577         if ((flags & (DEQUEUE_SAVE | DEQUEUE_MOVE)) != DEQUEUE_SAVE)
5578                 update_min_vruntime(cfs_rq);
5579
5580         if (flags & DEQUEUE_DELAYED)
5581                 finish_delayed_dequeue_entity(se);
5582
5583         if (cfs_rq->nr_running == 0)
5584                 update_idle_cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
5585
5586         return true;
5587 }
5588
5589 static void
5590 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
5591 {
5592         clear_buddies(cfs_rq, se);
5593
5594         /* 'current' is not kept within the tree. */
5595         if (se->on_rq) {
5596                 /*
5597                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
5598                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
5599                  * runqueue.
5600                  */
5601                 update_stats_wait_end_fair(cfs_rq, se);
5602                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
5603                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5604                 /*
5605                  * HACK, stash a copy of deadline at the point of pick in vlag,
5606                  * which isn't used until dequeue.
5607                  */
5608                 se->vlag = se->deadline;
5609         }
5610
5611         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
5612         SCHED_WARN_ON(cfs_rq->curr);
5613         cfs_rq->curr = se;
5614
5615         /*
5616          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
5617          * least twice that of our own weight (i.e. don't track it
5618          * when there are only lesser-weight tasks around):
5619          */
5620         if (schedstat_enabled() &&
5621             rq_of(cfs_rq)->cfs.load.weight >= 2*se->load.weight) {
5622                 struct sched_statistics *stats;
5623
5624                 stats = __schedstats_from_se(se);
5625                 __schedstat_set(stats->slice_max,
5626                                 max((u64)stats->slice_max,
5627                                     se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime));
5628         }
5629
5630         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
5631 }
5632
5633 static int dequeue_entities(struct rq *rq, struct sched_entity *se, int flags);
5634
5635 /*
5636  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
5637  * 1) keep things fair between processes/task groups
5638  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
5639  * 3) pick the "last" process, for cache locality
5640  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
5641  */
5642 static struct sched_entity *
5643 pick_next_entity(struct rq *rq, struct cfs_rq *cfs_rq)
5644 {
5645         /*
5646          * Enabling NEXT_BUDDY will affect latency but not fairness.
5647          */
5648         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) &&
5649             cfs_rq->next && entity_eligible(cfs_rq, cfs_rq->next)) {
5650                 /* ->next will never be delayed */
5651                 SCHED_WARN_ON(cfs_rq->next->sched_delayed);
5652                 return cfs_rq->next;
5653         }
5654
5655         struct sched_entity *se = pick_eevdf(cfs_rq);
5656         if (se->sched_delayed) {
5657                 dequeue_entities(rq, se, DEQUEUE_SLEEP | DEQUEUE_DELAYED);
5658                 /*
5659                  * Must not reference @se again, see __block_task().
5660                  */
5661                 return NULL;
5662         }
5663         return se;
5664 }
5665
5666 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
5667
5668 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
5669 {
5670         /*
5671          * If still on the runqueue then deactivate_task()
5672          * was not called and update_curr() has to be done:
5673          */
5674         if (prev->on_rq)
5675                 update_curr(cfs_rq);
5676
5677         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
5678         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
5679
5680         if (prev->on_rq) {
5681                 update_stats_wait_start_fair(cfs_rq, prev);
5682                 /* Put 'current' back into the tree. */
5683                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
5684                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
5685                 update_load_avg(cfs_rq, prev, 0);
5686         }
5687         SCHED_WARN_ON(cfs_rq->curr != prev);
5688         cfs_rq->curr = NULL;
5689 }
5690
5691 static void
5692 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
5693 {
5694         /*
5695          * Update run-time statistics of the 'current'.
5696          */
5697         update_curr(cfs_rq);
5698
5699         /*
5700          * Ensure that runnable average is periodically updated.
5701          */
5702         update_load_avg(cfs_rq, curr, UPDATE_TG);
5703         update_cfs_group(curr);
5704
5705 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
5706         /*
5707          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
5708          * validating it and just reschedule.
5709          */
5710         if (queued) {
5711                 resched_curr_lazy(rq_of(cfs_rq));
5712                 return;
5713         }
5714 #endif
5715 }
5716
5717
5718 /**************************************************
5719  * CFS bandwidth control machinery
5720  */
5721
5722 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
5723
5724 #ifdef CONFIG_JUMP_LABEL
5725 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
5726
5727 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
5728 {
5729         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
5730 }
5731
5732 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
5733 {
5734         static_key_slow_inc_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
5735 }
5736
5737 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
5738 {
5739         static_key_slow_dec_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
5740 }
5741 #else /* CONFIG_JUMP_LABEL */
5742 static bool cfs_bandwidth_used(void)
5743 {
5744         return true;
5745 }
5746
5747 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
5748 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
5749 #endif /* CONFIG_JUMP_LABEL */
5750
5751 /*
5752  * default period for cfs group bandwidth.
5753  * default: 0.1s, units: nanoseconds
5754  */
5755 static inline u64 default_cfs_period(void)
5756 {
5757         return 100000000ULL;
5758 }
5759
5760 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
5761 {
5762         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
5763 }
5764
5765 /*
5766  * Replenish runtime according to assigned quota. We use sched_clock_cpu
5767  * directly instead of rq->clock to avoid adding additional synchronization
5768  * around rq->lock.
5769  *
5770  * requires cfs_b->lock
5771  */
5772 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5773 {
5774         s64 runtime;
5775
5776         if (unlikely(cfs_b->quota == RUNTIME_INF))
5777                 return;
5778
5779         cfs_b->runtime += cfs_b->quota;
5780         runtime = cfs_b->runtime_snap - cfs_b->runtime;
5781         if (runtime > 0) {
5782                 cfs_b->burst_time += runtime;
5783                 cfs_b->nr_burst++;
5784         }
5785
5786         cfs_b->runtime = min(cfs_b->runtime, cfs_b->quota + cfs_b->burst);
5787         cfs_b->runtime_snap = cfs_b->runtime;
5788 }
5789
5790 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
5791 {
5792         return &tg->cfs_bandwidth;
5793 }
5794
5795 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
5796 static int __assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
5797                                    struct cfs_rq *cfs_rq, u64 target_runtime)
5798 {
5799         u64 min_amount, amount = 0;
5800
5801         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
5802
5803         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
5804         min_amount = target_runtime - cfs_rq->runtime_remaining;
5805
5806         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
5807                 amount = min_amount;
5808         else {
5809                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
5810
5811                 if (cfs_b->runtime > 0) {
5812                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
5813                         cfs_b->runtime -= amount;
5814                         cfs_b->idle = 0;
5815                 }
5816         }
5817
5818         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
5819
5820         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
5821 }
5822
5823 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
5824 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5825 {
5826         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
5827         int ret;
5828
5829         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5830         ret = __assign_cfs_rq_runtime(cfs_b, cfs_rq, sched_cfs_bandwidth_slice());
5831         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5832
5833         return ret;
5834 }
5835
5836 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
5837 {
5838         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
5839         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
5840
5841         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
5842                 return;
5843
5844         if (cfs_rq->throttled)
5845                 return;
5846         /*
5847          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
5848          * hierarchy can be throttled
5849          */
5850         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
5851                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
5852 }
5853
5854 static __always_inline
5855 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
5856 {
5857         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
5858                 return;
5859
5860         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
5861 }
5862
5863 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
5864 {
5865         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
5866 }
5867
5868 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
5869 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
5870 {
5871         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
5872 }
5873
5874 /*
5875  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
5876  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
5877  * load-balance operations.
5878  */
5879 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
5880                                     int src_cpu, int dest_cpu)
5881 {
5882         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
5883
5884         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
5885         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
5886
5887         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
5888                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
5889 }
5890
5891 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
5892 {
5893         struct rq *rq = data;
5894         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5895
5896         cfs_rq->throttle_count--;
5897         if (!cfs_rq->throttle_count) {
5898                 cfs_rq->throttled_clock_pelt_time += rq_clock_pelt(rq) -
5899                                              cfs_rq->throttled_clock_pelt;
5900
5901                 /* Add cfs_rq with load or one or more already running entities to the list */
5902                 if (!cfs_rq_is_decayed(cfs_rq))
5903                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
5904
5905                 if (cfs_rq->throttled_clock_self) {
5906                         u64 delta = rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock_self;
5907
5908                         cfs_rq->throttled_clock_self = 0;
5909
5910                         if (SCHED_WARN_ON((s64)delta < 0))
5911                                 delta = 0;
5912
5913                         cfs_rq->throttled_clock_self_time += delta;
5914                 }
5915         }
5916
5917         return 0;
5918 }
5919
5920 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
5921 {
5922         struct rq *rq = data;
5923         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5924
5925         /* group is entering throttled state, stop time */
5926         if (!cfs_rq->throttle_count) {
5927                 cfs_rq->throttled_clock_pelt = rq_clock_pelt(rq);
5928                 list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
5929
5930                 SCHED_WARN_ON(cfs_rq->throttled_clock_self);
5931                 if (cfs_rq->nr_running)
5932                         cfs_rq->throttled_clock_self = rq_clock(rq);
5933         }
5934         cfs_rq->throttle_count++;
5935
5936         return 0;
5937 }
5938
5939 static bool throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
5940 {
5941         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5942         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
5943         struct sched_entity *se;
5944         long task_delta, idle_task_delta, delayed_delta, dequeue = 1;
5945         long rq_h_nr_running = rq->cfs.h_nr_running;
5946
5947         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5948         /* This will start the period timer if necessary */
5949         if (__assign_cfs_rq_runtime(cfs_b, cfs_rq, 1)) {
5950                 /*
5951                  * We have raced with bandwidth becoming available, and if we
5952                  * actually throttled the timer might not unthrottle us for an
5953                  * entire period. We additionally needed to make sure that any
5954                  * subsequent check_cfs_rq_runtime calls agree not to throttle
5955                  * us, as we may commit to do cfs put_prev+pick_next, so we ask
5956                  * for 1ns of runtime rather than just check cfs_b.
5957                  */
5958                 dequeue = 0;
5959         } else {
5960                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->throttled_list,
5961                                   &cfs_b->throttled_cfs_rq);
5962         }
5963         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5964
5965         if (!dequeue)
5966                 return false;  /* Throttle no longer required. */
5967
5968         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
5969
5970         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
5971         rcu_read_lock();
5972         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
5973         rcu_read_unlock();
5974
5975         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5976         idle_task_delta = cfs_rq->idle_h_nr_running;
5977         delayed_delta = cfs_rq->h_nr_delayed;
5978         for_each_sched_entity(se) {
5979                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
5980                 int flags;
5981
5982                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
5983                 if (!se->on_rq)
5984                         goto done;
5985
5986                 /*
5987                  * Abuse SPECIAL to avoid delayed dequeue in this instance.
5988                  * This avoids teaching dequeue_entities() about throttled
5989                  * entities and keeps things relatively simple.
5990                  */
5991                 flags = DEQUEUE_SLEEP | DEQUEUE_SPECIAL;
5992                 if (se->sched_delayed)
5993                         flags |= DEQUEUE_DELAYED;
5994                 dequeue_entity(qcfs_rq, se, flags);
5995
5996                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
5997                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5998
5999                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
6000                 qcfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_task_delta;
6001                 qcfs_rq->h_nr_delayed -= delayed_delta;
6002
6003                 if (qcfs_rq->load.weight) {
6004                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
6005                         se = parent_entity(se);
6006                         break;
6007                 }
6008         }
6009
6010         for_each_sched_entity(se) {
6011                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
6012                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
6013                 if (!se->on_rq)
6014                         goto done;
6015
6016                 update_load_avg(qcfs_rq, se, 0);
6017                 se_update_runnable(se);
6018
6019                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
6020                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
6021
6022                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
6023                 qcfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_task_delta;
6024                 qcfs_rq->h_nr_delayed -= delayed_delta;
6025         }
6026
6027         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
6028         sub_nr_running(rq, task_delta);
6029
6030         /* Stop the fair server if throttling resulted in no runnable tasks */
6031         if (rq_h_nr_running && !rq->cfs.h_nr_running)
6032                 dl_server_stop(&rq->fair_server);
6033 done:
6034         /*
6035          * Note: distribution will already see us throttled via the
6036          * throttled-list.  rq->lock protects completion.
6037          */
6038         cfs_rq->throttled = 1;
6039         SCHED_WARN_ON(cfs_rq->throttled_clock);
6040         if (cfs_rq->nr_running)
6041                 cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
6042         return true;
6043 }
6044
6045 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
6046 {
6047         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
6048         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
6049         struct sched_entity *se;
6050         long task_delta, idle_task_delta, delayed_delta;
6051         long rq_h_nr_running = rq->cfs.h_nr_running;
6052
6053         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
6054
6055         cfs_rq->throttled = 0;
6056
6057         update_rq_clock(rq);
6058
6059         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
6060         if (cfs_rq->throttled_clock) {
6061                 cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
6062                 cfs_rq->throttled_clock = 0;
6063         }
6064         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
6065         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
6066
6067         /* update hierarchical throttle state */
6068         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
6069
6070         if (!cfs_rq->load.weight) {
6071                 if (!cfs_rq->on_list)
6072                         return;
6073                 /*
6074                  * Nothing to run but something to decay (on_list)?
6075                  * Complete the branch.
6076                  */
6077                 for_each_sched_entity(se) {
6078                         if (list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq_of(se)))
6079                                 break;
6080                 }
6081                 goto unthrottle_throttle;
6082         }
6083
6084         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
6085         idle_task_delta = cfs_rq->idle_h_nr_running;
6086         delayed_delta = cfs_rq->h_nr_delayed;
6087         for_each_sched_entity(se) {
6088                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
6089
6090                 /* Handle any unfinished DELAY_DEQUEUE business first. */
6091                 if (se->sched_delayed) {
6092                         int flags = DEQUEUE_SLEEP | DEQUEUE_DELAYED;
6093
6094                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, flags);
6095                 } else if (se->on_rq)
6096                         break;
6097                 enqueue_entity(qcfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
6098
6099                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
6100                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
6101
6102                 qcfs_rq->h_nr_running += task_delta;
6103                 qcfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
6104                 qcfs_rq->h_nr_delayed += delayed_delta;
6105
6106                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
6107                 if (cfs_rq_throttled(qcfs_rq))
6108                         goto unthrottle_throttle;
6109         }
6110
6111         for_each_sched_entity(se) {
6112                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
6113
6114                 update_load_avg(qcfs_rq, se, UPDATE_TG);
6115                 se_update_runnable(se);
6116
6117                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
6118                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
6119
6120                 qcfs_rq->h_nr_running += task_delta;
6121                 qcfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
6122                 qcfs_rq->h_nr_delayed += delayed_delta;
6123
6124                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
6125                 if (cfs_rq_throttled(qcfs_rq))
6126                         goto unthrottle_throttle;
6127         }
6128
6129         /* Start the fair server if un-throttling resulted in new runnable tasks */
6130         if (!rq_h_nr_running && rq->cfs.h_nr_running)
6131                 dl_server_start(&rq->fair_server);
6132
6133         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
6134         add_nr_running(rq, task_delta);
6135
6136 unthrottle_throttle:
6137         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
6138
6139         /* Determine whether we need to wake up potentially idle CPU: */
6140         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
6141                 resched_curr(rq);
6142 }
6143
6144 #ifdef CONFIG_SMP
6145 static void __cfsb_csd_unthrottle(void *arg)
6146 {
6147         struct cfs_rq *cursor, *tmp;
6148         struct rq *rq = arg;
6149         struct rq_flags rf;
6150
6151         rq_lock(rq, &rf);
6152
6153         /*
6154          * Iterating over the list can trigger several call to
6155          * update_rq_clock() in unthrottle_cfs_rq().
6156          * Do it once and skip the potential next ones.
6157          */
6158         update_rq_clock(rq);
6159         rq_clock_start_loop_update(rq);
6160
6161         /*
6162          * Since we hold rq lock we're safe from concurrent manipulation of
6163          * the CSD list. However, this RCU critical section annotates the
6164          * fact that we pair with sched_free_group_rcu(), so that we cannot
6165          * race with group being freed in the window between removing it
6166          * from the list and advancing to the next entry in the list.
6167          */
6168         rcu_read_lock();
6169
6170         list_for_each_entry_safe(cursor, tmp, &rq->cfsb_csd_list,
6171                                  throttled_csd_list) {
6172                 list_del_init(&cursor->throttled_csd_list);
6173
6174                 if (cfs_rq_throttled(cursor))
6175                         unthrottle_cfs_rq(cursor);
6176         }
6177
6178         rcu_read_unlock();
6179
6180         rq_clock_stop_loop_update(rq);
6181         rq_unlock(rq, &rf);
6182 }
6183
6184 static inline void __unthrottle_cfs_rq_async(struct cfs_rq *cfs_rq)
6185 {
6186         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
6187         bool first;
6188
6189         if (rq == this_rq()) {
6190                 unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
6191                 return;
6192         }
6193
6194         /* Already enqueued */
6195         if (SCHED_WARN_ON(!list_empty(&cfs_rq->throttled_csd_list)))
6196                 return;
6197
6198         first = list_empty(&rq->cfsb_csd_list);
6199         list_add_tail(&cfs_rq->throttled_csd_list, &rq->cfsb_csd_list);
6200         if (first)
6201                 smp_call_function_single_async(cpu_of(rq), &rq->cfsb_csd);
6202 }
6203 #else
6204 static inline void __unthrottle_cfs_rq_async(struct cfs_rq *cfs_rq)
6205 {
6206         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
6207 }
6208 #endif
6209
6210 static void unthrottle_cfs_rq_async(struct cfs_rq *cfs_rq)
6211 {
6212         lockdep_assert_rq_held(rq_of(cfs_rq));
6213
6214         if (SCHED_WARN_ON(!cfs_rq_throttled(cfs_rq) ||
6215             cfs_rq->runtime_remaining <= 0))
6216                 return;
6217
6218         __unthrottle_cfs_rq_async(cfs_rq);
6219 }
6220
6221 static bool distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
6222 {
6223         int this_cpu = smp_processor_id();
6224         u64 runtime, remaining = 1;
6225         bool throttled = false;
6226         struct cfs_rq *cfs_rq, *tmp;
6227         struct rq_flags rf;
6228         struct rq *rq;
6229         LIST_HEAD(local_unthrottle);
6230
6231         rcu_read_lock();
6232         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
6233                                 throttled_list) {
6234                 rq = rq_of(cfs_rq);
6235
6236                 if (!remaining) {
6237                         throttled = true;
6238                         break;
6239                 }
6240
6241                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
6242                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6243                         goto next;
6244
6245                 /* Already queued for async unthrottle */
6246                 if (!list_empty(&cfs_rq->throttled_csd_list))
6247                         goto next;
6248
6249                 /* By the above checks, this should never be true */
6250                 SCHED_WARN_ON(cfs_rq->runtime_remaining > 0);
6251
6252                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
6253                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
6254                 if (runtime > cfs_b->runtime)
6255                         runtime = cfs_b->runtime;
6256                 cfs_b->runtime -= runtime;
6257                 remaining = cfs_b->runtime;
6258                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
6259
6260                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
6261
6262                 /* we check whether we're throttled above */
6263                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0) {
6264                         if (cpu_of(rq) != this_cpu) {
6265                                 unthrottle_cfs_rq_async(cfs_rq);
6266                         } else {
6267                                 /*
6268                                  * We currently only expect to be unthrottling
6269                                  * a single cfs_rq locally.
6270                                  */
6271                                 SCHED_WARN_ON(!list_empty(&local_unthrottle));
6272                                 list_add_tail(&cfs_rq->throttled_csd_list,
6273                                               &local_unthrottle);
6274                         }
6275                 } else {
6276                         throttled = true;
6277                 }
6278
6279 next:
6280                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
6281         }
6282
6283         list_for_each_entry_safe(cfs_rq, tmp, &local_unthrottle,
6284                                  throttled_csd_list) {
6285                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
6286
6287                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
6288
6289                 list_del_init(&cfs_rq->throttled_csd_list);
6290
6291                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6292                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
6293
6294                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
6295         }
6296         SCHED_WARN_ON(!list_empty(&local_unthrottle));
6297
6298         rcu_read_unlock();
6299
6300         return throttled;
6301 }
6302
6303 /*
6304  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
6305  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
6306  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
6307  * used to track this state.
6308  */
6309 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun, unsigned long flags)
6310 {
6311         int throttled;
6312
6313         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
6314         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
6315                 goto out_deactivate;
6316
6317         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
6318         cfs_b->nr_periods += overrun;
6319
6320         /* Refill extra burst quota even if cfs_b->idle */
6321         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
6322
6323         /*
6324          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
6325          * we're going inactive then everything else can be deferred
6326          */
6327         if (cfs_b->idle && !throttled)
6328                 goto out_deactivate;
6329
6330         if (!throttled) {
6331                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
6332                 cfs_b->idle = 1;
6333                 return 0;
6334         }
6335
6336         /* account preceding periods in which throttling occurred */
6337         cfs_b->nr_throttled += overrun;
6338
6339         /*
6340          * This check is repeated as we release cfs_b->lock while we unthrottle.
6341          */
6342         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
6343                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
6344                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
6345                 throttled = distribute_cfs_runtime(cfs_b);
6346                 raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
6347         }
6348
6349         /*
6350          * While we are ensured activity in the period following an
6351          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
6352          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
6353          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
6354          */
6355         cfs_b->idle = 0;
6356
6357         return 0;
6358
6359 out_deactivate:
6360         return 1;
6361 }
6362
6363 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
6364 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
6365 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
6366 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
6367 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
6368 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
6369
6370 /*
6371  * Are we near the end of the current quota period?
6372  *
6373  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
6374  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
6375  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
6376  */
6377 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
6378 {
6379         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
6380         s64 remaining;
6381
6382         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
6383         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
6384                 return 1;
6385
6386         /* is a quota refresh about to occur? */
6387         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
6388         if (remaining < (s64)min_expire)
6389                 return 1;
6390
6391         return 0;
6392 }
6393
6394 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
6395 {
6396         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
6397
6398         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
6399         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
6400                 return;
6401
6402         /* don't push forwards an existing deferred unthrottle */
6403         if (cfs_b->slack_started)
6404                 return;
6405         cfs_b->slack_started = true;
6406
6407         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
6408                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
6409                         HRTIMER_MODE_REL);
6410 }
6411
6412 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
6413 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
6414 {
6415         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
6416         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
6417
6418         if (slack_runtime <= 0)
6419                 return;
6420
6421         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
6422         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF) {
6423                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
6424
6425                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
6426                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
6427                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
6428                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
6429         }
6430         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
6431
6432         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
6433         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
6434 }
6435
6436 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
6437 {
6438         if (!cfs_bandwidth_used())
6439                 return;
6440
6441         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
6442                 return;
6443
6444         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
6445 }
6446
6447 /*
6448  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
6449  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
6450  */
6451 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
6452 {
6453         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
6454         unsigned long flags;
6455
6456         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
6457         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
6458         cfs_b->slack_started = false;
6459
6460         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
6461                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
6462                 return;
6463         }
6464
6465         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
6466                 runtime = cfs_b->runtime;
6467
6468         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
6469
6470         if (!runtime)
6471                 return;
6472
6473         distribute_cfs_runtime(cfs_b);
6474 }
6475
6476 /*
6477  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
6478  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
6479  * runtime as update_curr() throttling can not trigger until it's on-rq.
6480  */
6481 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
6482 {
6483         if (!cfs_bandwidth_used())
6484                 return;
6485
6486         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
6487         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
6488                 return;
6489
6490         /* ensure the group is not already throttled */
6491         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6492                 return;
6493
6494         /* update runtime allocation */
6495         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
6496         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
6497                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
6498 }
6499
6500 static void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu)
6501 {
6502         struct cfs_rq *pcfs_rq, *cfs_rq;
6503
6504         if (!cfs_bandwidth_used())
6505                 return;
6506
6507         if (!tg->parent)
6508                 return;
6509
6510         cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
6511         pcfs_rq = tg->parent->cfs_rq[cpu];
6512
6513         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
6514         cfs_rq->throttled_clock_pelt = rq_clock_pelt(cpu_rq(cpu));
6515 }
6516
6517 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
6518 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
6519 {
6520         if (!cfs_bandwidth_used())
6521                 return false;
6522
6523         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
6524                 return false;
6525
6526         /*
6527          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
6528          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
6529          */
6530         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6531                 return true;
6532
6533         return throttle_cfs_rq(cfs_rq);
6534 }
6535
6536 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
6537 {
6538         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
6539                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
6540
6541         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
6542
6543         return HRTIMER_NORESTART;
6544 }
6545
6546 extern const u64 max_cfs_quota_period;
6547
6548 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
6549 {
6550         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
6551                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
6552         unsigned long flags;
6553         int overrun;
6554         int idle = 0;
6555         int count = 0;
6556
6557         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
6558         for (;;) {
6559                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
6560                 if (!overrun)
6561                         break;
6562
6563                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun, flags);
6564
6565                 if (++count > 3) {
6566                         u64 new, old = ktime_to_ns(cfs_b->period);
6567
6568                         /*
6569                          * Grow period by a factor of 2 to avoid losing precision.
6570                          * Precision loss in the quota/period ratio can cause __cfs_schedulable
6571                          * to fail.
6572                          */
6573                         new = old * 2;
6574                         if (new < max_cfs_quota_period) {
6575                                 cfs_b->period = ns_to_ktime(new);
6576                                 cfs_b->quota *= 2;
6577                                 cfs_b->burst *= 2;
6578
6579                                 pr_warn_ratelimited(
6580         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, scaling up (new cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
6581                                         smp_processor_id(),
6582                                         div_u64(new, NSEC_PER_USEC),
6583                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
6584                         } else {
6585                                 pr_warn_ratelimited(
6586         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, but cannot scale up without losing precision (cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
6587                                         smp_processor_id(),
6588                                         div_u64(old, NSEC_PER_USEC),
6589                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
6590                         }
6591
6592                         /* reset count so we don't come right back in here */
6593                         count = 0;
6594                 }
6595         }
6596         if (idle)
6597                 cfs_b->period_active = 0;
6598         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
6599
6600         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
6601 }
6602
6603 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b, struct cfs_bandwidth *parent)
6604 {
6605         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
6606         cfs_b->runtime = 0;
6607         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
6608         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
6609         cfs_b->burst = 0;
6610         cfs_b->hierarchical_quota = parent ? parent->hierarchical_quota : RUNTIME_INF;
6611
6612         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
6613         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
6614         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
6615
6616         /* Add a random offset so that timers interleave */
6617         hrtimer_set_expires(&cfs_b->period_timer,
6618                             get_random_u32_below(cfs_b->period));
6619         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
6620         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
6621         cfs_b->slack_started = false;
6622 }
6623
6624 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
6625 {
6626         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
6627         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
6628         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_csd_list);
6629 }
6630
6631 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
6632 {
6633         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
6634
6635         if (cfs_b->period_active)
6636                 return;
6637
6638         cfs_b->period_active = 1;
6639         hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
6640         hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
6641 }
6642
6643 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
6644 {
6645         int __maybe_unused i;
6646
6647         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
6648         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
6649                 return;
6650
6651         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
6652         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
6653
6654         /*
6655          * It is possible that we still have some cfs_rq's pending on a CSD
6656          * list, though this race is very rare. In order for this to occur, we
6657          * must have raced with the last task leaving the group while there
6658          * exist throttled cfs_rq(s), and the period_timer must have queued the
6659          * CSD item but the remote cpu has not yet processed it. To handle this,
6660          * we can simply flush all pending CSD work inline here. We're
6661          * guaranteed at this point that no additional cfs_rq of this group can
6662          * join a CSD list.
6663          */
6664 #ifdef CONFIG_SMP
6665         for_each_possible_cpu(i) {
6666                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
6667                 unsigned long flags;
6668
6669                 if (list_empty(&rq->cfsb_csd_list))
6670                         continue;
6671
6672                 local_irq_save(flags);
6673                 __cfsb_csd_unthrottle(rq);
6674                 local_irq_restore(flags);
6675         }
6676 #endif
6677 }
6678
6679 /*
6680  * Both these CPU hotplug callbacks race against unregister_fair_sched_group()
6681  *
6682  * The race is harmless, since modifying bandwidth settings of unhooked group
6683  * bits doesn't do much.
6684  */
6685
6686 /* cpu online callback */
6687 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
6688 {
6689         struct task_group *tg;
6690
6691         lockdep_assert_rq_held(rq);
6692
6693         rcu_read_lock();
6694         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
6695                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &tg->cfs_bandwidth;
6696                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
6697
6698                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
6699                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
6700                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
6701         }
6702         rcu_read_unlock();
6703 }
6704
6705 /* cpu offline callback */
6706 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
6707 {
6708         struct task_group *tg;
6709
6710         lockdep_assert_rq_held(rq);
6711
6712         /*
6713          * The rq clock has already been updated in the
6714          * set_rq_offline(), so we should skip updating
6715          * the rq clock again in unthrottle_cfs_rq().
6716          */
6717         rq_clock_start_loop_update(rq);
6718
6719         rcu_read_lock();
6720         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
6721                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
6722
6723                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
6724                         continue;
6725
6726                 /*
6727                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
6728                  * there's some valid quota amount
6729                  */
6730                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
6731                 /*
6732                  * Offline rq is schedulable till CPU is completely disabled
6733                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
6734                  */
6735                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
6736
6737                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6738                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
6739         }
6740         rcu_read_unlock();
6741
6742         rq_clock_stop_loop_update(rq);
6743 }
6744
6745 bool cfs_task_bw_constrained(struct task_struct *p)
6746 {
6747         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
6748
6749         if (!cfs_bandwidth_used())
6750                 return false;
6751
6752         if (cfs_rq->runtime_enabled ||
6753             tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg)->hierarchical_quota != RUNTIME_INF)
6754                 return true;
6755
6756         return false;
6757 }
6758
6759 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
6760 /* called from pick_next_task_fair() */
6761 static void sched_fair_update_stop_tick(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6762 {
6763         int cpu = cpu_of(rq);
6764
6765         if (!cfs_bandwidth_used())
6766                 return;
6767
6768         if (!tick_nohz_full_cpu(cpu))
6769                 return;
6770
6771         if (rq->nr_running != 1)
6772                 return;
6773
6774         /*
6775          *  We know there is only one task runnable and we've just picked it. The
6776          *  normal enqueue path will have cleared TICK_DEP_BIT_SCHED if we will
6777          *  be otherwise able to stop the tick. Just need to check if we are using
6778          *  bandwidth control.
6779          */
6780         if (cfs_task_bw_constrained(p))
6781                 tick_nohz_dep_set_cpu(cpu, TICK_DEP_BIT_SCHED);
6782 }
6783 #endif
6784
6785 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
6786
6787 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
6788 {
6789         return false;
6790 }
6791
6792 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
6793 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
6794 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
6795 static inline void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu) {}
6796 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
6797
6798 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
6799 {
6800         return 0;
6801 }
6802
6803 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
6804 {
6805         return 0;
6806 }
6807
6808 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
6809                                     int src_cpu, int dest_cpu)
6810 {
6811         return 0;
6812 }
6813
6814 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6815 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b, struct cfs_bandwidth *parent) {}
6816 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
6817 #endif
6818
6819 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
6820 {
6821         return NULL;
6822 }
6823 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
6824 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
6825 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
6826 #ifdef CONFIG_CGROUP_SCHED
6827 bool cfs_task_bw_constrained(struct task_struct *p)
6828 {
6829         return false;
6830 }
6831 #endif
6832 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
6833
6834 #if !defined(CONFIG_CFS_BANDWIDTH) || !defined(CONFIG_NO_HZ_FULL)
6835 static inline void sched_fair_update_stop_tick(struct rq *rq, struct task_struct *p) {}
6836 #endif
6837
6838 /**************************************************
6839  * CFS operations on tasks:
6840  */
6841
6842 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
6843 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6844 {
6845         struct sched_entity *se = &p->se;
6846
6847         SCHED_WARN_ON(task_rq(p) != rq);
6848
6849         if (rq->cfs.h_nr_running > 1) {
6850                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
6851                 u64 slice = se->slice;
6852                 s64 delta = slice - ran;
6853
6854                 if (delta < 0) {
6855                         if (task_current_donor(rq, p))
6856                                 resched_curr(rq);
6857                         return;
6858                 }
6859                 hrtick_start(rq, delta);
6860         }
6861 }
6862
6863 /*
6864  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
6865  * current task is from our class and nr_running is low enough
6866  * to matter.
6867  */
6868 static void hrtick_update(struct rq *rq)
6869 {
6870         struct task_struct *donor = rq->donor;
6871
6872         if (!hrtick_enabled_fair(rq) || donor->sched_class != &fair_sched_class)
6873                 return;
6874
6875         hrtick_start_fair(rq, donor);
6876 }
6877 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
6878 static inline void
6879 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6880 {
6881 }
6882
6883 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
6884 {
6885 }
6886 #endif
6887
6888 #ifdef CONFIG_SMP
6889 static inline bool cpu_overutilized(int cpu)
6890 {
6891         unsigned long  rq_util_min, rq_util_max;
6892
6893         if (!sched_energy_enabled())
6894                 return false;
6895
6896         rq_util_min = uclamp_rq_get(cpu_rq(cpu), UCLAMP_MIN);
6897         rq_util_max = uclamp_rq_get(cpu_rq(cpu), UCLAMP_MAX);
6898
6899         /* Return true only if the utilization doesn't fit CPU's capacity */
6900         return !util_fits_cpu(cpu_util_cfs(cpu), rq_util_min, rq_util_max, cpu);
6901 }
6902
6903 /*
6904  * overutilized value make sense only if EAS is enabled
6905  */
6906 static inline bool is_rd_overutilized(struct root_domain *rd)
6907 {
6908         return !sched_energy_enabled() || READ_ONCE(rd->overutilized);
6909 }
6910
6911 static inline void set_rd_overutilized(struct root_domain *rd, bool flag)
6912 {
6913         if (!sched_energy_enabled())
6914                 return;
6915
6916         WRITE_ONCE(rd->overutilized, flag);
6917         trace_sched_overutilized_tp(rd, flag);
6918 }
6919
6920 static inline void check_update_overutilized_status(struct rq *rq)
6921 {
6922         /*
6923          * overutilized field is used for load balancing decisions only
6924          * if energy aware scheduler is being used
6925          */
6926
6927         if (!is_rd_overutilized(rq->rd) && cpu_overutilized(rq->cpu))
6928                 set_rd_overutilized(rq->rd, 1);
6929 }
6930 #else
6931 static inline void check_update_overutilized_status(struct rq *rq) { }
6932 #endif
6933
6934 /* Runqueue only has SCHED_IDLE tasks enqueued */
6935 static int sched_idle_rq(struct rq *rq)
6936 {
6937         return unlikely(rq->nr_running == rq->cfs.idle_h_nr_running &&
6938                         rq->nr_running);
6939 }
6940
6941 #ifdef CONFIG_SMP
6942 static int sched_idle_cpu(int cpu)
6943 {
6944         return sched_idle_rq(cpu_rq(cpu));
6945 }
6946 #endif
6947
6948 static void
6949 requeue_delayed_entity(struct sched_entity *se)
6950 {
6951         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6952
6953         /*
6954          * se->sched_delayed should imply: se->on_rq == 1.
6955          * Because a delayed entity is one that is still on
6956          * the runqueue competing until elegibility.
6957          */
6958         SCHED_WARN_ON(!se->sched_delayed);
6959         SCHED_WARN_ON(!se->on_rq);
6960
6961         if (sched_feat(DELAY_ZERO)) {
6962                 update_entity_lag(cfs_rq, se);
6963                 if (se->vlag > 0) {
6964                         cfs_rq->nr_running--;
6965                         if (se != cfs_rq->curr)
6966                                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
6967                         se->vlag = 0;
6968                         place_entity(cfs_rq, se, 0);
6969                         if (se != cfs_rq->curr)
6970                                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
6971                         cfs_rq->nr_running++;
6972                 }
6973         }
6974
6975         update_load_avg(cfs_rq, se, 0);
6976         clear_delayed(se);
6977 }
6978
6979 /*
6980  * The enqueue_task method is called before nr_running is
6981  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
6982  * then put the task into the rbtree:
6983  */
6984 static void
6985 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
6986 {
6987         struct cfs_rq *cfs_rq;
6988         struct sched_entity *se = &p->se;
6989         int idle_h_nr_running = task_has_idle_policy(p);
6990         int h_nr_delayed = 0;
6991         int task_new = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP);
6992         int rq_h_nr_running = rq->cfs.h_nr_running;
6993         u64 slice = 0;
6994
6995         /*
6996          * The code below (indirectly) updates schedutil which looks at
6997          * the cfs_rq utilization to select a frequency.
6998          * Let's add the task's estimated utilization to the cfs_rq's
6999          * estimated utilization, before we update schedutil.
7000          */
7001         if (!(p->se.sched_delayed && (task_on_rq_migrating(p) || (flags & ENQUEUE_RESTORE))))
7002                 util_est_enqueue(&rq->cfs, p);
7003
7004         if (flags & ENQUEUE_DELAYED) {
7005                 requeue_delayed_entity(se);
7006                 return;
7007         }
7008
7009         /*
7010          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
7011          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
7012          * passed.
7013          */
7014         if (p->in_iowait)
7015                 cpufreq_update_util(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
7016
7017         if (task_new)
7018                 h_nr_delayed = !!se->sched_delayed;
7019
7020         for_each_sched_entity(se) {
7021                 if (se->on_rq) {
7022                         if (se->sched_delayed)
7023                                 requeue_delayed_entity(se);
7024                         break;
7025                 }
7026                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7027
7028                 /*
7029                  * Basically set the slice of group entries to the min_slice of
7030                  * their respective cfs_rq. This ensures the group can service
7031                  * its entities in the desired time-frame.
7032                  */
7033                 if (slice) {
7034                         se->slice = slice;
7035                         se->custom_slice = 1;
7036                 }
7037                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
7038                 slice = cfs_rq_min_slice(cfs_rq);
7039
7040                 cfs_rq->h_nr_running++;
7041                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_h_nr_running;
7042                 cfs_rq->h_nr_delayed += h_nr_delayed;
7043
7044                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
7045                         idle_h_nr_running = 1;
7046
7047                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
7048                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
7049                         goto enqueue_throttle;
7050
7051                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
7052         }
7053
7054         for_each_sched_entity(se) {
7055                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7056
7057                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
7058                 se_update_runnable(se);
7059                 update_cfs_group(se);
7060
7061                 se->slice = slice;
7062                 slice = cfs_rq_min_slice(cfs_rq);
7063
7064                 cfs_rq->h_nr_running++;
7065                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_h_nr_running;
7066                 cfs_rq->h_nr_delayed += h_nr_delayed;
7067
7068                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
7069                         idle_h_nr_running = 1;
7070
7071                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
7072                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
7073                         goto enqueue_throttle;
7074         }
7075
7076         if (!rq_h_nr_running && rq->cfs.h_nr_running) {
7077                 /* Account for idle runtime */
7078                 if (!rq->nr_running)
7079                         dl_server_update_idle_time(rq, rq->curr);
7080                 dl_server_start(&rq->fair_server);
7081         }
7082
7083         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
7084         add_nr_running(rq, 1);
7085
7086         /*
7087          * Since new tasks are assigned an initial util_avg equal to
7088          * half of the spare capacity of their CPU, tiny tasks have the
7089          * ability to cross the overutilized threshold, which will
7090          * result in the load balancer ruining all the task placement
7091          * done by EAS. As a way to mitigate that effect, do not account
7092          * for the first enqueue operation of new tasks during the
7093          * overutilized flag detection.
7094          *
7095          * A better way of solving this problem would be to wait for
7096          * the PELT signals of tasks to converge before taking them
7097          * into account, but that is not straightforward to implement,
7098          * and the following generally works well enough in practice.
7099          */
7100         if (!task_new)
7101                 check_update_overutilized_status(rq);
7102
7103 enqueue_throttle:
7104         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
7105
7106         hrtick_update(rq);
7107 }
7108
7109 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
7110
7111 /*
7112  * Basically dequeue_task_fair(), except it can deal with dequeue_entity()
7113  * failing half-way through and resume the dequeue later.
7114  *
7115  * Returns:
7116  * -1 - dequeue delayed
7117  *  0 - dequeue throttled
7118  *  1 - dequeue complete
7119  */
7120 static int dequeue_entities(struct rq *rq, struct sched_entity *se, int flags)
7121 {
7122         bool was_sched_idle = sched_idle_rq(rq);
7123         int rq_h_nr_running = rq->cfs.h_nr_running;
7124         bool task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
7125         bool task_delayed = flags & DEQUEUE_DELAYED;
7126         struct task_struct *p = NULL;
7127         int idle_h_nr_running = 0;
7128         int h_nr_running = 0;
7129         int h_nr_delayed = 0;
7130         struct cfs_rq *cfs_rq;
7131         u64 slice = 0;
7132
7133         if (entity_is_task(se)) {
7134                 p = task_of(se);
7135                 h_nr_running = 1;
7136                 idle_h_nr_running = task_has_idle_policy(p);
7137                 if (!task_sleep && !task_delayed)
7138                         h_nr_delayed = !!se->sched_delayed;
7139         } else {
7140                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7141                 slice = cfs_rq_min_slice(cfs_rq);
7142         }
7143
7144         for_each_sched_entity(se) {
7145                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7146
7147                 if (!dequeue_entity(cfs_rq, se, flags)) {
7148                         if (p && &p->se == se)
7149                                 return -1;
7150
7151                         break;
7152                 }
7153
7154                 cfs_rq->h_nr_running -= h_nr_running;
7155                 cfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_h_nr_running;
7156                 cfs_rq->h_nr_delayed -= h_nr_delayed;
7157
7158                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
7159                         idle_h_nr_running = h_nr_running;
7160
7161                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
7162                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
7163                         return 0;
7164
7165                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
7166                 if (cfs_rq->load.weight) {
7167                         slice = cfs_rq_min_slice(cfs_rq);
7168
7169                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
7170                         se = parent_entity(se);
7171                         /*
7172                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
7173                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
7174                          */
7175                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
7176                                 set_next_buddy(se);
7177                         break;
7178                 }
7179                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
7180                 flags &= ~(DEQUEUE_DELAYED | DEQUEUE_SPECIAL);
7181         }
7182
7183         for_each_sched_entity(se) {
7184                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7185
7186                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
7187                 se_update_runnable(se);
7188                 update_cfs_group(se);
7189
7190                 se->slice = slice;
7191                 slice = cfs_rq_min_slice(cfs_rq);
7192
7193                 cfs_rq->h_nr_running -= h_nr_running;
7194                 cfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_h_nr_running;
7195                 cfs_rq->h_nr_delayed -= h_nr_delayed;
7196
7197                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
7198                         idle_h_nr_running = h_nr_running;
7199
7200                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
7201                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
7202                         return 0;
7203         }
7204
7205         sub_nr_running(rq, h_nr_running);
7206
7207         if (rq_h_nr_running && !rq->cfs.h_nr_running)
7208                 dl_server_stop(&rq->fair_server);
7209
7210         /* balance early to pull high priority tasks */
7211         if (unlikely(!was_sched_idle && sched_idle_rq(rq)))
7212                 rq->next_balance = jiffies;
7213
7214         if (p && task_delayed) {
7215                 SCHED_WARN_ON(!task_sleep);
7216                 SCHED_WARN_ON(p->on_rq != 1);
7217
7218                 /* Fix-up what dequeue_task_fair() skipped */
7219                 hrtick_update(rq);
7220
7221                 /*
7222                  * Fix-up what block_task() skipped.
7223                  *
7224                  * Must be last, @p might not be valid after this.
7225                  */
7226                 __block_task(rq, p);
7227         }
7228
7229         return 1;
7230 }
7231
7232 /*
7233  * The dequeue_task method is called before nr_running is
7234  * decreased. We remove the task from the rbtree and
7235  * update the fair scheduling stats:
7236  */
7237 static bool dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
7238 {
7239         if (!(p->se.sched_delayed && (task_on_rq_migrating(p) || (flags & DEQUEUE_SAVE))))
7240                 util_est_dequeue(&rq->cfs, p);
7241
7242         util_est_update(&rq->cfs, p, flags & DEQUEUE_SLEEP);
7243         if (dequeue_entities(rq, &p->se, flags) < 0)
7244                 return false;
7245
7246         /*
7247          * Must not reference @p after dequeue_entities(DEQUEUE_DELAYED).
7248          */
7249
7250         hrtick_update(rq);
7251         return true;
7252 }
7253
7254 #ifdef CONFIG_SMP
7255
7256 /* Working cpumask for: sched_balance_rq(), sched_balance_newidle(). */
7257 static DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
7258 static DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, select_rq_mask);
7259 static DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, should_we_balance_tmpmask);
7260
7261 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7262
7263 static struct {
7264         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
7265         atomic_t nr_cpus;
7266         int has_blocked;                /* Idle CPUS has blocked load */
7267         int needs_update;               /* Newly idle CPUs need their next_balance collated */
7268         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
7269         unsigned long next_blocked;     /* Next update of blocked load in jiffies */
7270 } nohz ____cacheline_aligned;
7271
7272 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
7273
7274 static unsigned long cpu_load(struct rq *rq)
7275 {
7276         return cfs_rq_load_avg(&rq->cfs);
7277 }
7278
7279 /*
7280  * cpu_load_without - compute CPU load without any contributions from *p
7281  * @cpu: the CPU which load is requested
7282  * @p: the task which load should be discounted
7283  *
7284  * The load of a CPU is defined by the load of tasks currently enqueued on that
7285  * CPU as well as tasks which are currently sleeping after an execution on that
7286  * CPU.
7287  *
7288  * This method returns the load of the specified CPU by discounting the load of
7289  * the specified task, whenever the task is currently contributing to the CPU
7290  * load.
7291  */
7292 static unsigned long cpu_load_without(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7293 {
7294         struct cfs_rq *cfs_rq;
7295         unsigned int load;
7296
7297         /* Task has no contribution or is new */
7298         if (cpu_of(rq) != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
7299                 return cpu_load(rq);
7300
7301         cfs_rq = &rq->cfs;
7302         load = READ_ONCE(cfs_rq->avg.load_avg);
7303
7304         /* Discount task's util from CPU's util */
7305         lsub_positive(&load, task_h_load(p));
7306
7307         return load;
7308 }
7309
7310 static unsigned long cpu_runnable(struct rq *rq)
7311 {
7312         return cfs_rq_runnable_avg(&rq->cfs);
7313 }
7314
7315 static unsigned long cpu_runnable_without(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7316 {
7317         struct cfs_rq *cfs_rq;
7318         unsigned int runnable;
7319
7320         /* Task has no contribution or is new */
7321         if (cpu_of(rq) != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
7322                 return cpu_runnable(rq);
7323
7324         cfs_rq = &rq->cfs;
7325         runnable = READ_ONCE(cfs_rq->avg.runnable_avg);
7326
7327         /* Discount task's runnable from CPU's runnable */
7328         lsub_positive(&runnable, p->se.avg.runnable_avg);
7329
7330         return runnable;
7331 }
7332
7333 static unsigned long capacity_of(int cpu)
7334 {
7335         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
7336 }
7337
7338 static void record_wakee(struct task_struct *p)
7339 {
7340         /*
7341          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
7342          * jiffy will not have built up many flips.
7343          */
7344         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
7345                 current->wakee_flips >>= 1;
7346                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
7347         }
7348
7349         if (current->last_wakee != p) {
7350                 current->last_wakee = p;
7351                 current->wakee_flips++;
7352         }
7353 }
7354
7355 /*
7356  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
7357  *
7358  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
7359  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
7360  *
7361  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
7362  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
7363  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
7364  *
7365  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
7366  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
7367  *
7368  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
7369  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
7370  * socket size.
7371  */
7372 static int wake_wide(struct task_struct *p)
7373 {
7374         unsigned int master = current->wakee_flips;
7375         unsigned int slave = p->wakee_flips;
7376         int factor = __this_cpu_read(sd_llc_size);
7377
7378         if (master < slave)
7379                 swap(master, slave);
7380         if (slave < factor || master < slave * factor)
7381                 return 0;
7382         return 1;
7383 }
7384
7385 /*
7386  * The purpose of wake_affine() is to quickly determine on which CPU we can run
7387  * soonest. For the purpose of speed we only consider the waking and previous
7388  * CPU.
7389  *
7390  * wake_affine_idle() - only considers 'now', it check if the waking CPU is
7391  *                      cache-affine and is (or will be) idle.
7392  *
7393  * wake_affine_weight() - considers the weight to reflect the average
7394  *                        scheduling latency of the CPUs. This seems to work
7395  *                        for the overloaded case.
7396  */
7397 static int
7398 wake_affine_idle(int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
7399 {
7400         /*
7401          * If this_cpu is idle, it implies the wakeup is from interrupt
7402          * context. Only allow the move if cache is shared. Otherwise an
7403          * interrupt intensive workload could force all tasks onto one
7404          * node depending on the IO topology or IRQ affinity settings.
7405          *
7406          * If the prev_cpu is idle and cache affine then avoid a migration.
7407          * There is no guarantee that the cache hot data from an interrupt
7408          * is more important than cache hot data on the prev_cpu and from
7409          * a cpufreq perspective, it's better to have higher utilisation
7410          * on one CPU.
7411          */
7412         if (available_idle_cpu(this_cpu) && cpus_share_cache(this_cpu, prev_cpu))
7413                 return available_idle_cpu(prev_cpu) ? prev_cpu : this_cpu;
7414
7415         if (sync && cpu_rq(this_cpu)->nr_running == 1)
7416                 return this_cpu;
7417
7418         if (available_idle_cpu(prev_cpu))
7419                 return prev_cpu;
7420
7421         return nr_cpumask_bits;
7422 }
7423
7424 static int
7425 wake_affine_weight(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
7426                    int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
7427 {
7428         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
7429         unsigned long task_load;
7430
7431         this_eff_load = cpu_load(cpu_rq(this_cpu));
7432
7433         if (sync) {
7434                 unsigned long current_load = task_h_load(current);
7435
7436                 if (current_load > this_eff_load)
7437                         return this_cpu;
7438
7439                 this_eff_load -= current_load;
7440         }
7441
7442         task_load = task_h_load(p);
7443
7444         this_eff_load += task_load;
7445         if (sched_feat(WA_BIAS))
7446                 this_eff_load *= 100;
7447         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
7448
7449         prev_eff_load = cpu_load(cpu_rq(prev_cpu));
7450         prev_eff_load -= task_load;
7451         if (sched_feat(WA_BIAS))
7452                 prev_eff_load *= 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
7453         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
7454
7455         /*
7456          * If sync, adjust the weight of prev_eff_load such that if
7457          * prev_eff == this_eff that select_idle_sibling() will consider
7458          * stacking the wakee on top of the waker if no other CPU is
7459          * idle.
7460          */
7461         if (sync)
7462                 prev_eff_load += 1;
7463
7464         return this_eff_load < prev_eff_load ? this_cpu : nr_cpumask_bits;
7465 }
7466
7467 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
7468                        int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
7469 {
7470         int target = nr_cpumask_bits;
7471
7472         if (sched_feat(WA_IDLE))
7473                 target = wake_affine_idle(this_cpu, prev_cpu, sync);
7474
7475         if (sched_feat(WA_WEIGHT) && target == nr_cpumask_bits)
7476                 target = wake_affine_weight(sd, p, this_cpu, prev_cpu, sync);
7477
7478         schedstat_inc(p->stats.nr_wakeups_affine_attempts);
7479         if (target != this_cpu)
7480                 return prev_cpu;
7481
7482         schedstat_inc(sd->ttwu_move_affine);
7483         schedstat_inc(p->stats.nr_wakeups_affine);
7484         return target;
7485 }
7486
7487 static struct sched_group *
7488 sched_balance_find_dst_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int this_cpu);
7489
7490 /*
7491  * sched_balance_find_dst_group_cpu - find the idlest CPU among the CPUs in the group.
7492  */
7493 static int
7494 sched_balance_find_dst_group_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
7495 {
7496         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
7497         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
7498         u64 latest_idle_timestamp = 0;
7499         int least_loaded_cpu = this_cpu;
7500         int shallowest_idle_cpu = -1;
7501         int i;
7502
7503         /* Check if we have any choice: */
7504         if (group->group_weight == 1)
7505                 return cpumask_first(sched_group_span(group));
7506
7507         /* Traverse only the allowed CPUs */
7508         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), p->cpus_ptr) {
7509                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
7510
7511                 if (!sched_core_cookie_match(rq, p))
7512                         continue;
7513
7514                 if (sched_idle_cpu(i))
7515                         return i;
7516
7517                 if (available_idle_cpu(i)) {
7518                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
7519                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
7520                                 /*
7521                                  * We give priority to a CPU whose idle state
7522                                  * has the smallest exit latency irrespective
7523                                  * of any idle timestamp.
7524                                  */
7525                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
7526                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
7527                                 shallowest_idle_cpu = i;
7528                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
7529                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
7530                                 /*
7531                                  * If equal or no active idle state, then
7532                                  * the most recently idled CPU might have
7533                                  * a warmer cache.
7534                                  */
7535                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
7536                                 shallowest_idle_cpu = i;
7537                         }
7538                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
7539                         load = cpu_load(cpu_rq(i));
7540                         if (load < min_load) {
7541                                 min_load = load;
7542                                 least_loaded_cpu = i;
7543                         }
7544                 }
7545         }
7546
7547         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
7548 }
7549
7550 static inline int sched_balance_find_dst_cpu(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
7551                                   int cpu, int prev_cpu, int sd_flag)
7552 {
7553         int new_cpu = cpu;
7554
7555         if (!cpumask_intersects(sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr))
7556                 return prev_cpu;
7557
7558         /*
7559          * We need task's util for cpu_util_without, sync it up to
7560          * prev_cpu's last_update_time.
7561          */
7562         if (!(sd_flag & SD_BALANCE_FORK))
7563                 sync_entity_load_avg(&p->se);
7564
7565         while (sd) {
7566                 struct sched_group *group;
7567                 struct sched_domain *tmp;
7568                 int weight;
7569
7570                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
7571                         sd = sd->child;
7572                         continue;
7573                 }
7574
7575                 group = sched_balance_find_dst_group(sd, p, cpu);
7576                 if (!group) {
7577                         sd = sd->child;
7578                         continue;
7579                 }
7580
7581                 new_cpu = sched_balance_find_dst_group_cpu(group, p, cpu);
7582                 if (new_cpu == cpu) {
7583                         /* Now try balancing at a lower domain level of 'cpu': */
7584                         sd = sd->child;
7585                         continue;
7586                 }
7587
7588                 /* Now try balancing at a lower domain level of 'new_cpu': */
7589                 cpu = new_cpu;
7590                 weight = sd->span_weight;
7591                 sd = NULL;
7592                 for_each_domain(cpu, tmp) {
7593                         if (weight <= tmp->span_weight)
7594                                 break;
7595                         if (tmp->flags & sd_flag)
7596                                 sd = tmp;
7597                 }
7598         }
7599
7600         return new_cpu;
7601 }
7602
7603 static inline int __select_idle_cpu(int cpu, struct task_struct *p)
7604 {
7605         if ((available_idle_cpu(cpu) || sched_idle_cpu(cpu)) &&
7606             sched_cpu_cookie_match(cpu_rq(cpu), p))
7607                 return cpu;
7608
7609         return -1;
7610 }
7611
7612 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
7613 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(sched_smt_present);
7614 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_smt_present);
7615
7616 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
7617 {
7618         struct sched_domain_shared *sds;
7619
7620         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
7621         if (sds)
7622                 WRITE_ONCE(sds->has_idle_cores, val);
7623 }
7624
7625 static inline bool test_idle_cores(int cpu)
7626 {
7627         struct sched_domain_shared *sds;
7628
7629         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
7630         if (sds)
7631                 return READ_ONCE(sds->has_idle_cores);
7632
7633         return false;
7634 }
7635
7636 /*
7637  * Scans the local SMT mask to see if the entire core is idle, and records this
7638  * information in sd_llc_shared->has_idle_cores.
7639  *
7640  * Since SMT siblings share all cache levels, inspecting this limited remote
7641  * state should be fairly cheap.
7642  */
7643 void __update_idle_core(struct rq *rq)
7644 {
7645         int core = cpu_of(rq);
7646         int cpu;
7647
7648         rcu_read_lock();
7649         if (test_idle_cores(core))
7650                 goto unlock;
7651
7652         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
7653                 if (cpu == core)
7654                         continue;
7655
7656                 if (!available_idle_cpu(cpu))
7657                         goto unlock;
7658         }
7659
7660         set_idle_cores(core, 1);
7661 unlock:
7662         rcu_read_unlock();
7663 }
7664
7665 /*
7666  * Scan the entire LLC domain for idle cores; this dynamically switches off if
7667  * there are no idle cores left in the system; tracked through
7668  * sd_llc->shared->has_idle_cores and enabled through update_idle_core() above.
7669  */
7670 static int select_idle_core(struct task_struct *p, int core, struct cpumask *cpus, int *idle_cpu)
7671 {
7672         bool idle = true;
7673         int cpu;
7674
7675         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
7676                 if (!available_idle_cpu(cpu)) {
7677                         idle = false;
7678                         if (*idle_cpu == -1) {
7679                                 if (sched_idle_cpu(cpu) && cpumask_test_cpu(cpu, cpus)) {
7680                                         *idle_cpu = cpu;
7681                                         break;
7682                                 }
7683                                 continue;
7684                         }
7685                         break;
7686                 }
7687                 if (*idle_cpu == -1 && cpumask_test_cpu(cpu, cpus))
7688                         *idle_cpu = cpu;
7689         }
7690
7691         if (idle)
7692                 return core;
7693
7694         cpumask_andnot(cpus, cpus, cpu_smt_mask(core));
7695         return -1;
7696 }
7697
7698 /*
7699  * Scan the local SMT mask for idle CPUs.
7700  */
7701 static int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
7702 {
7703         int cpu;
7704
7705         for_each_cpu_and(cpu, cpu_smt_mask(target), p->cpus_ptr) {
7706                 if (cpu == target)
7707                         continue;
7708                 /*
7709                  * Check if the CPU is in the LLC scheduling domain of @target.
7710                  * Due to isolcpus, there is no guarantee that all the siblings are in the domain.
7711                  */
7712                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sched_domain_span(sd)))
7713                         continue;
7714                 if (available_idle_cpu(cpu) || sched_idle_cpu(cpu))
7715                         return cpu;
7716         }
7717
7718         return -1;
7719 }
7720
7721 #else /* CONFIG_SCHED_SMT */
7722
7723 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
7724 {
7725 }
7726
7727 static inline bool test_idle_cores(int cpu)
7728 {
7729         return false;
7730 }
7731
7732 static inline int select_idle_core(struct task_struct *p, int core, struct cpumask *cpus, int *idle_cpu)
7733 {
7734         return __select_idle_cpu(core, p);
7735 }
7736
7737 static inline int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
7738 {
7739         return -1;
7740 }
7741
7742 #endif /* CONFIG_SCHED_SMT */
7743
7744 /*
7745  * Scan the LLC domain for idle CPUs; this is dynamically regulated by
7746  * comparing the average scan cost (tracked in sd->avg_scan_cost) against the
7747  * average idle time for this rq (as found in rq->avg_idle).
7748  */
7749 static int select_idle_cpu(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, bool has_idle_core, int target)
7750 {
7751         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_rq_mask);
7752         int i, cpu, idle_cpu = -1, nr = INT_MAX;
7753         struct sched_domain_shared *sd_share;
7754
7755         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr);
7756
7757         if (sched_feat(SIS_UTIL)) {
7758                 sd_share = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, target));
7759                 if (sd_share) {
7760                         /* because !--nr is the condition to stop scan */
7761                         nr = READ_ONCE(sd_share->nr_idle_scan) + 1;
7762                         /* overloaded LLC is unlikely to have idle cpu/core */
7763                         if (nr == 1)
7764                                 return -1;
7765                 }
7766         }
7767
7768         if (static_branch_unlikely(&sched_cluster_active)) {
7769                 struct sched_group *sg = sd->groups;
7770
7771                 if (sg->flags & SD_CLUSTER) {
7772                         for_each_cpu_wrap(cpu, sched_group_span(sg), target + 1) {
7773                                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, cpus))
7774                                         continue;
7775
7776                                 if (has_idle_core) {
7777                                         i = select_idle_core(p, cpu, cpus, &idle_cpu);
7778                                         if ((unsigned int)i < nr_cpumask_bits)
7779                                                 return i;
7780                                 } else {
7781                                         if (--nr <= 0)
7782                                                 return -1;
7783                                         idle_cpu = __select_idle_cpu(cpu, p);
7784                                         if ((unsigned int)idle_cpu < nr_cpumask_bits)
7785                                                 return idle_cpu;
7786                                 }
7787                         }
7788                         cpumask_andnot(cpus, cpus, sched_group_span(sg));
7789                 }
7790         }
7791
7792         for_each_cpu_wrap(cpu, cpus, target + 1) {
7793                 if (has_idle_core) {
7794                         i = select_idle_core(p, cpu, cpus, &idle_cpu);
7795                         if ((unsigned int)i < nr_cpumask_bits)
7796                                 return i;
7797
7798                 } else {
7799                         if (--nr <= 0)
7800                                 return -1;
7801                         idle_cpu = __select_idle_cpu(cpu, p);
7802                         if ((unsigned int)idle_cpu < nr_cpumask_bits)
7803                                 break;
7804                 }
7805         }
7806
7807         if (has_idle_core)
7808                 set_idle_cores(target, false);
7809
7810         return idle_cpu;
7811 }
7812
7813 /*
7814  * Scan the asym_capacity domain for idle CPUs; pick the first idle one on which
7815  * the task fits. If no CPU is big enough, but there are idle ones, try to
7816  * maximize capacity.
7817  */
7818 static int
7819 select_idle_capacity(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
7820 {
7821         unsigned long task_util, util_min, util_max, best_cap = 0;
7822         int fits, best_fits = 0;
7823         int cpu, best_cpu = -1;
7824         struct cpumask *cpus;
7825
7826         cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_rq_mask);
7827         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr);
7828
7829         task_util = task_util_est(p);
7830         util_min = uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MIN);
7831         util_max = uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MAX);
7832
7833         for_each_cpu_wrap(cpu, cpus, target) {
7834                 unsigned long cpu_cap = capacity_of(cpu);
7835
7836                 if (!available_idle_cpu(cpu) && !sched_idle_cpu(cpu))
7837                         continue;
7838
7839                 fits = util_fits_cpu(task_util, util_min, util_max, cpu);
7840
7841                 /* This CPU fits with all requirements */
7842                 if (fits > 0)
7843                         return cpu;
7844                 /*
7845                  * Only the min performance hint (i.e. uclamp_min) doesn't fit.
7846                  * Look for the CPU with best capacity.
7847                  */
7848                 else if (fits < 0)
7849                         cpu_cap = get_actual_cpu_capacity(cpu);
7850
7851                 /*
7852                  * First, select CPU which fits better (-1 being better than 0).
7853                  * Then, select the one with best capacity at same level.
7854                  */
7855                 if ((fits < best_fits) ||
7856                     ((fits == best_fits) && (cpu_cap > best_cap))) {
7857                         best_cap = cpu_cap;
7858                         best_cpu = cpu;
7859                         best_fits = fits;
7860                 }
7861         }
7862
7863         return best_cpu;
7864 }
7865
7866 static inline bool asym_fits_cpu(unsigned long util,
7867                                  unsigned long util_min,
7868                                  unsigned long util_max,
7869                                  int cpu)
7870 {
7871         if (sched_asym_cpucap_active())
7872                 /*
7873                  * Return true only if the cpu fully fits the task requirements
7874                  * which include the utilization and the performance hints.
7875                  */
7876                 return (util_fits_cpu(util, util_min, util_max, cpu) > 0);
7877
7878         return true;
7879 }
7880
7881 /*
7882  * Try and locate an idle core/thread in the LLC cache domain.
7883  */
7884 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
7885 {
7886         bool has_idle_core = false;
7887         struct sched_domain *sd;
7888         unsigned long task_util, util_min, util_max;
7889         int i, recent_used_cpu, prev_aff = -1;
7890
7891         /*
7892          * On asymmetric system, update task utilization because we will check
7893          * that the task fits with CPU's capacity.
7894          */
7895         if (sched_asym_cpucap_active()) {
7896                 sync_entity_load_avg(&p->se);
7897                 task_util = task_util_est(p);
7898                 util_min = uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MIN);
7899                 util_max = uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MAX);
7900         }
7901
7902         /*
7903          * per-cpu select_rq_mask usage
7904          */
7905         lockdep_assert_irqs_disabled();
7906
7907         if ((available_idle_cpu(target) || sched_idle_cpu(target)) &&
7908             asym_fits_cpu(task_util, util_min, util_max, target))
7909                 return target;
7910
7911         /*
7912          * If the previous CPU is cache affine and idle, don't be stupid:
7913          */
7914         if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) &&
7915             (available_idle_cpu(prev) || sched_idle_cpu(prev)) &&
7916             asym_fits_cpu(task_util, util_min, util_max, prev)) {
7917
7918                 if (!static_branch_unlikely(&sched_cluster_active) ||
7919                     cpus_share_resources(prev, target))
7920                         return prev;
7921
7922                 prev_aff = prev;
7923         }
7924
7925         /*
7926          * Allow a per-cpu kthread to stack with the wakee if the
7927          * kworker thread and the tasks previous CPUs are the same.
7928          * The assumption is that the wakee queued work for the
7929          * per-cpu kthread that is now complete and the wakeup is
7930          * essentially a sync wakeup. An obvious example of this
7931          * pattern is IO completions.
7932          */
7933         if (is_per_cpu_kthread(current) &&
7934             in_task() &&
7935             prev == smp_processor_id() &&
7936             this_rq()->nr_running <= 1 &&
7937             asym_fits_cpu(task_util, util_min, util_max, prev)) {
7938                 return prev;
7939         }
7940
7941         /* Check a recently used CPU as a potential idle candidate: */
7942         recent_used_cpu = p->recent_used_cpu;
7943         p->recent_used_cpu = prev;
7944         if (recent_used_cpu != prev &&
7945             recent_used_cpu != target &&
7946             cpus_share_cache(recent_used_cpu, target) &&
7947             (available_idle_cpu(recent_used_cpu) || sched_idle_cpu(recent_used_cpu)) &&
7948             cpumask_test_cpu(recent_used_cpu, p->cpus_ptr) &&
7949             asym_fits_cpu(task_util, util_min, util_max, recent_used_cpu)) {
7950
7951                 if (!static_branch_unlikely(&sched_cluster_active) ||
7952                     cpus_share_resources(recent_used_cpu, target))
7953                         return recent_used_cpu;
7954
7955         } else {
7956                 recent_used_cpu = -1;
7957         }
7958
7959         /*
7960          * For asymmetric CPU capacity systems, our domain of interest is
7961          * sd_asym_cpucapacity rather than sd_llc.
7962          */
7963         if (sched_asym_cpucap_active()) {
7964                 sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_cpucapacity, target));
7965                 /*
7966                  * On an asymmetric CPU capacity system where an exclusive
7967                  * cpuset defines a symmetric island (i.e. one unique
7968                  * capacity_orig value through the cpuset), the key will be set
7969                  * but the CPUs within that cpuset will not have a domain with
7970                  * SD_ASYM_CPUCAPACITY. These should follow the usual symmetric
7971                  * capacity path.
7972                  */
7973                 if (sd) {
7974                         i = select_idle_capacity(p, sd, target);
7975                         return ((unsigned)i < nr_cpumask_bits) ? i : target;
7976                 }
7977         }
7978
7979         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
7980         if (!sd)
7981                 return target;
7982
7983         if (sched_smt_active()) {
7984                 has_idle_core = test_idle_cores(target);
7985
7986                 if (!has_idle_core && cpus_share_cache(prev, target)) {
7987                         i = select_idle_smt(p, sd, prev);
7988                         if ((unsigned int)i < nr_cpumask_bits)
7989                                 return i;
7990                 }
7991         }
7992
7993         i = select_idle_cpu(p, sd, has_idle_core, target);
7994         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
7995                 return i;
7996
7997         /*
7998          * For cluster machines which have lower sharing cache like L2 or
7999          * LLC Tag, we tend to find an idle CPU in the target's cluster
8000          * first. But prev_cpu or recent_used_cpu may also be a good candidate,
8001          * use them if possible when no idle CPU found in select_idle_cpu().
8002          */
8003         if ((unsigned int)prev_aff < nr_cpumask_bits)
8004                 return prev_aff;
8005         if ((unsigned int)recent_used_cpu < nr_cpumask_bits)
8006                 return recent_used_cpu;
8007
8008         return target;
8009 }
8010
8011 /**
8012  * cpu_util() - Estimates the amount of CPU capacity used by CFS tasks.
8013  * @cpu: the CPU to get the utilization for
8014  * @p: task for which the CPU utilization should be predicted or NULL
8015  * @dst_cpu: CPU @p migrates to, -1 if @p moves from @cpu or @p == NULL
8016  * @boost: 1 to enable boosting, otherwise 0
8017  *
8018  * The unit of the return value must be the same as the one of CPU capacity
8019  * so that CPU utilization can be compared with CPU capacity.
8020  *
8021  * CPU utilization is the sum of running time of runnable tasks plus the
8022  * recent utilization of currently non-runnable tasks on that CPU.
8023  * It represents the amount of CPU capacity currently used by CFS tasks in
8024  * the range [0..max CPU capacity] with max CPU capacity being the CPU
8025  * capacity at f_max.
8026  *
8027  * The estimated CPU utilization is defined as the maximum between CPU
8028  * utilization and sum of the estimated utilization of the currently
8029  * runnable tasks on that CPU. It preserves a utilization "snapshot" of
8030  * previously-executed tasks, which helps better deduce how busy a CPU will
8031  * be when a long-sleeping task wakes up. The contribution to CPU utilization
8032  * of such a task would be significantly decayed at this point of time.
8033  *
8034  * Boosted CPU utilization is defined as max(CPU runnable, CPU utilization).
8035  * CPU contention for CFS tasks can be detected by CPU runnable > CPU
8036  * utilization. Boosting is implemented in cpu_util() so that internal
8037  * users (e.g. EAS) can use it next to external users (e.g. schedutil),
8038  * latter via cpu_util_cfs_boost().
8039  *
8040  * CPU utilization can be higher than the current CPU capacity
8041  * (f_curr/f_max * max CPU capacity) or even the max CPU capacity because
8042  * of rounding errors as well as task migrations or wakeups of new tasks.
8043  * CPU utilization has to be capped to fit into the [0..max CPU capacity]
8044  * range. Otherwise a group of CPUs (CPU0 util = 121% + CPU1 util = 80%)
8045  * could be seen as over-utilized even though CPU1 has 20% of spare CPU
8046  * capacity. CPU utilization is allowed to overshoot current CPU capacity
8047  * though since this is useful for predicting the CPU capacity required
8048  * after task migrations (scheduler-driven DVFS).
8049  *
8050  * Return: (Boosted) (estimated) utilization for the specified CPU.
8051  */
8052 static unsigned long
8053 cpu_util(int cpu, struct task_struct *p, int dst_cpu, int boost)
8054 {
8055         struct cfs_rq *cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
8056         unsigned long util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
8057         unsigned long runnable;
8058
8059         if (boost) {
8060                 runnable = READ_ONCE(cfs_rq->avg.runnable_avg);
8061                 util = max(util, runnable);
8062         }
8063
8064         /*
8065          * If @dst_cpu is -1 or @p migrates from @cpu to @dst_cpu remove its
8066          * contribution. If @p migrates from another CPU to @cpu add its
8067          * contribution. In all the other cases @cpu is not impacted by the
8068          * migration so its util_avg is already correct.
8069          */
8070         if (p && task_cpu(p) == cpu && dst_cpu != cpu)
8071                 lsub_positive(&util, task_util(p));
8072         else if (p && task_cpu(p) != cpu && dst_cpu == cpu)
8073                 util += task_util(p);
8074
8075         if (sched_feat(UTIL_EST)) {
8076                 unsigned long util_est;
8077
8078                 util_est = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est);
8079
8080                 /*
8081                  * During wake-up @p isn't enqueued yet and doesn't contribute
8082                  * to any cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_est.
8083                  * If @dst_cpu == @cpu add it to "simulate" cpu_util after @p
8084                  * has been enqueued.
8085                  *
8086                  * During exec (@dst_cpu = -1) @p is enqueued and does
8087                  * contribute to cpu_rq(cpu)->cfs.util_est.
8088                  * Remove it to "simulate" cpu_util without @p's contribution.
8089                  *
8090                  * Despite the task_on_rq_queued(@p) check there is still a
8091                  * small window for a possible race when an exec
8092                  * select_task_rq_fair() races with LB's detach_task().
8093                  *
8094                  *   detach_task()
8095                  *     deactivate_task()
8096                  *       p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
8097                  *       -------------------------------- A
8098                  *       dequeue_task()                    \
8099                  *         dequeue_task_fair()              + Race Time
8100                  *           util_est_dequeue()            /
8101                  *       -------------------------------- B
8102                  *
8103                  * The additional check "current == p" is required to further
8104                  * reduce the race window.
8105                  */
8106                 if (dst_cpu == cpu)
8107                         util_est += _task_util_est(p);
8108                 else if (p && unlikely(task_on_rq_queued(p) || current == p))
8109                         lsub_positive(&util_est, _task_util_est(p));
8110
8111                 util = max(util, util_est);
8112         }
8113
8114         return min(util, arch_scale_cpu_capacity(cpu));
8115 }
8116
8117 unsigned long cpu_util_cfs(int cpu)
8118 {
8119         return cpu_util(cpu, NULL, -1, 0);
8120 }
8121
8122 unsigned long cpu_util_cfs_boost(int cpu)
8123 {
8124         return cpu_util(cpu, NULL, -1, 1);
8125 }
8126
8127 /*
8128  * cpu_util_without: compute cpu utilization without any contributions from *p
8129  * @cpu: the CPU which utilization is requested
8130  * @p: the task which utilization should be discounted
8131  *
8132  * The utilization of a CPU is defined by the utilization of tasks currently
8133  * enqueued on that CPU as well as tasks which are currently sleeping after an
8134  * execution on that CPU.
8135  *
8136  * This method returns the utilization of the specified CPU by discounting the
8137  * utilization of the specified task, whenever the task is currently
8138  * contributing to the CPU utilization.
8139  */
8140 static unsigned long cpu_util_without(int cpu, struct task_struct *p)
8141 {
8142         /* Task has no contribution or is new */
8143         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
8144                 p = NULL;
8145
8146         return cpu_util(cpu, p, -1, 0);
8147 }
8148
8149 /*
8150  * This function computes an effective utilization for the given CPU, to be
8151  * used for frequency selection given the linear relation: f = u * f_max.
8152  *
8153  * The scheduler tracks the following metrics:
8154  *
8155  *   cpu_util_{cfs,rt,dl,irq}()
8156  *   cpu_bw_dl()
8157  *
8158  * Where the cfs,rt and dl util numbers are tracked with the same metric and
8159  * synchronized windows and are thus directly comparable.
8160  *
8161  * The cfs,rt,dl utilization are the running times measured with rq->clock_task
8162  * which excludes things like IRQ and steal-time. These latter are then accrued
8163  * in the IRQ utilization.
8164  *
8165  * The DL bandwidth number OTOH is not a measured metric but a value computed
8166  * based on the task model parameters and gives the minimal utilization
8167  * required to meet deadlines.
8168  */
8169 unsigned long effective_cpu_util(int cpu, unsigned long util_cfs,
8170                                  unsigned long *min,
8171                                  unsigned long *max)
8172 {
8173         unsigned long util, irq, scale;
8174         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8175
8176         scale = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
8177
8178         /*
8179          * Early check to see if IRQ/steal time saturates the CPU, can be
8180          * because of inaccuracies in how we track these -- see
8181          * update_irq_load_avg().
8182          */
8183         irq = cpu_util_irq(rq);
8184         if (unlikely(irq >= scale)) {
8185                 if (min)
8186                         *min = scale;
8187                 if (max)
8188                         *max = scale;
8189                 return scale;
8190         }
8191
8192         if (min) {
8193                 /*
8194                  * The minimum utilization returns the highest level between:
8195                  * - the computed DL bandwidth needed with the IRQ pressure which
8196                  *   steals time to the deadline task.
8197                  * - The minimum performance requirement for CFS and/or RT.
8198                  */
8199                 *min = max(irq + cpu_bw_dl(rq), uclamp_rq_get(rq, UCLAMP_MIN));
8200
8201                 /*
8202                  * When an RT task is runnable and uclamp is not used, we must
8203                  * ensure that the task will run at maximum compute capacity.
8204                  */
8205                 if (!uclamp_is_used() && rt_rq_is_runnable(&rq->rt))
8206                         *min = max(*min, scale);
8207         }
8208
8209         /*
8210          * Because the time spend on RT/DL tasks is visible as 'lost' time to
8211          * CFS tasks and we use the same metric to track the effective
8212          * utilization (PELT windows are synchronized) we can directly add them
8213          * to obtain the CPU's actual utilization.
8214          */
8215         util = util_cfs + cpu_util_rt(rq);
8216         util += cpu_util_dl(rq);
8217
8218         /*
8219          * The maximum hint is a soft bandwidth requirement, which can be lower
8220          * than the actual utilization because of uclamp_max requirements.
8221          */
8222         if (max)
8223                 *max = min(scale, uclamp_rq_get(rq, UCLAMP_MAX));
8224
8225         if (util >= scale)
8226                 return scale;
8227
8228         /*
8229          * There is still idle time; further improve the number by using the
8230          * IRQ metric. Because IRQ/steal time is hidden from the task clock we
8231          * need to scale the task numbers:
8232          *
8233          *              max - irq
8234          *   U' = irq + --------- * U
8235          *                 max
8236          */
8237         util = scale_irq_capacity(util, irq, scale);
8238         util += irq;
8239
8240         return min(scale, util);
8241 }
8242
8243 unsigned long sched_cpu_util(int cpu)
8244 {
8245         return effective_cpu_util(cpu, cpu_util_cfs(cpu), NULL, NULL);
8246 }
8247
8248 /*
8249  * energy_env - Utilization landscape for energy estimation.
8250  * @task_busy_time: Utilization contribution by the task for which we test the
8251  *                  placement. Given by eenv_task_busy_time().
8252  * @pd_busy_time:   Utilization of the whole perf domain without the task
8253  *                  contribution. Given by eenv_pd_busy_time().
8254  * @cpu_cap:        Maximum CPU capacity for the perf domain.
8255  * @pd_cap:         Entire perf domain capacity. (pd->nr_cpus * cpu_cap).
8256  */
8257 struct energy_env {
8258         unsigned long task_busy_time;
8259         unsigned long pd_busy_time;
8260         unsigned long cpu_cap;
8261         unsigned long pd_cap;
8262 };
8263
8264 /*
8265  * Compute the task busy time for compute_energy(). This time cannot be
8266  * injected directly into effective_cpu_util() because of the IRQ scaling.
8267  * The latter only makes sense with the most recent CPUs where the task has
8268  * run.
8269  */
8270 static inline void eenv_task_busy_time(struct energy_env *eenv,
8271                                        struct task_struct *p, int prev_cpu)
8272 {
8273         unsigned long busy_time, max_cap = arch_scale_cpu_capacity(prev_cpu);
8274         unsigned long irq = cpu_util_irq(cpu_rq(prev_cpu));
8275
8276         if (unlikely(irq >= max_cap))
8277                 busy_time = max_cap;
8278         else
8279                 busy_time = scale_irq_capacity(task_util_est(p), irq, max_cap);
8280
8281         eenv->task_busy_time = busy_time;
8282 }
8283
8284 /*
8285  * Compute the perf_domain (PD) busy time for compute_energy(). Based on the
8286  * utilization for each @pd_cpus, it however doesn't take into account
8287  * clamping since the ratio (utilization / cpu_capacity) is already enough to
8288  * scale the EM reported power consumption at the (eventually clamped)
8289  * cpu_capacity.
8290  *
8291  * The contribution of the task @p for which we want to estimate the
8292  * energy cost is removed (by cpu_util()) and must be calculated
8293  * separately (see eenv_task_busy_time). This ensures:
8294  *
8295  *   - A stable PD utilization, no matter which CPU of that PD we want to place
8296  *     the task on.
8297  *
8298  *   - A fair comparison between CPUs as the task contribution (task_util())
8299  *     will always be the same no matter which CPU utilization we rely on
8300  *     (util_avg or util_est).
8301  *
8302  * Set @eenv busy time for the PD that spans @pd_cpus. This busy time can't
8303  * exceed @eenv->pd_cap.
8304  */
8305 static inline void eenv_pd_busy_time(struct energy_env *eenv,
8306                                      struct cpumask *pd_cpus,
8307                                      struct task_struct *p)
8308 {
8309         unsigned long busy_time = 0;
8310         int cpu;
8311
8312         for_each_cpu(cpu, pd_cpus) {
8313                 unsigned long util = cpu_util(cpu, p, -1, 0);
8314
8315                 busy_time += effective_cpu_util(cpu, util, NULL, NULL);
8316         }
8317
8318         eenv->pd_busy_time = min(eenv->pd_cap, busy_time);
8319 }
8320
8321 /*
8322  * Compute the maximum utilization for compute_energy() when the task @p
8323  * is placed on the cpu @dst_cpu.
8324  *
8325  * Returns the maximum utilization among @eenv->cpus. This utilization can't
8326  * exceed @eenv->cpu_cap.
8327  */
8328 static inline unsigned long
8329 eenv_pd_max_util(struct energy_env *eenv, struct cpumask *pd_cpus,
8330                  struct task_struct *p, int dst_cpu)
8331 {
8332         unsigned long max_util = 0;
8333         int cpu;
8334
8335         for_each_cpu(cpu, pd_cpus) {
8336                 struct task_struct *tsk = (cpu == dst_cpu) ? p : NULL;
8337                 unsigned long util = cpu_util(cpu, p, dst_cpu, 1);
8338                 unsigned long eff_util, min, max;
8339
8340                 /*
8341                  * Performance domain frequency: utilization clamping
8342                  * must be considered since it affects the selection
8343                  * of the performance domain frequency.
8344                  * NOTE: in case RT tasks are running, by default the min
8345                  * utilization can be max OPP.
8346                  */
8347                 eff_util = effective_cpu_util(cpu, util, &min, &max);
8348
8349                 /* Task's uclamp can modify min and max value */
8350                 if (tsk && uclamp_is_used()) {
8351                         min = max(min, uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MIN));
8352
8353                         /*
8354                          * If there is no active max uclamp constraint,
8355                          * directly use task's one, otherwise keep max.
8356                          */
8357                         if (uclamp_rq_is_idle(cpu_rq(cpu)))
8358                                 max = uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MAX);
8359                         else
8360                                 max = max(max, uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MAX));
8361                 }
8362
8363                 eff_util = sugov_effective_cpu_perf(cpu, eff_util, min, max);
8364                 max_util = max(max_util, eff_util);
8365         }
8366
8367         return min(max_util, eenv->cpu_cap);
8368 }
8369
8370 /*
8371  * compute_energy(): Use the Energy Model to estimate the energy that @pd would
8372  * consume for a given utilization landscape @eenv. When @dst_cpu < 0, the task
8373  * contribution is ignored.
8374  */
8375 static inline unsigned long
8376 compute_energy(struct energy_env *eenv, struct perf_domain *pd,
8377                struct cpumask *pd_cpus, struct task_struct *p, int dst_cpu)
8378 {
8379         unsigned long max_util = eenv_pd_max_util(eenv, pd_cpus, p, dst_cpu);
8380         unsigned long busy_time = eenv->pd_busy_time;
8381         unsigned long energy;
8382
8383         if (dst_cpu >= 0)
8384                 busy_time = min(eenv->pd_cap, busy_time + eenv->task_busy_time);
8385
8386         energy = em_cpu_energy(pd->em_pd, max_util, busy_time, eenv->cpu_cap);
8387
8388         trace_sched_compute_energy_tp(p, dst_cpu, energy, max_util, busy_time);
8389
8390         return energy;
8391 }
8392
8393 /*
8394  * find_energy_efficient_cpu(): Find most energy-efficient target CPU for the
8395  * waking task. find_energy_efficient_cpu() looks for the CPU with maximum
8396  * spare capacity in each performance domain and uses it as a potential
8397  * candidate to execute the task. Then, it uses the Energy Model to figure
8398  * out which of the CPU candidates is the most energy-efficient.
8399  *
8400  * The rationale for this heuristic is as follows. In a performance domain,
8401  * all the most energy efficient CPU candidates (according to the Energy
8402  * Model) are those for which we'll request a low frequency. When there are
8403  * several CPUs for which the frequency request will be the same, we don't
8404  * have enough data to break the tie between them, because the Energy Model
8405  * only includes active power costs. With this model, if we assume that
8406  * frequency requests follow utilization (e.g. using schedutil), the CPU with
8407  * the maximum spare capacity in a performance domain is guaranteed to be among
8408  * the best candidates of the performance domain.
8409  *
8410  * In practice, it could be preferable from an energy standpoint to pack
8411  * small tasks on a CPU in order to let other CPUs go in deeper idle states,
8412  * but that could also hurt our chances to go cluster idle, and we have no
8413  * ways to tell with the current Energy Model if this is actually a good
8414  * idea or not. So, find_energy_efficient_cpu() basically favors
8415  * cluster-packing, and spreading inside a cluster. That should at least be
8416  * a good thing for latency, and this is consistent with the idea that most
8417  * of the energy savings of EAS come from the asymmetry of the system, and
8418  * not so much from breaking the tie between identical CPUs. That's also the
8419  * reason why EAS is enabled in the topology code only for systems where
8420  * SD_ASYM_CPUCAPACITY is set.
8421  *
8422  * NOTE: Forkees are not accepted in the energy-aware wake-up path because
8423  * they don't have any useful utilization data yet and it's not possible to
8424  * forecast their impact on energy consumption. Consequently, they will be
8425  * placed by sched_balance_find_dst_cpu() on the least loaded CPU, which might turn out
8426  * to be energy-inefficient in some use-cases. The alternative would be to
8427  * bias new tasks towards specific types of CPUs first, or to try to infer
8428  * their util_avg from the parent task, but those heuristics could hurt
8429  * other use-cases too. So, until someone finds a better way to solve this,
8430  * let's keep things simple by re-using the existing slow path.
8431  */
8432 static int find_energy_efficient_cpu(struct task_struct *p, int prev_cpu)
8433 {
8434         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_rq_mask);
8435         unsigned long prev_delta = ULONG_MAX, best_delta = ULONG_MAX;
8436         unsigned long p_util_min = uclamp_is_used() ? uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MIN) : 0;
8437         unsigned long p_util_max = uclamp_is_used() ? uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MAX) : 1024;
8438         struct root_domain *rd = this_rq()->rd;
8439         int cpu, best_energy_cpu, target = -1;
8440         int prev_fits = -1, best_fits = -1;
8441         unsigned long best_actual_cap = 0;
8442         unsigned long prev_actual_cap = 0;
8443         struct sched_domain *sd;
8444         struct perf_domain *pd;
8445         struct energy_env eenv;
8446
8447         rcu_read_lock();
8448         pd = rcu_dereference(rd->pd);
8449         if (!pd)
8450                 goto unlock;
8451
8452         /*
8453          * Energy-aware wake-up happens on the lowest sched_domain starting
8454          * from sd_asym_cpucapacity spanning over this_cpu and prev_cpu.
8455          */
8456         sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_asym_cpucapacity));
8457         while (sd && !cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(sd)))
8458                 sd = sd->parent;
8459         if (!sd)
8460                 goto unlock;
8461
8462         target = prev_cpu;
8463
8464         sync_entity_load_avg(&p->se);
8465         if (!task_util_est(p) && p_util_min == 0)
8466                 goto unlock;
8467
8468         eenv_task_busy_time(&eenv, p, prev_cpu);
8469
8470         for (; pd; pd = pd->next) {
8471                 unsigned long util_min = p_util_min, util_max = p_util_max;
8472                 unsigned long cpu_cap, cpu_actual_cap, util;
8473                 long prev_spare_cap = -1, max_spare_cap = -1;
8474                 unsigned long rq_util_min, rq_util_max;
8475                 unsigned long cur_delta, base_energy;
8476                 int max_spare_cap_cpu = -1;
8477                 int fits, max_fits = -1;
8478
8479                 cpumask_and(cpus, perf_domain_span(pd), cpu_online_mask);
8480
8481                 if (cpumask_empty(cpus))
8482                         continue;
8483
8484                 /* Account external pressure for the energy estimation */
8485                 cpu = cpumask_first(cpus);
8486                 cpu_actual_cap = get_actual_cpu_capacity(cpu);
8487
8488                 eenv.cpu_cap = cpu_actual_cap;
8489                 eenv.pd_cap = 0;
8490
8491                 for_each_cpu(cpu, cpus) {
8492                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8493
8494                         eenv.pd_cap += cpu_actual_cap;
8495
8496                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, sched_domain_span(sd)))
8497                                 continue;
8498
8499                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
8500                                 continue;
8501
8502                         util = cpu_util(cpu, p, cpu, 0);
8503                         cpu_cap = capacity_of(cpu);
8504
8505                         /*
8506                          * Skip CPUs that cannot satisfy the capacity request.
8507                          * IOW, placing the task there would make the CPU
8508                          * overutilized. Take uclamp into account to see how
8509                          * much capacity we can get out of the CPU; this is
8510                          * aligned with sched_cpu_util().
8511                          */
8512                         if (uclamp_is_used() && !uclamp_rq_is_idle(rq)) {
8513                                 /*
8514                                  * Open code uclamp_rq_util_with() except for
8515                                  * the clamp() part. I.e.: apply max aggregation
8516                                  * only. util_fits_cpu() logic requires to
8517                                  * operate on non clamped util but must use the
8518                                  * max-aggregated uclamp_{min, max}.
8519                                  */
8520                                 rq_util_min = uclamp_rq_get(rq, UCLAMP_MIN);
8521                                 rq_util_max = uclamp_rq_get(rq, UCLAMP_MAX);
8522
8523                                 util_min = max(rq_util_min, p_util_min);
8524                                 util_max = max(rq_util_max, p_util_max);
8525                         }
8526
8527                         fits = util_fits_cpu(util, util_min, util_max, cpu);
8528                         if (!fits)
8529                                 continue;
8530
8531                         lsub_positive(&cpu_cap, util);
8532
8533                         if (cpu == prev_cpu) {
8534                                 /* Always use prev_cpu as a candidate. */
8535                                 prev_spare_cap = cpu_cap;
8536                                 prev_fits = fits;
8537                         } else if ((fits > max_fits) ||
8538                                    ((fits == max_fits) && ((long)cpu_cap > max_spare_cap))) {
8539                                 /*
8540                                  * Find the CPU with the maximum spare capacity
8541                                  * among the remaining CPUs in the performance
8542                                  * domain.
8543                                  */
8544                                 max_spare_cap = cpu_cap;
8545                                 max_spare_cap_cpu = cpu;
8546                                 max_fits = fits;
8547                         }
8548                 }
8549
8550                 if (max_spare_cap_cpu < 0 && prev_spare_cap < 0)
8551                         continue;
8552
8553                 eenv_pd_busy_time(&eenv, cpus, p);
8554                 /* Compute the 'base' energy of the pd, without @p */
8555                 base_energy = compute_energy(&eenv, pd, cpus, p, -1);
8556
8557                 /* Evaluate the energy impact of using prev_cpu. */
8558                 if (prev_spare_cap > -1) {
8559                         prev_delta = compute_energy(&eenv, pd, cpus, p,
8560                                                     prev_cpu);
8561                         /* CPU utilization has changed */
8562                         if (prev_delta < base_energy)
8563                                 goto unlock;
8564                         prev_delta -= base_energy;
8565                         prev_actual_cap = cpu_actual_cap;
8566                         best_delta = min(best_delta, prev_delta);
8567                 }
8568
8569                 /* Evaluate the energy impact of using max_spare_cap_cpu. */
8570                 if (max_spare_cap_cpu >= 0 && max_spare_cap > prev_spare_cap) {
8571                         /* Current best energy cpu fits better */
8572                         if (max_fits < best_fits)
8573                                 continue;
8574
8575                         /*
8576                          * Both don't fit performance hint (i.e. uclamp_min)
8577                          * but best energy cpu has better capacity.
8578                          */
8579                         if ((max_fits < 0) &&
8580                             (cpu_actual_cap <= best_actual_cap))
8581                                 continue;
8582
8583                         cur_delta = compute_energy(&eenv, pd, cpus, p,
8584                                                    max_spare_cap_cpu);
8585                         /* CPU utilization has changed */
8586                         if (cur_delta < base_energy)
8587                                 goto unlock;
8588                         cur_delta -= base_energy;
8589
8590                         /*
8591                          * Both fit for the task but best energy cpu has lower
8592                          * energy impact.
8593                          */
8594                         if ((max_fits > 0) && (best_fits > 0) &&
8595                             (cur_delta >= best_delta))
8596                                 continue;
8597
8598                         best_delta = cur_delta;
8599                         best_energy_cpu = max_spare_cap_cpu;
8600                         best_fits = max_fits;
8601                         best_actual_cap = cpu_actual_cap;
8602                 }
8603         }
8604         rcu_read_unlock();
8605
8606         if ((best_fits > prev_fits) ||
8607             ((best_fits > 0) && (best_delta < prev_delta)) ||
8608             ((best_fits < 0) && (best_actual_cap > prev_actual_cap)))
8609                 target = best_energy_cpu;
8610
8611         return target;
8612
8613 unlock:
8614         rcu_read_unlock();
8615
8616         return target;
8617 }
8618
8619 /*
8620  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
8621  * that have the relevant SD flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
8622  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
8623  *
8624  * Balances load by selecting the idlest CPU in the idlest group, or under
8625  * certain conditions an idle sibling CPU if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
8626  *
8627  * Returns the target CPU number.
8628  */
8629 static int
8630 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int wake_flags)
8631 {
8632         int sync = (wake_flags & WF_SYNC) && !(current->flags & PF_EXITING);
8633         struct sched_domain *tmp, *sd = NULL;
8634         int cpu = smp_processor_id();
8635         int new_cpu = prev_cpu;
8636         int want_affine = 0;
8637         /* SD_flags and WF_flags share the first nibble */
8638         int sd_flag = wake_flags & 0xF;
8639
8640         /*
8641          * required for stable ->cpus_allowed
8642          */
8643         lockdep_assert_held(&p->pi_lock);
8644         if (wake_flags & WF_TTWU) {
8645                 record_wakee(p);
8646
8647                 if ((wake_flags & WF_CURRENT_CPU) &&
8648                     cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
8649                         return cpu;
8650
8651                 if (!is_rd_overutilized(this_rq()->rd)) {
8652                         new_cpu = find_energy_efficient_cpu(p, prev_cpu);
8653                         if (new_cpu >= 0)
8654                                 return new_cpu;
8655                         new_cpu = prev_cpu;
8656                 }
8657
8658                 want_affine = !wake_wide(p) && cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr);
8659         }
8660
8661         rcu_read_lock();
8662         for_each_domain(cpu, tmp) {
8663                 /*
8664                  * If both 'cpu' and 'prev_cpu' are part of this domain,
8665                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
8666                  */
8667                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
8668                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
8669                         if (cpu != prev_cpu)
8670                                 new_cpu = wake_affine(tmp, p, cpu, prev_cpu, sync);
8671
8672                         sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
8673                         break;
8674                 }
8675
8676                 /*
8677                  * Usually only true for WF_EXEC and WF_FORK, as sched_domains
8678                  * usually do not have SD_BALANCE_WAKE set. That means wakeup
8679                  * will usually go to the fast path.
8680                  */
8681                 if (tmp->flags & sd_flag)
8682                         sd = tmp;
8683                 else if (!want_affine)
8684                         break;
8685         }
8686
8687         if (unlikely(sd)) {
8688                 /* Slow path */
8689                 new_cpu = sched_balance_find_dst_cpu(sd, p, cpu, prev_cpu, sd_flag);
8690         } else if (wake_flags & WF_TTWU) { /* XXX always ? */
8691                 /* Fast path */
8692                 new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
8693         }
8694         rcu_read_unlock();
8695
8696         return new_cpu;
8697 }
8698
8699 /*
8700  * Called immediately before a task is migrated to a new CPU; task_cpu(p) and
8701  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
8702  * previous CPU. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
8703  */
8704 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p, int new_cpu)
8705 {
8706         struct sched_entity *se = &p->se;
8707
8708         if (!task_on_rq_migrating(p)) {
8709                 remove_entity_load_avg(se);
8710
8711                 /*
8712                  * Here, the task's PELT values have been updated according to
8713                  * the current rq's clock. But if that clock hasn't been
8714                  * updated in a while, a substantial idle time will be missed,
8715                  * leading to an inflation after wake-up on the new rq.
8716                  *
8717                  * Estimate the missing time from the cfs_rq last_update_time
8718                  * and update sched_avg to improve the PELT continuity after
8719                  * migration.
8720                  */
8721                 migrate_se_pelt_lag(se);
8722         }
8723
8724         /* Tell new CPU we are migrated */
8725         se->avg.last_update_time = 0;
8726
8727         update_scan_period(p, new_cpu);
8728 }
8729
8730 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
8731 {
8732         struct sched_entity *se = &p->se;
8733
8734         if (se->sched_delayed) {
8735                 struct rq_flags rf;
8736                 struct rq *rq;
8737
8738                 rq = task_rq_lock(p, &rf);
8739                 if (se->sched_delayed) {
8740                         update_rq_clock(rq);
8741                         dequeue_entities(rq, se, DEQUEUE_SLEEP | DEQUEUE_DELAYED);
8742                 }
8743                 task_rq_unlock(rq, p, &rf);
8744         }
8745
8746         remove_entity_load_avg(se);
8747 }
8748
8749 /*
8750  * Set the max capacity the task is allowed to run at for misfit detection.
8751  */
8752 static void set_task_max_allowed_capacity(struct task_struct *p)
8753 {
8754         struct asym_cap_data *entry;
8755
8756         if (!sched_asym_cpucap_active())
8757                 return;
8758
8759         rcu_read_lock();
8760         list_for_each_entry_rcu(entry, &asym_cap_list, link) {
8761                 cpumask_t *cpumask;
8762
8763                 cpumask = cpu_capacity_span(entry);
8764                 if (!cpumask_intersects(p->cpus_ptr, cpumask))
8765                         continue;
8766
8767                 p->max_allowed_capacity = entry->capacity;
8768                 break;
8769         }
8770         rcu_read_unlock();
8771 }
8772
8773 static void set_cpus_allowed_fair(struct task_struct *p, struct affinity_context *ctx)
8774 {
8775         set_cpus_allowed_common(p, ctx);
8776         set_task_max_allowed_capacity(p);
8777 }
8778
8779 static int
8780 balance_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
8781 {
8782         if (sched_fair_runnable(rq))
8783                 return 1;
8784
8785         return sched_balance_newidle(rq, rf) != 0;
8786 }
8787 #else
8788 static inline void set_task_max_allowed_capacity(struct task_struct *p) {}
8789 #endif /* CONFIG_SMP */
8790
8791 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
8792 {
8793         for_each_sched_entity(se) {
8794                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
8795                         return;
8796                 if (se_is_idle(se))
8797                         return;
8798                 cfs_rq_of(se)->next = se;
8799         }
8800 }
8801
8802 /*
8803  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
8804  */
8805 static void check_preempt_wakeup_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
8806 {
8807         struct task_struct *donor = rq->donor;
8808         struct sched_entity *se = &donor->se, *pse = &p->se;
8809         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(donor);
8810         int cse_is_idle, pse_is_idle;
8811
8812         if (unlikely(se == pse))
8813                 return;
8814
8815         /*
8816          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
8817          * unconditionally wakeup_preempt() after an enqueue (which may have
8818          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
8819          * next-buddy nomination below.
8820          */
8821         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
8822                 return;
8823
8824         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && !(wake_flags & WF_FORK) && !pse->sched_delayed) {
8825                 set_next_buddy(pse);
8826         }
8827
8828         /*
8829          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
8830          * wake up path.
8831          *
8832          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
8833          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
8834          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
8835          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
8836          * below.
8837          */
8838         if (test_tsk_need_resched(rq->curr))
8839                 return;
8840
8841         if (!sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
8842                 return;
8843
8844         find_matching_se(&se, &pse);
8845         WARN_ON_ONCE(!pse);
8846
8847         cse_is_idle = se_is_idle(se);
8848         pse_is_idle = se_is_idle(pse);
8849
8850         /*
8851          * Preempt an idle entity in favor of a non-idle entity (and don't preempt
8852          * in the inverse case).
8853          */
8854         if (cse_is_idle && !pse_is_idle)
8855                 goto preempt;
8856         if (cse_is_idle != pse_is_idle)
8857                 return;
8858
8859         /*
8860          * BATCH and IDLE tasks do not preempt others.
8861          */
8862         if (unlikely(!normal_policy(p->policy)))
8863                 return;
8864
8865         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8866         update_curr(cfs_rq);
8867         /*
8868          * If @p has a shorter slice than current and @p is eligible, override
8869          * current's slice protection in order to allow preemption.
8870          *
8871          * Note that even if @p does not turn out to be the most eligible
8872          * task at this moment, current's slice protection will be lost.
8873          */
8874         if (do_preempt_short(cfs_rq, pse, se) && se->vlag == se->deadline)
8875                 se->vlag = se->deadline + 1;
8876
8877         /*
8878          * If @p has become the most eligible task, force preemption.
8879          */
8880         if (pick_eevdf(cfs_rq) == pse)
8881                 goto preempt;
8882
8883         return;
8884
8885 preempt:
8886         resched_curr_lazy(rq);
8887 }
8888
8889 static struct task_struct *pick_task_fair(struct rq *rq)
8890 {
8891         struct sched_entity *se;
8892         struct cfs_rq *cfs_rq;
8893
8894 again:
8895         cfs_rq = &rq->cfs;
8896         if (!cfs_rq->nr_running)
8897                 return NULL;
8898
8899         do {
8900                 /* Might not have done put_prev_entity() */
8901                 if (cfs_rq->curr && cfs_rq->curr->on_rq)
8902                         update_curr(cfs_rq);
8903
8904                 if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
8905                         goto again;
8906
8907                 se = pick_next_entity(rq, cfs_rq);
8908                 if (!se)
8909                         goto again;
8910                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
8911         } while (cfs_rq);
8912
8913         return task_of(se);
8914 }
8915
8916 static void __set_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool first);
8917 static void set_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool first);
8918
8919 struct task_struct *
8920 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
8921 {
8922         struct sched_entity *se;
8923         struct task_struct *p;
8924         int new_tasks;
8925
8926 again:
8927         p = pick_task_fair(rq);
8928         if (!p)
8929                 goto idle;
8930         se = &p->se;
8931
8932 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8933         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
8934                 goto simple;
8935
8936         __put_prev_set_next_dl_server(rq, prev, p);
8937
8938         /*
8939          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
8940          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
8941          *
8942          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
8943          * hierarchy, only change the part that actually changes.
8944          *
8945          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
8946          * is a different task than we started out with, try and touch the
8947          * least amount of cfs_rqs.
8948          */
8949         if (prev != p) {
8950                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
8951                 struct cfs_rq *cfs_rq;
8952
8953                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
8954                         int se_depth = se->depth;
8955                         int pse_depth = pse->depth;
8956
8957                         if (se_depth <= pse_depth) {
8958                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
8959                                 pse = parent_entity(pse);
8960                         }
8961                         if (se_depth >= pse_depth) {
8962                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
8963                                 se = parent_entity(se);
8964                         }
8965                 }
8966
8967                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
8968                 set_next_entity(cfs_rq, se);
8969
8970                 __set_next_task_fair(rq, p, true);
8971         }
8972
8973         return p;
8974
8975 simple:
8976 #endif
8977         put_prev_set_next_task(rq, prev, p);
8978         return p;
8979
8980 idle:
8981         if (!rf)
8982                 return NULL;
8983
8984         new_tasks = sched_balance_newidle(rq, rf);
8985
8986         /*
8987          * Because sched_balance_newidle() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
8988          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
8989          * must re-start the pick_next_entity() loop.
8990          */
8991         if (new_tasks < 0)
8992                 return RETRY_TASK;
8993
8994         if (new_tasks > 0)
8995                 goto again;
8996
8997         /*
8998          * rq is about to be idle, check if we need to update the
8999          * lost_idle_time of clock_pelt
9000          */
9001         update_idle_rq_clock_pelt(rq);
9002
9003         return NULL;
9004 }
9005
9006 static struct task_struct *__pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
9007 {
9008         return pick_next_task_fair(rq, prev, NULL);
9009 }
9010
9011 static bool fair_server_has_tasks(struct sched_dl_entity *dl_se)
9012 {
9013         return !!dl_se->rq->cfs.nr_running;
9014 }
9015
9016 static struct task_struct *fair_server_pick_task(struct sched_dl_entity *dl_se)
9017 {
9018         return pick_task_fair(dl_se->rq);
9019 }
9020
9021 void fair_server_init(struct rq *rq)
9022 {
9023         struct sched_dl_entity *dl_se = &rq->fair_server;
9024
9025         init_dl_entity(dl_se);
9026
9027         dl_server_init(dl_se, rq, fair_server_has_tasks, fair_server_pick_task);
9028 }
9029
9030 /*
9031  * Account for a descheduled task:
9032  */
9033 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct task_struct *next)
9034 {
9035         struct sched_entity *se = &prev->se;
9036         struct cfs_rq *cfs_rq;
9037
9038         for_each_sched_entity(se) {
9039                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9040                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
9041         }
9042 }
9043
9044 /*
9045  * sched_yield() is very simple
9046  */
9047 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
9048 {
9049         struct task_struct *curr = rq->curr;
9050         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
9051         struct sched_entity *se = &curr->se;
9052
9053         /*
9054          * Are we the only task in the tree?
9055          */
9056         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
9057                 return;
9058
9059         clear_buddies(cfs_rq, se);
9060
9061         update_rq_clock(rq);
9062         /*
9063          * Update run-time statistics of the 'current'.
9064          */
9065         update_curr(cfs_rq);
9066         /*
9067          * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
9068          * so we don't do microscopic update in schedule()
9069          * and double the fastpath cost.
9070          */
9071         rq_clock_skip_update(rq);
9072
9073         se->deadline += calc_delta_fair(se->slice, se);
9074 }
9075
9076 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
9077 {
9078         struct sched_entity *se = &p->se;
9079
9080         /* throttled hierarchies are not runnable */
9081         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
9082                 return false;
9083
9084         /* Tell the scheduler that we'd really like se to run next. */
9085         set_next_buddy(se);
9086
9087         yield_task_fair(rq);
9088
9089         return true;
9090 }
9091
9092 #ifdef CONFIG_SMP
9093 /**************************************************
9094  * Fair scheduling class load-balancing methods.
9095  *
9096  * BASICS
9097  *
9098  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
9099  * per-CPU scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
9100  * time to each task. This is expressed in the following equation:
9101  *
9102  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
9103  *
9104  * Where W_i,n is the n-th weight average for CPU i. The instantaneous weight
9105  * W_i,0 is defined as:
9106  *
9107  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
9108  *
9109  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on CPU i. This weight
9110  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
9111  *
9112  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
9113  * weight:
9114  *
9115  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
9116  *
9117  * C_i is the compute capacity of CPU i, typically it is the
9118  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
9119  * can also include other factors [XXX].
9120  *
9121  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
9122  * directly from (1):
9123  *
9124  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
9125  *
9126  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
9127  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
9128  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
9129  *
9130  * [XXX expand on:
9131  *     - infeasible weights;
9132  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
9133  *
9134  *
9135  * SCHED DOMAINS
9136  *
9137  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
9138  * for all i,j solution, we create a tree of CPUs that follows the hardware
9139  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
9140  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of CPUs going up the
9141  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
9142  * of load-balance at each level inversely proportional to the number of CPUs in
9143  * the groups.
9144  *
9145  * This yields:
9146  *
9147  *     log_2 n     1     n
9148  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
9149  *     i = 0      2^i   2^i
9150  *                               `- size of each group
9151  *         |         |     `- number of CPUs doing load-balance
9152  *         |         `- freq
9153  *         `- sum over all levels
9154  *
9155  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
9156  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
9157  *
9158  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
9159  * to every other CPU in at most O(log n) steps:
9160  *
9161  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
9162  *
9163  *             log_2 n
9164  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
9165  *             k = 0
9166  *
9167  * And you'll find that:
9168  *
9169  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
9170  *
9171  * Showing there's indeed a path between every CPU in at most O(log n) steps.
9172  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
9173  * of:
9174  *
9175  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
9176  *
9177  *
9178  * WORK CONSERVING
9179  *
9180  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
9181  * balancing is more aggressive and has the newly idle CPU iterate up the domain
9182  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
9183  *
9184  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
9185  * time.
9186  *
9187  * [XXX more?]
9188  *
9189  *
9190  * CGROUPS
9191  *
9192  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
9193  *
9194  *                                s_k,i
9195  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
9196  *                                 S_k
9197  *
9198  * Where
9199  *
9200  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
9201  *
9202  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on CPU i.
9203  *
9204  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
9205  * property.
9206  *
9207  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
9208  *      rewrite all of this once again.]
9209  */
9210
9211 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
9212
9213 enum fbq_type { regular, remote, all };
9214
9215 /*
9216  * 'group_type' describes the group of CPUs at the moment of load balancing.
9217  *
9218  * The enum is ordered by pulling priority, with the group with lowest priority
9219  * first so the group_type can simply be compared when selecting the busiest
9220  * group. See update_sd_pick_busiest().
9221  */
9222 enum group_type {
9223         /* The group has spare capacity that can be used to run more tasks.  */
9224         group_has_spare = 0,
9225         /*
9226          * The group is fully used and the tasks don't compete for more CPU
9227          * cycles. Nevertheless, some tasks might wait before running.
9228          */
9229         group_fully_busy,
9230         /*
9231          * One task doesn't fit with CPU's capacity and must be migrated to a
9232          * more powerful CPU.
9233          */
9234         group_misfit_task,
9235         /*
9236          * Balance SMT group that's fully busy. Can benefit from migration
9237          * a task on SMT with busy sibling to another CPU on idle core.
9238          */
9239         group_smt_balance,
9240         /*
9241          * SD_ASYM_PACKING only: One local CPU with higher capacity is available,
9242          * and the task should be migrated to it instead of running on the
9243          * current CPU.
9244          */
9245         group_asym_packing,
9246         /*
9247          * The tasks' affinity constraints previously prevented the scheduler
9248          * from balancing the load across the system.
9249          */
9250         group_imbalanced,
9251         /*
9252          * The CPU is overloaded and can't provide expected CPU cycles to all
9253          * tasks.
9254          */
9255         group_overloaded
9256 };
9257
9258 enum migration_type {
9259         migrate_load = 0,
9260         migrate_util,
9261         migrate_task,
9262         migrate_misfit
9263 };
9264
9265 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
9266 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
9267 #define LBF_DST_PINNED  0x04
9268 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
9269 #define LBF_ACTIVE_LB   0x10
9270
9271 struct lb_env {
9272         struct sched_domain     *sd;
9273
9274         struct rq               *src_rq;
9275         int                     src_cpu;
9276
9277         int                     dst_cpu;
9278         struct rq               *dst_rq;
9279
9280         struct cpumask          *dst_grpmask;
9281         int                     new_dst_cpu;
9282         enum cpu_idle_type      idle;
9283         long                    imbalance;
9284         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
9285         struct cpumask          *cpus;
9286
9287         unsigned int            flags;
9288
9289         unsigned int            loop;
9290         unsigned int            loop_break;
9291         unsigned int            loop_max;
9292
9293         enum fbq_type           fbq_type;
9294         enum migration_type     migration_type;
9295         struct list_head        tasks;
9296 };
9297
9298 /*
9299  * Is this task likely cache-hot:
9300  */
9301 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
9302 {
9303         s64 delta;
9304
9305         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
9306
9307         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
9308                 return 0;
9309
9310         if (unlikely(task_has_idle_policy(p)))
9311                 return 0;
9312
9313         /* SMT siblings share cache */
9314         if (env->sd->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY)
9315                 return 0;
9316
9317         /*
9318          * Buddy candidates are cache hot:
9319          */
9320         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
9321             (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next))
9322                 return 1;
9323
9324         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
9325                 return 1;
9326
9327         /*
9328          * Don't migrate task if the task's cookie does not match
9329          * with the destination CPU's core cookie.
9330          */
9331         if (!sched_core_cookie_match(cpu_rq(env->dst_cpu), p))
9332                 return 1;
9333
9334         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
9335                 return 0;
9336
9337         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
9338
9339         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
9340 }
9341
9342 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9343 /*
9344  * Returns 1, if task migration degrades locality
9345  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
9346  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
9347  */
9348 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
9349 {
9350         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
9351         unsigned long src_weight, dst_weight;
9352         int src_nid, dst_nid, dist;
9353
9354         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
9355                 return -1;
9356
9357         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
9358                 return -1;
9359
9360         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
9361         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
9362
9363         if (src_nid == dst_nid)
9364                 return -1;
9365
9366         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
9367         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
9368                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
9369                         return 1;
9370                 else
9371                         return -1;
9372         }
9373
9374         /* Encourage migration to the preferred node. */
9375         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
9376                 return 0;
9377
9378         /* Leaving a core idle is often worse than degrading locality. */
9379         if (env->idle == CPU_IDLE)
9380                 return -1;
9381
9382         dist = node_distance(src_nid, dst_nid);
9383         if (numa_group) {
9384                 src_weight = group_weight(p, src_nid, dist);
9385                 dst_weight = group_weight(p, dst_nid, dist);
9386         } else {
9387                 src_weight = task_weight(p, src_nid, dist);
9388                 dst_weight = task_weight(p, dst_nid, dist);
9389         }
9390
9391         return dst_weight < src_weight;
9392 }
9393
9394 #else
9395 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
9396                                              struct lb_env *env)
9397 {
9398         return -1;
9399 }
9400 #endif
9401
9402 /*
9403  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
9404  */
9405 static
9406 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
9407 {
9408         int tsk_cache_hot;
9409
9410         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
9411
9412         /*
9413          * We do not migrate tasks that are:
9414          * 1) throttled_lb_pair, or
9415          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_ptr, or
9416          * 3) running (obviously), or
9417          * 4) are cache-hot on their current CPU.
9418          */
9419         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
9420                 return 0;
9421
9422         /* Disregard percpu kthreads; they are where they need to be. */
9423         if (kthread_is_per_cpu(p))
9424                 return 0;
9425
9426         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, p->cpus_ptr)) {
9427                 int cpu;
9428
9429                 schedstat_inc(p->stats.nr_failed_migrations_affine);
9430
9431                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
9432
9433                 /*
9434                  * Remember if this task can be migrated to any other CPU in
9435                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
9436                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
9437                  *
9438                  * Avoid computing new_dst_cpu
9439                  * - for NEWLY_IDLE
9440                  * - if we have already computed one in current iteration
9441                  * - if it's an active balance
9442                  */
9443                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE ||
9444                     env->flags & (LBF_DST_PINNED | LBF_ACTIVE_LB))
9445                         return 0;
9446
9447                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs: */
9448                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
9449                         if (cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr)) {
9450                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
9451                                 env->new_dst_cpu = cpu;
9452                                 break;
9453                         }
9454                 }
9455
9456                 return 0;
9457         }
9458
9459         /* Record that we found at least one task that could run on dst_cpu */
9460         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
9461
9462         if (task_on_cpu(env->src_rq, p)) {
9463                 schedstat_inc(p->stats.nr_failed_migrations_running);
9464                 return 0;
9465         }
9466
9467         /*
9468          * Aggressive migration if:
9469          * 1) active balance
9470          * 2) destination numa is preferred
9471          * 3) task is cache cold, or
9472          * 4) too many balance attempts have failed.
9473          */
9474         if (env->flags & LBF_ACTIVE_LB)
9475                 return 1;
9476
9477         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
9478         if (tsk_cache_hot == -1)
9479                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
9480
9481         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
9482             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
9483                 if (tsk_cache_hot == 1) {
9484                         schedstat_inc(env->sd->lb_hot_gained[env->idle]);
9485                         schedstat_inc(p->stats.nr_forced_migrations);
9486                 }
9487                 return 1;
9488         }
9489
9490         schedstat_inc(p->stats.nr_failed_migrations_hot);
9491         return 0;
9492 }
9493
9494 /*
9495  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
9496  */
9497 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
9498 {
9499         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
9500
9501         deactivate_task(env->src_rq, p, DEQUEUE_NOCLOCK);
9502         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
9503 }
9504
9505 /*
9506  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
9507  * part of active balancing operations within "domain".
9508  *
9509  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
9510  */
9511 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
9512 {
9513         struct task_struct *p;
9514
9515         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
9516
9517         list_for_each_entry_reverse(p,
9518                         &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
9519                 if (!can_migrate_task(p, env))
9520                         continue;
9521
9522                 detach_task(p, env);
9523
9524                 /*
9525                  * Right now, this is only the second place where
9526                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
9527                  * so we can safely collect stats here rather than
9528                  * inside detach_tasks().
9529                  */
9530                 schedstat_inc(env->sd->lb_gained[env->idle]);
9531                 return p;
9532         }
9533         return NULL;
9534 }
9535
9536 /*
9537  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance load/util/tasks from
9538  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
9539  *
9540  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
9541  */
9542 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
9543 {
9544         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
9545         unsigned long util, load;
9546         struct task_struct *p;
9547         int detached = 0;
9548
9549         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
9550
9551         /*
9552          * Source run queue has been emptied by another CPU, clear
9553          * LBF_ALL_PINNED flag as we will not test any task.
9554          */
9555         if (env->src_rq->nr_running <= 1) {
9556                 env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
9557                 return 0;
9558         }
9559
9560         if (env->imbalance <= 0)
9561                 return 0;
9562
9563         while (!list_empty(tasks)) {
9564                 /*
9565                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
9566                  * which could at worst lead to a livelock crash.
9567                  */
9568                 if (env->idle && env->src_rq->nr_running <= 1)
9569                         break;
9570
9571                 env->loop++;
9572                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
9573                 if (env->loop > env->loop_max)
9574                         break;
9575
9576                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
9577                 if (env->loop > env->loop_break) {
9578                         env->loop_break += SCHED_NR_MIGRATE_BREAK;
9579                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
9580                         break;
9581                 }
9582
9583                 p = list_last_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
9584
9585                 if (!can_migrate_task(p, env))
9586                         goto next;
9587
9588                 switch (env->migration_type) {
9589                 case migrate_load:
9590                         /*
9591                          * Depending of the number of CPUs and tasks and the
9592                          * cgroup hierarchy, task_h_load() can return a null
9593                          * value. Make sure that env->imbalance decreases
9594                          * otherwise detach_tasks() will stop only after
9595                          * detaching up to loop_max tasks.
9596                          */
9597                         load = max_t(unsigned long, task_h_load(p), 1);
9598
9599                         if (sched_feat(LB_MIN) &&
9600                             load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
9601                                 goto next;
9602
9603                         /*
9604                          * Make sure that we don't migrate too much load.
9605                          * Nevertheless, let relax the constraint if
9606                          * scheduler fails to find a good waiting task to
9607                          * migrate.
9608                          */
9609                         if (shr_bound(load, env->sd->nr_balance_failed) > env->imbalance)
9610                                 goto next;
9611
9612                         env->imbalance -= load;
9613                         break;
9614
9615                 case migrate_util:
9616                         util = task_util_est(p);
9617
9618                         if (shr_bound(util, env->sd->nr_balance_failed) > env->imbalance)
9619                                 goto next;
9620
9621                         env->imbalance -= util;
9622                         break;
9623
9624                 case migrate_task:
9625                         env->imbalance--;
9626                         break;
9627
9628                 case migrate_misfit:
9629                         /* This is not a misfit task */
9630                         if (task_fits_cpu(p, env->src_cpu))
9631                                 goto next;
9632
9633                         env->imbalance = 0;
9634                         break;
9635                 }
9636
9637                 detach_task(p, env);
9638                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
9639
9640                 detached++;
9641
9642 #ifdef CONFIG_PREEMPTION
9643                 /*
9644                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
9645                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
9646                  * the critical section.
9647                  */
9648                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
9649                         break;
9650 #endif
9651
9652                 /*
9653                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
9654                  * load/util/tasks.
9655                  */
9656                 if (env->imbalance <= 0)
9657                         break;
9658
9659                 continue;
9660 next:
9661                 list_move(&p->se.group_node, tasks);
9662         }
9663
9664         /*
9665          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
9666          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
9667          * than inside detach_one_task().
9668          */
9669         schedstat_add(env->sd->lb_gained[env->idle], detached);
9670
9671         return detached;
9672 }
9673
9674 /*
9675  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
9676  */
9677 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
9678 {
9679         lockdep_assert_rq_held(rq);
9680
9681         WARN_ON_ONCE(task_rq(p) != rq);
9682         activate_task(rq, p, ENQUEUE_NOCLOCK);
9683         wakeup_preempt(rq, p, 0);
9684 }
9685
9686 /*
9687  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
9688  * its new rq.
9689  */
9690 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
9691 {
9692         struct rq_flags rf;
9693
9694         rq_lock(rq, &rf);
9695         update_rq_clock(rq);
9696         attach_task(rq, p);
9697         rq_unlock(rq, &rf);
9698 }
9699
9700 /*
9701  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
9702  * new rq.
9703  */
9704 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
9705 {
9706         struct list_head *tasks = &env->tasks;
9707         struct task_struct *p;
9708         struct rq_flags rf;
9709
9710         rq_lock(env->dst_rq, &rf);
9711         update_rq_clock(env->dst_rq);
9712
9713         while (!list_empty(tasks)) {
9714                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
9715                 list_del_init(&p->se.group_node);
9716
9717                 attach_task(env->dst_rq, p);
9718         }
9719
9720         rq_unlock(env->dst_rq, &rf);
9721 }
9722
9723 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9724 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq)
9725 {
9726         if (cfs_rq->avg.load_avg)
9727                 return true;
9728
9729         if (cfs_rq->avg.util_avg)
9730                 return true;
9731
9732         return false;
9733 }
9734
9735 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq)
9736 {
9737         if (cpu_util_rt(rq))
9738                 return true;
9739
9740         if (cpu_util_dl(rq))
9741                 return true;
9742
9743         if (hw_load_avg(rq))
9744                 return true;
9745
9746         if (cpu_util_irq(rq))
9747                 return true;
9748
9749         return false;
9750 }
9751
9752 static inline void update_blocked_load_tick(struct rq *rq)
9753 {
9754         WRITE_ONCE(rq->last_blocked_load_update_tick, jiffies);
9755 }
9756
9757 static inline void update_blocked_load_status(struct rq *rq, bool has_blocked)
9758 {
9759         if (!has_blocked)
9760                 rq->has_blocked_load = 0;
9761 }
9762 #else
9763 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
9764 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq) { return false; }
9765 static inline void update_blocked_load_tick(struct rq *rq) {}
9766 static inline void update_blocked_load_status(struct rq *rq, bool has_blocked) {}
9767 #endif
9768
9769 static bool __update_blocked_others(struct rq *rq, bool *done)
9770 {
9771         bool updated;
9772
9773         /*
9774          * update_load_avg() can call cpufreq_update_util(). Make sure that RT,
9775          * DL and IRQ signals have been updated before updating CFS.
9776          */
9777         updated = update_other_load_avgs(rq);
9778
9779         if (others_have_blocked(rq))
9780                 *done = false;
9781
9782         return updated;
9783 }
9784
9785 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9786
9787 static bool __update_blocked_fair(struct rq *rq, bool *done)
9788 {
9789         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
9790         bool decayed = false;
9791         int cpu = cpu_of(rq);
9792
9793         /*
9794          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
9795          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
9796          */
9797         for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos) {
9798                 struct sched_entity *se;
9799
9800                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq)) {
9801                         update_tg_load_avg(cfs_rq);
9802
9803                         if (cfs_rq->nr_running == 0)
9804                                 update_idle_cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
9805
9806                         if (cfs_rq == &rq->cfs)
9807                                 decayed = true;
9808                 }
9809
9810                 /* Propagate pending load changes to the parent, if any: */
9811                 se = cfs_rq->tg->se[cpu];
9812                 if (se && !skip_blocked_update(se))
9813                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
9814
9815                 /*
9816                  * There can be a lot of idle CPU cgroups.  Don't let fully
9817                  * decayed cfs_rqs linger on the list.
9818                  */
9819                 if (cfs_rq_is_decayed(cfs_rq))
9820                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
9821
9822                 /* Don't need periodic decay once load/util_avg are null */
9823                 if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
9824                         *done = false;
9825         }
9826
9827         return decayed;
9828 }
9829
9830 /*
9831  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
9832  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
9833  * group is a fraction of its parents load.
9834  */
9835 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
9836 {
9837         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
9838         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
9839         unsigned long now = jiffies;
9840         unsigned long load;
9841
9842         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
9843                 return;
9844
9845         WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, NULL);
9846         for_each_sched_entity(se) {
9847                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9848                 WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, se);
9849                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
9850                         break;
9851         }
9852
9853         if (!se) {
9854                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
9855                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
9856         }
9857
9858         while ((se = READ_ONCE(cfs_rq->h_load_next)) != NULL) {
9859                 load = cfs_rq->h_load;
9860                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
9861                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
9862                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
9863                 cfs_rq->h_load = load;
9864                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
9865         }
9866 }
9867
9868 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
9869 {
9870         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
9871
9872         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
9873         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
9874                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
9875 }
9876 #else
9877 static bool __update_blocked_fair(struct rq *rq, bool *done)
9878 {
9879         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
9880         bool decayed;
9881
9882         decayed = update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq);
9883         if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
9884                 *done = false;
9885
9886         return decayed;
9887 }
9888
9889 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
9890 {
9891         return p->se.avg.load_avg;
9892 }
9893 #endif
9894
9895 static void sched_balance_update_blocked_averages(int cpu)
9896 {
9897         bool decayed = false, done = true;
9898         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9899         struct rq_flags rf;
9900
9901         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
9902         update_blocked_load_tick(rq);
9903         update_rq_clock(rq);
9904
9905         decayed |= __update_blocked_others(rq, &done);
9906         decayed |= __update_blocked_fair(rq, &done);
9907
9908         update_blocked_load_status(rq, !done);
9909         if (decayed)
9910                 cpufreq_update_util(rq, 0);
9911         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
9912 }
9913
9914 /********** Helpers for sched_balance_find_src_group ************************/
9915
9916 /*
9917  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load-balancing:
9918  */
9919 struct sg_lb_stats {
9920         unsigned long avg_load;                 /* Avg load            over the CPUs of the group */
9921         unsigned long group_load;               /* Total load          over the CPUs of the group */
9922         unsigned long group_capacity;           /* Capacity            over the CPUs of the group */
9923         unsigned long group_util;               /* Total utilization   over the CPUs of the group */
9924         unsigned long group_runnable;           /* Total runnable time over the CPUs of the group */
9925         unsigned int sum_nr_running;            /* Nr of all tasks running in the group */
9926         unsigned int sum_h_nr_running;          /* Nr of CFS tasks running in the group */
9927         unsigned int idle_cpus;                 /* Nr of idle CPUs         in the group */
9928         unsigned int group_weight;
9929         enum group_type group_type;
9930         unsigned int group_asym_packing;        /* Tasks should be moved to preferred CPU */
9931         unsigned int group_smt_balance;         /* Task on busy SMT be moved */
9932         unsigned long group_misfit_task_load;   /* A CPU has a task too big for its capacity */
9933 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9934         unsigned int nr_numa_running;
9935         unsigned int nr_preferred_running;
9936 #endif
9937 };
9938
9939 /*
9940  * sd_lb_stats - stats of a sched_domain required for load-balancing:
9941  */
9942 struct sd_lb_stats {
9943         struct sched_group *busiest;            /* Busiest group in this sd */
9944         struct sched_group *local;              /* Local group in this sd */
9945         unsigned long total_load;               /* Total load of all groups in sd */
9946         unsigned long total_capacity;           /* Total capacity of all groups in sd */
9947         unsigned long avg_load;                 /* Average load across all groups in sd */
9948         unsigned int prefer_sibling;            /* Tasks should go to sibling first */
9949
9950         struct sg_lb_stats busiest_stat;        /* Statistics of the busiest group */
9951         struct sg_lb_stats local_stat;          /* Statistics of the local group */
9952 };
9953
9954 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
9955 {
9956         /*
9957          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
9958          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
9959          * We must however set busiest_stat::group_type and
9960          * busiest_stat::idle_cpus to the worst busiest group because
9961          * update_sd_pick_busiest() reads these before assignment.
9962          */
9963         *sds = (struct sd_lb_stats){
9964                 .busiest = NULL,
9965                 .local = NULL,
9966                 .total_load = 0UL,
9967                 .total_capacity = 0UL,
9968                 .busiest_stat = {
9969                         .idle_cpus = UINT_MAX,
9970                         .group_type = group_has_spare,
9971                 },
9972         };
9973 }
9974
9975 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
9976 {
9977         unsigned long max = get_actual_cpu_capacity(cpu);
9978         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9979         unsigned long used, free;
9980         unsigned long irq;
9981
9982         irq = cpu_util_irq(rq);
9983
9984         if (unlikely(irq >= max))
9985                 return 1;
9986
9987         /*
9988          * avg_rt.util_avg and avg_dl.util_avg track binary signals
9989          * (running and not running) with weights 0 and 1024 respectively.
9990          */
9991         used = cpu_util_rt(rq);
9992         used += cpu_util_dl(rq);
9993
9994         if (unlikely(used >= max))
9995                 return 1;
9996
9997         free = max - used;
9998
9999         return scale_irq_capacity(free, irq, max);
10000 }
10001
10002 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
10003 {
10004         unsigned long capacity = scale_rt_capacity(cpu);
10005         struct sched_group *sdg = sd->groups;
10006
10007         if (!capacity)
10008                 capacity = 1;
10009
10010         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
10011         trace_sched_cpu_capacity_tp(cpu_rq(cpu));
10012
10013         sdg->sgc->capacity = capacity;
10014         sdg->sgc->min_capacity = capacity;
10015         sdg->sgc->max_capacity = capacity;
10016 }
10017
10018 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
10019 {
10020         struct sched_domain *child = sd->child;
10021         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
10022         unsigned long capacity, min_capacity, max_capacity;
10023         unsigned long interval;
10024
10025         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
10026         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
10027         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
10028
10029         if (!child) {
10030                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
10031                 return;
10032         }
10033
10034         capacity = 0;
10035         min_capacity = ULONG_MAX;
10036         max_capacity = 0;
10037
10038         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
10039                 /*
10040                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
10041                  * span the current group.
10042                  */
10043
10044                 for_each_cpu(cpu, sched_group_span(sdg)) {
10045                         unsigned long cpu_cap = capacity_of(cpu);
10046
10047                         capacity += cpu_cap;
10048                         min_capacity = min(cpu_cap, min_capacity);
10049                         max_capacity = max(cpu_cap, max_capacity);
10050                 }
10051         } else  {
10052                 /*
10053                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
10054                  * span the current group.
10055                  */
10056
10057                 group = child->groups;
10058                 do {
10059                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
10060
10061                         capacity += sgc->capacity;
10062                         min_capacity = min(sgc->min_capacity, min_capacity);
10063                         max_capacity = max(sgc->max_capacity, max_capacity);
10064                         group = group->next;
10065                 } while (group != child->groups);
10066         }
10067
10068         sdg->sgc->capacity = capacity;
10069         sdg->sgc->min_capacity = min_capacity;
10070         sdg->sgc->max_capacity = max_capacity;
10071 }
10072
10073 /*
10074  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
10075  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
10076  * Return true is the capacity is reduced
10077  */
10078 static inline int
10079 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
10080 {
10081         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
10082                                 (arch_scale_cpu_capacity(cpu_of(rq)) * 100));
10083 }
10084
10085 /* Check if the rq has a misfit task */
10086 static inline bool check_misfit_status(struct rq *rq)
10087 {
10088         return rq->misfit_task_load;
10089 }
10090
10091 /*
10092  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
10093  * groups is inadequate due to ->cpus_ptr constraints.
10094  *
10095  * Imagine a situation of two groups of 4 CPUs each and 4 tasks each with a
10096  * cpumask covering 1 CPU of the first group and 3 CPUs of the second group.
10097  * Something like:
10098  *
10099  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
10100  *              *     * * *
10101  *
10102  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
10103  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
10104  * cpu 3 and leave one of the CPUs in the second group unused.
10105  *
10106  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
10107  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
10108  * moving tasks due to affinity constraints.
10109  *
10110  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
10111  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
10112  * sched_balance_find_src_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
10113  * to create an effective group imbalance.
10114  *
10115  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
10116  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
10117  * subtle and fragile situation.
10118  */
10119
10120 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
10121 {
10122         return group->sgc->imbalance;
10123 }
10124
10125 /*
10126  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
10127  * be used by some tasks.
10128  * We consider that a group has spare capacity if the number of task is
10129  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
10130  * available capacity for CFS tasks.
10131  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
10132  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
10133  * capacity in meaningful for the load balancer.
10134  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
10135  * any benefit for the load balance.
10136  */
10137 static inline bool
10138 group_has_capacity(unsigned int imbalance_pct, struct sg_lb_stats *sgs)
10139 {
10140         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
10141                 return true;
10142
10143         if ((sgs->group_capacity * imbalance_pct) <
10144                         (sgs->group_runnable * 100))
10145                 return false;
10146
10147         if ((sgs->group_capacity * 100) >
10148                         (sgs->group_util * imbalance_pct))
10149                 return true;
10150
10151         return false;
10152 }
10153
10154 /*
10155  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
10156  *  handle.
10157  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
10158  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
10159  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
10160  *  false.
10161  */
10162 static inline bool
10163 group_is_overloaded(unsigned int imbalance_pct, struct sg_lb_stats *sgs)
10164 {
10165         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
10166                 return false;
10167
10168         if ((sgs->group_capacity * 100) <
10169                         (sgs->group_util * imbalance_pct))
10170                 return true;
10171
10172         if ((sgs->group_capacity * imbalance_pct) <
10173                         (sgs->group_runnable * 100))
10174                 return true;
10175
10176         return false;
10177 }
10178
10179 static inline enum
10180 group_type group_classify(unsigned int imbalance_pct,
10181                           struct sched_group *group,
10182                           struct sg_lb_stats *sgs)
10183 {
10184         if (group_is_overloaded(imbalance_pct, sgs))
10185                 return group_overloaded;
10186
10187         if (sg_imbalanced(group))
10188                 return group_imbalanced;
10189
10190         if (sgs->group_asym_packing)
10191                 return group_asym_packing;
10192
10193         if (sgs->group_smt_balance)
10194                 return group_smt_balance;
10195
10196         if (sgs->group_misfit_task_load)
10197                 return group_misfit_task;
10198
10199         if (!group_has_capacity(imbalance_pct, sgs))
10200                 return group_fully_busy;
10201
10202         return group_has_spare;
10203 }
10204
10205 /**
10206  * sched_use_asym_prio - Check whether asym_packing priority must be used
10207  * @sd:         The scheduling domain of the load balancing
10208  * @cpu:        A CPU
10209  *
10210  * Always use CPU priority when balancing load between SMT siblings. When
10211  * balancing load between cores, it is not sufficient that @cpu is idle. Only
10212  * use CPU priority if the whole core is idle.
10213  *
10214  * Returns: True if the priority of @cpu must be followed. False otherwise.
10215  */
10216 static bool sched_use_asym_prio(struct sched_domain *sd, int cpu)
10217 {
10218         if (!(sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
10219                 return false;
10220
10221         if (!sched_smt_active())
10222                 return true;
10223
10224         return sd->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY || is_core_idle(cpu);
10225 }
10226
10227 static inline bool sched_asym(struct sched_domain *sd, int dst_cpu, int src_cpu)
10228 {
10229         /*
10230          * First check if @dst_cpu can do asym_packing load balance. Only do it
10231          * if it has higher priority than @src_cpu.
10232          */
10233         return sched_use_asym_prio(sd, dst_cpu) &&
10234                 sched_asym_prefer(dst_cpu, src_cpu);
10235 }
10236
10237 /**
10238  * sched_group_asym - Check if the destination CPU can do asym_packing balance
10239  * @env:        The load balancing environment
10240  * @sgs:        Load-balancing statistics of the candidate busiest group
10241  * @group:      The candidate busiest group
10242  *
10243  * @env::dst_cpu can do asym_packing if it has higher priority than the
10244  * preferred CPU of @group.
10245  *
10246  * Return: true if @env::dst_cpu can do with asym_packing load balance. False
10247  * otherwise.
10248  */
10249 static inline bool
10250 sched_group_asym(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs, struct sched_group *group)
10251 {
10252         /*
10253          * CPU priorities do not make sense for SMT cores with more than one
10254          * busy sibling.
10255          */
10256         if ((group->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY) &&
10257             (sgs->group_weight - sgs->idle_cpus != 1))
10258                 return false;
10259
10260         return sched_asym(env->sd, env->dst_cpu, group->asym_prefer_cpu);
10261 }
10262
10263 /* One group has more than one SMT CPU while the other group does not */
10264 static inline bool smt_vs_nonsmt_groups(struct sched_group *sg1,
10265                                     struct sched_group *sg2)
10266 {
10267         if (!sg1 || !sg2)
10268                 return false;
10269
10270         return (sg1->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY) !=
10271                 (sg2->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY);
10272 }
10273
10274 static inline bool smt_balance(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs,
10275                                struct sched_group *group)
10276 {
10277         if (!env->idle)
10278                 return false;
10279
10280         /*
10281          * For SMT source group, it is better to move a task
10282          * to a CPU that doesn't have multiple tasks sharing its CPU capacity.
10283          * Note that if a group has a single SMT, SD_SHARE_CPUCAPACITY
10284          * will not be on.
10285          */
10286         if (group->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY &&
10287             sgs->sum_h_nr_running > 1)
10288                 return true;
10289
10290         return false;
10291 }
10292
10293 static inline long sibling_imbalance(struct lb_env *env,
10294                                     struct sd_lb_stats *sds,
10295                                     struct sg_lb_stats *busiest,
10296                                     struct sg_lb_stats *local)
10297 {
10298         int ncores_busiest, ncores_local;
10299         long imbalance;
10300
10301         if (!env->idle || !busiest->sum_nr_running)
10302                 return 0;
10303
10304         ncores_busiest = sds->busiest->cores;
10305         ncores_local = sds->local->cores;
10306
10307         if (ncores_busiest == ncores_local) {
10308                 imbalance = busiest->sum_nr_running;
10309                 lsub_positive(&imbalance, local->sum_nr_running);
10310                 return imbalance;
10311         }
10312
10313         /* Balance such that nr_running/ncores ratio are same on both groups */
10314         imbalance = ncores_local * busiest->sum_nr_running;
10315         lsub_positive(&imbalance, ncores_busiest * local->sum_nr_running);
10316         /* Normalize imbalance and do rounding on normalization */
10317         imbalance = 2 * imbalance + ncores_local + ncores_busiest;
10318         imbalance /= ncores_local + ncores_busiest;
10319
10320         /* Take advantage of resource in an empty sched group */
10321         if (imbalance <= 1 && local->sum_nr_running == 0 &&
10322             busiest->sum_nr_running > 1)
10323                 imbalance = 2;
10324
10325         return imbalance;
10326 }
10327
10328 static inline bool
10329 sched_reduced_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
10330 {
10331         /*
10332          * When there is more than 1 task, the group_overloaded case already
10333          * takes care of cpu with reduced capacity
10334          */
10335         if (rq->cfs.h_nr_running != 1)
10336                 return false;
10337
10338         return check_cpu_capacity(rq, sd);
10339 }
10340
10341 /**
10342  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
10343  * @env: The load balancing environment.
10344  * @sds: Load-balancing data with statistics of the local group.
10345  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
10346  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
10347  * @sg_overloaded: sched_group is overloaded
10348  * @sg_overutilized: sched_group is overutilized
10349  */
10350 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
10351                                       struct sd_lb_stats *sds,
10352                                       struct sched_group *group,
10353                                       struct sg_lb_stats *sgs,
10354                                       bool *sg_overloaded,
10355                                       bool *sg_overutilized)
10356 {
10357         int i, nr_running, local_group;
10358
10359         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
10360
10361         local_group = group == sds->local;
10362
10363         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
10364                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
10365                 unsigned long load = cpu_load(rq);
10366
10367                 sgs->group_load += load;
10368                 sgs->group_util += cpu_util_cfs(i);
10369                 sgs->group_runnable += cpu_runnable(rq);
10370                 sgs->sum_h_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
10371
10372                 nr_running = rq->nr_running;
10373                 sgs->sum_nr_running += nr_running;
10374
10375                 if (nr_running > 1)
10376                         *sg_overloaded = 1;
10377
10378                 if (cpu_overutilized(i))
10379                         *sg_overutilized = 1;
10380
10381 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
10382                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
10383                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
10384 #endif
10385                 /*
10386                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
10387                  */
10388                 if (!nr_running && idle_cpu(i)) {
10389                         sgs->idle_cpus++;
10390                         /* Idle cpu can't have misfit task */
10391                         continue;
10392                 }
10393
10394                 if (local_group)
10395                         continue;
10396
10397                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY) {
10398                         /* Check for a misfit task on the cpu */
10399                         if (sgs->group_misfit_task_load < rq->misfit_task_load) {
10400                                 sgs->group_misfit_task_load = rq->misfit_task_load;
10401                                 *sg_overloaded = 1;
10402                         }
10403                 } else if (env->idle && sched_reduced_capacity(rq, env->sd)) {
10404                         /* Check for a task running on a CPU with reduced capacity */
10405                         if (sgs->group_misfit_task_load < load)
10406                                 sgs->group_misfit_task_load = load;
10407                 }
10408         }
10409
10410         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
10411
10412         sgs->group_weight = group->group_weight;
10413
10414         /* Check if dst CPU is idle and preferred to this group */
10415         if (!local_group && env->idle && sgs->sum_h_nr_running &&
10416             sched_group_asym(env, sgs, group))
10417                 sgs->group_asym_packing = 1;
10418
10419         /* Check for loaded SMT group to be balanced to dst CPU */
10420         if (!local_group && smt_balance(env, sgs, group))
10421                 sgs->group_smt_balance = 1;
10422
10423         sgs->group_type = group_classify(env->sd->imbalance_pct, group, sgs);
10424
10425         /* Computing avg_load makes sense only when group is overloaded */
10426         if (sgs->group_type == group_overloaded)
10427                 sgs->avg_load = (sgs->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
10428                                 sgs->group_capacity;
10429 }
10430
10431 /**
10432  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
10433  * @env: The load balancing environment.
10434  * @sds: sched_domain statistics
10435  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
10436  * @sgs: sched_group statistics
10437  *
10438  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
10439  * busiest group.
10440  *
10441  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
10442  * busiest group. %false otherwise.
10443  */
10444 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
10445                                    struct sd_lb_stats *sds,
10446                                    struct sched_group *sg,
10447                                    struct sg_lb_stats *sgs)
10448 {
10449         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
10450
10451         /* Make sure that there is at least one task to pull */
10452         if (!sgs->sum_h_nr_running)
10453                 return false;
10454
10455         /*
10456          * Don't try to pull misfit tasks we can't help.
10457          * We can use max_capacity here as reduction in capacity on some
10458          * CPUs in the group should either be possible to resolve
10459          * internally or be covered by avg_load imbalance (eventually).
10460          */
10461         if ((env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY) &&
10462             (sgs->group_type == group_misfit_task) &&
10463             (!capacity_greater(capacity_of(env->dst_cpu), sg->sgc->max_capacity) ||
10464              sds->local_stat.group_type != group_has_spare))
10465                 return false;
10466
10467         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
10468                 return true;
10469
10470         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
10471                 return false;
10472
10473         /*
10474          * The candidate and the current busiest group are the same type of
10475          * group. Let check which one is the busiest according to the type.
10476          */
10477
10478         switch (sgs->group_type) {
10479         case group_overloaded:
10480                 /* Select the overloaded group with highest avg_load. */
10481                 return sgs->avg_load > busiest->avg_load;
10482
10483         case group_imbalanced:
10484                 /*
10485                  * Select the 1st imbalanced group as we don't have any way to
10486                  * choose one more than another.
10487                  */
10488                 return false;
10489
10490         case group_asym_packing:
10491                 /* Prefer to move from lowest priority CPU's work */
10492                 return sched_asym_prefer(sds->busiest->asym_prefer_cpu, sg->asym_prefer_cpu);
10493
10494         case group_misfit_task:
10495                 /*
10496                  * If we have more than one misfit sg go with the biggest
10497                  * misfit.
10498                  */
10499                 return sgs->group_misfit_task_load > busiest->group_misfit_task_load;
10500
10501         case group_smt_balance:
10502                 /*
10503                  * Check if we have spare CPUs on either SMT group to
10504                  * choose has spare or fully busy handling.
10505                  */
10506                 if (sgs->idle_cpus != 0 || busiest->idle_cpus != 0)
10507                         goto has_spare;
10508
10509                 fallthrough;
10510
10511         case group_fully_busy:
10512                 /*
10513                  * Select the fully busy group with highest avg_load. In
10514                  * theory, there is no need to pull task from such kind of
10515                  * group because tasks have all compute capacity that they need
10516                  * but we can still improve the overall throughput by reducing
10517                  * contention when accessing shared HW resources.
10518                  *
10519                  * XXX for now avg_load is not computed and always 0 so we
10520                  * select the 1st one, except if @sg is composed of SMT
10521                  * siblings.
10522                  */
10523
10524                 if (sgs->avg_load < busiest->avg_load)
10525                         return false;
10526
10527                 if (sgs->avg_load == busiest->avg_load) {
10528                         /*
10529                          * SMT sched groups need more help than non-SMT groups.
10530                          * If @sg happens to also be SMT, either choice is good.
10531                          */
10532                         if (sds->busiest->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY)
10533                                 return false;
10534                 }
10535
10536                 break;
10537
10538         case group_has_spare:
10539                 /*
10540                  * Do not pick sg with SMT CPUs over sg with pure CPUs,
10541                  * as we do not want to pull task off SMT core with one task
10542                  * and make the core idle.
10543                  */
10544                 if (smt_vs_nonsmt_groups(sds->busiest, sg)) {
10545                         if (sg->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY && sgs->sum_h_nr_running <= 1)
10546                                 return false;
10547                         else
10548                                 return true;
10549                 }
10550 has_spare:
10551
10552                 /*
10553                  * Select not overloaded group with lowest number of idle CPUs
10554                  * and highest number of running tasks. We could also compare
10555                  * the spare capacity which is more stable but it can end up
10556                  * that the group has less spare capacity but finally more idle
10557                  * CPUs which means less opportunity to pull tasks.
10558                  */
10559                 if (sgs->idle_cpus > busiest->idle_cpus)
10560                         return false;
10561                 else if ((sgs->idle_cpus == busiest->idle_cpus) &&
10562                          (sgs->sum_nr_running <= busiest->sum_nr_running))
10563                         return false;
10564
10565                 break;
10566         }
10567
10568         /*
10569          * Candidate sg has no more than one task per CPU and has higher
10570          * per-CPU capacity. Migrating tasks to less capable CPUs may harm
10571          * throughput. Maximize throughput, power/energy consequences are not
10572          * considered.
10573          */
10574         if ((env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY) &&
10575             (sgs->group_type <= group_fully_busy) &&
10576             (capacity_greater(sg->sgc->min_capacity, capacity_of(env->dst_cpu))))
10577                 return false;
10578
10579         return true;
10580 }
10581
10582 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
10583 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
10584 {
10585         if (sgs->sum_h_nr_running > sgs->nr_numa_running)
10586                 return regular;
10587         if (sgs->sum_h_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
10588                 return remote;
10589         return all;
10590 }
10591
10592 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
10593 {
10594         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
10595                 return regular;
10596         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
10597                 return remote;
10598         return all;
10599 }
10600 #else
10601 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
10602 {
10603         return all;
10604 }
10605
10606 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
10607 {
10608         return regular;
10609 }
10610 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
10611
10612
10613 struct sg_lb_stats;
10614
10615 /*
10616  * task_running_on_cpu - return 1 if @p is running on @cpu.
10617  */
10618
10619 static unsigned int task_running_on_cpu(int cpu, struct task_struct *p)
10620 {
10621         /* Task has no contribution or is new */
10622         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
10623                 return 0;
10624
10625         if (task_on_rq_queued(p))
10626                 return 1;
10627
10628         return 0;
10629 }
10630
10631 /**
10632  * idle_cpu_without - would a given CPU be idle without p ?
10633  * @cpu: the processor on which idleness is tested.
10634  * @p: task which should be ignored.
10635  *
10636  * Return: 1 if the CPU would be idle. 0 otherwise.
10637  */
10638 static int idle_cpu_without(int cpu, struct task_struct *p)
10639 {
10640         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
10641
10642         if (rq->curr != rq->idle && rq->curr != p)
10643                 return 0;
10644
10645         /*
10646          * rq->nr_running can't be used but an updated version without the
10647          * impact of p on cpu must be used instead. The updated nr_running
10648          * be computed and tested before calling idle_cpu_without().
10649          */
10650
10651         if (rq->ttwu_pending)
10652                 return 0;
10653
10654         return 1;
10655 }
10656
10657 /*
10658  * update_sg_wakeup_stats - Update sched_group's statistics for wakeup.
10659  * @sd: The sched_domain level to look for idlest group.
10660  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
10661  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
10662  * @p: The task for which we look for the idlest group/CPU.
10663  */
10664 static inline void update_sg_wakeup_stats(struct sched_domain *sd,
10665                                           struct sched_group *group,
10666                                           struct sg_lb_stats *sgs,
10667                                           struct task_struct *p)
10668 {
10669         int i, nr_running;
10670
10671         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
10672
10673         /* Assume that task can't fit any CPU of the group */
10674         if (sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY)
10675                 sgs->group_misfit_task_load = 1;
10676
10677         for_each_cpu(i, sched_group_span(group)) {
10678                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
10679                 unsigned int local;
10680
10681                 sgs->group_load += cpu_load_without(rq, p);
10682                 sgs->group_util += cpu_util_without(i, p);
10683                 sgs->group_runnable += cpu_runnable_without(rq, p);
10684                 local = task_running_on_cpu(i, p);
10685                 sgs->sum_h_nr_running += rq->cfs.h_nr_running - local;
10686
10687                 nr_running = rq->nr_running - local;
10688                 sgs->sum_nr_running += nr_running;
10689
10690                 /*
10691                  * No need to call idle_cpu_without() if nr_running is not 0
10692                  */
10693                 if (!nr_running && idle_cpu_without(i, p))
10694                         sgs->idle_cpus++;
10695
10696                 /* Check if task fits in the CPU */
10697                 if (sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
10698                     sgs->group_misfit_task_load &&
10699                     task_fits_cpu(p, i))
10700                         sgs->group_misfit_task_load = 0;
10701
10702         }
10703
10704         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
10705
10706         sgs->group_weight = group->group_weight;
10707
10708         sgs->group_type = group_classify(sd->imbalance_pct, group, sgs);
10709
10710         /*
10711          * Computing avg_load makes sense only when group is fully busy or
10712          * overloaded
10713          */
10714         if (sgs->group_type == group_fully_busy ||
10715                 sgs->group_type == group_overloaded)
10716                 sgs->avg_load = (sgs->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
10717                                 sgs->group_capacity;
10718 }
10719
10720 static bool update_pick_idlest(struct sched_group *idlest,
10721                                struct sg_lb_stats *idlest_sgs,
10722                                struct sched_group *group,
10723                                struct sg_lb_stats *sgs)
10724 {
10725         if (sgs->group_type < idlest_sgs->group_type)
10726                 return true;
10727
10728         if (sgs->group_type > idlest_sgs->group_type)
10729                 return false;
10730
10731         /*
10732          * The candidate and the current idlest group are the same type of
10733          * group. Let check which one is the idlest according to the type.
10734          */
10735
10736         switch (sgs->group_type) {
10737         case group_overloaded:
10738         case group_fully_busy:
10739                 /* Select the group with lowest avg_load. */
10740                 if (idlest_sgs->avg_load <= sgs->avg_load)
10741                         return false;
10742                 break;
10743
10744         case group_imbalanced:
10745         case group_asym_packing:
10746         case group_smt_balance:
10747                 /* Those types are not used in the slow wakeup path */
10748                 return false;
10749
10750         case group_misfit_task:
10751                 /* Select group with the highest max capacity */
10752                 if (idlest->sgc->max_capacity >= group->sgc->max_capacity)
10753                         return false;
10754                 break;
10755
10756         case group_has_spare:
10757                 /* Select group with most idle CPUs */
10758                 if (idlest_sgs->idle_cpus > sgs->idle_cpus)
10759                         return false;
10760
10761                 /* Select group with lowest group_util */
10762                 if (idlest_sgs->idle_cpus == sgs->idle_cpus &&
10763                         idlest_sgs->group_util <= sgs->group_util)
10764                         return false;
10765
10766                 break;
10767         }
10768
10769         return true;
10770 }
10771
10772 /*
10773  * sched_balance_find_dst_group() finds and returns the least busy CPU group within the
10774  * domain.
10775  *
10776  * Assumes p is allowed on at least one CPU in sd.
10777  */
10778 static struct sched_group *
10779 sched_balance_find_dst_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int this_cpu)
10780 {
10781         struct sched_group *idlest = NULL, *local = NULL, *group = sd->groups;
10782         struct sg_lb_stats local_sgs, tmp_sgs;
10783         struct sg_lb_stats *sgs;
10784         unsigned long imbalance;
10785         struct sg_lb_stats idlest_sgs = {
10786                         .avg_load = UINT_MAX,
10787                         .group_type = group_overloaded,
10788         };
10789
10790         do {
10791                 int local_group;
10792
10793                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
10794                 if (!cpumask_intersects(sched_group_span(group),
10795                                         p->cpus_ptr))
10796                         continue;
10797
10798                 /* Skip over this group if no cookie matched */
10799                 if (!sched_group_cookie_match(cpu_rq(this_cpu), p, group))
10800                         continue;
10801
10802                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
10803                                                sched_group_span(group));
10804
10805                 if (local_group) {
10806                         sgs = &local_sgs;
10807                         local = group;
10808                 } else {
10809                         sgs = &tmp_sgs;
10810                 }
10811
10812                 update_sg_wakeup_stats(sd, group, sgs, p);
10813
10814                 if (!local_group && update_pick_idlest(idlest, &idlest_sgs, group, sgs)) {
10815                         idlest = group;
10816                         idlest_sgs = *sgs;
10817                 }
10818
10819         } while (group = group->next, group != sd->groups);
10820
10821
10822         /* There is no idlest group to push tasks to */
10823         if (!idlest)
10824                 return NULL;
10825
10826         /* The local group has been skipped because of CPU affinity */
10827         if (!local)
10828                 return idlest;
10829
10830         /*
10831          * If the local group is idler than the selected idlest group
10832          * don't try and push the task.
10833          */
10834         if (local_sgs.group_type < idlest_sgs.group_type)
10835                 return NULL;
10836
10837         /*
10838          * If the local group is busier than the selected idlest group
10839          * try and push the task.
10840          */
10841         if (local_sgs.group_type > idlest_sgs.group_type)
10842                 return idlest;
10843
10844         switch (local_sgs.group_type) {
10845         case group_overloaded:
10846         case group_fully_busy:
10847
10848                 /* Calculate allowed imbalance based on load */
10849                 imbalance = scale_load_down(NICE_0_LOAD) *
10850                                 (sd->imbalance_pct-100) / 100;
10851
10852                 /*
10853                  * When comparing groups across NUMA domains, it's possible for
10854                  * the local domain to be very lightly loaded relative to the
10855                  * remote domains but "imbalance" skews the comparison making
10856                  * remote CPUs look much more favourable. When considering
10857                  * cross-domain, add imbalance to the load on the remote node
10858                  * and consider staying local.
10859                  */
10860
10861                 if ((sd->flags & SD_NUMA) &&
10862                     ((idlest_sgs.avg_load + imbalance) >= local_sgs.avg_load))
10863                         return NULL;
10864
10865                 /*
10866                  * If the local group is less loaded than the selected
10867                  * idlest group don't try and push any tasks.
10868                  */
10869                 if (idlest_sgs.avg_load >= (local_sgs.avg_load + imbalance))
10870                         return NULL;
10871
10872                 if (100 * local_sgs.avg_load <= sd->imbalance_pct * idlest_sgs.avg_load)
10873                         return NULL;
10874                 break;
10875
10876         case group_imbalanced:
10877         case group_asym_packing:
10878         case group_smt_balance:
10879                 /* Those type are not used in the slow wakeup path */
10880                 return NULL;
10881
10882         case group_misfit_task:
10883                 /* Select group with the highest max capacity */
10884                 if (local->sgc->max_capacity >= idlest->sgc->max_capacity)
10885                         return NULL;
10886                 break;
10887
10888         case group_has_spare:
10889 #ifdef CONFIG_NUMA
10890                 if (sd->flags & SD_NUMA) {
10891                         int imb_numa_nr = sd->imb_numa_nr;
10892 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
10893                         int idlest_cpu;
10894                         /*
10895                          * If there is spare capacity at NUMA, try to select
10896                          * the preferred node
10897                          */
10898                         if (cpu_to_node(this_cpu) == p->numa_preferred_nid)
10899                                 return NULL;
10900
10901                         idlest_cpu = cpumask_first(sched_group_span(idlest));
10902                         if (cpu_to_node(idlest_cpu) == p->numa_preferred_nid)
10903                                 return idlest;
10904 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
10905                         /*
10906                          * Otherwise, keep the task close to the wakeup source
10907                          * and improve locality if the number of running tasks
10908                          * would remain below threshold where an imbalance is
10909                          * allowed while accounting for the possibility the
10910                          * task is pinned to a subset of CPUs. If there is a
10911                          * real need of migration, periodic load balance will
10912                          * take care of it.
10913                          */
10914                         if (p->nr_cpus_allowed != NR_CPUS) {
10915                                 struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_rq_mask);
10916
10917                                 cpumask_and(cpus, sched_group_span(local), p->cpus_ptr);
10918                                 imb_numa_nr = min(cpumask_weight(cpus), sd->imb_numa_nr);
10919                         }
10920
10921                         imbalance = abs(local_sgs.idle_cpus - idlest_sgs.idle_cpus);
10922                         if (!adjust_numa_imbalance(imbalance,
10923                                                    local_sgs.sum_nr_running + 1,
10924                                                    imb_numa_nr)) {
10925                                 return NULL;
10926                         }
10927                 }
10928 #endif /* CONFIG_NUMA */
10929
10930                 /*
10931                  * Select group with highest number of idle CPUs. We could also
10932                  * compare the utilization which is more stable but it can end
10933                  * up that the group has less spare capacity but finally more
10934                  * idle CPUs which means more opportunity to run task.
10935                  */
10936                 if (local_sgs.idle_cpus >= idlest_sgs.idle_cpus)
10937                         return NULL;
10938                 break;
10939         }
10940
10941         return idlest;
10942 }
10943
10944 static void update_idle_cpu_scan(struct lb_env *env,
10945                                  unsigned long sum_util)
10946 {
10947         struct sched_domain_shared *sd_share;
10948         int llc_weight, pct;
10949         u64 x, y, tmp;
10950         /*
10951          * Update the number of CPUs to scan in LLC domain, which could
10952          * be used as a hint in select_idle_cpu(). The update of sd_share
10953          * could be expensive because it is within a shared cache line.
10954          * So the write of this hint only occurs during periodic load
10955          * balancing, rather than CPU_NEWLY_IDLE, because the latter
10956          * can fire way more frequently than the former.
10957          */
10958         if (!sched_feat(SIS_UTIL) || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
10959                 return;
10960
10961         llc_weight = per_cpu(sd_llc_size, env->dst_cpu);
10962         if (env->sd->span_weight != llc_weight)
10963                 return;
10964
10965         sd_share = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, env->dst_cpu));
10966         if (!sd_share)
10967                 return;
10968
10969         /*
10970          * The number of CPUs to search drops as sum_util increases, when
10971          * sum_util hits 85% or above, the scan stops.
10972          * The reason to choose 85% as the threshold is because this is the
10973          * imbalance_pct(117) when a LLC sched group is overloaded.
10974          *
10975          * let y = SCHED_CAPACITY_SCALE - p * x^2                       [1]
10976          * and y'= y / SCHED_CAPACITY_SCALE
10977          *
10978          * x is the ratio of sum_util compared to the CPU capacity:
10979          * x = sum_util / (llc_weight * SCHED_CAPACITY_SCALE)
10980          * y' is the ratio of CPUs to be scanned in the LLC domain,
10981          * and the number of CPUs to scan is calculated by:
10982          *
10983          * nr_scan = llc_weight * y'                                    [2]
10984          *
10985          * When x hits the threshold of overloaded, AKA, when
10986          * x = 100 / pct, y drops to 0. According to [1],
10987          * p should be SCHED_CAPACITY_SCALE * pct^2 / 10000
10988          *
10989          * Scale x by SCHED_CAPACITY_SCALE:
10990          * x' = sum_util / llc_weight;                                  [3]
10991          *
10992          * and finally [1] becomes:
10993          * y = SCHED_CAPACITY_SCALE -
10994          *     x'^2 * pct^2 / (10000 * SCHED_CAPACITY_SCALE)            [4]
10995          *
10996          */
10997         /* equation [3] */
10998         x = sum_util;
10999         do_div(x, llc_weight);
11000
11001         /* equation [4] */
11002         pct = env->sd->imbalance_pct;
11003         tmp = x * x * pct * pct;
11004         do_div(tmp, 10000 * SCHED_CAPACITY_SCALE);
11005         tmp = min_t(long, tmp, SCHED_CAPACITY_SCALE);
11006         y = SCHED_CAPACITY_SCALE - tmp;
11007
11008         /* equation [2] */
11009         y *= llc_weight;
11010         do_div(y, SCHED_CAPACITY_SCALE);
11011         if ((int)y != sd_share->nr_idle_scan)
11012                 WRITE_ONCE(sd_share->nr_idle_scan, (int)y);
11013 }
11014
11015 /**
11016  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
11017  * @env: The load balancing environment.
11018  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
11019  */
11020
11021 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
11022 {
11023         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
11024         struct sg_lb_stats *local = &sds->local_stat;
11025         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
11026         unsigned long sum_util = 0;
11027         bool sg_overloaded = 0, sg_overutilized = 0;
11028
11029         do {
11030                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
11031                 int local_group;
11032
11033                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(sg));
11034                 if (local_group) {
11035                         sds->local = sg;
11036                         sgs = local;
11037
11038                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
11039                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
11040                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
11041                 }
11042
11043                 update_sg_lb_stats(env, sds, sg, sgs, &sg_overloaded, &sg_overutilized);
11044
11045                 if (!local_group && update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
11046                         sds->busiest = sg;
11047                         sds->busiest_stat = *sgs;
11048                 }
11049
11050                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
11051                 sds->total_load += sgs->group_load;
11052                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
11053
11054                 sum_util += sgs->group_util;
11055                 sg = sg->next;
11056         } while (sg != env->sd->groups);
11057
11058         /*
11059          * Indicate that the child domain of the busiest group prefers tasks
11060          * go to a child's sibling domains first. NB the flags of a sched group
11061          * are those of the child domain.
11062          */
11063         if (sds->busiest)
11064                 sds->prefer_sibling = !!(sds->busiest->flags & SD_PREFER_SIBLING);
11065
11066
11067         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
11068                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
11069
11070         if (!env->sd->parent) {
11071                 /* update overload indicator if we are at root domain */
11072                 set_rd_overloaded(env->dst_rq->rd, sg_overloaded);
11073
11074                 /* Update over-utilization (tipping point, U >= 0) indicator */
11075                 set_rd_overutilized(env->dst_rq->rd, sg_overutilized);
11076         } else if (sg_overutilized) {
11077                 set_rd_overutilized(env->dst_rq->rd, sg_overutilized);
11078         }
11079
11080         update_idle_cpu_scan(env, sum_util);
11081 }
11082
11083 /**
11084  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
11085  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
11086  * @env: load balance environment
11087  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
11088  */
11089 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
11090 {
11091         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
11092
11093         local = &sds->local_stat;
11094         busiest = &sds->busiest_stat;
11095
11096         if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
11097                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY) {
11098                         /* Set imbalance to allow misfit tasks to be balanced. */
11099                         env->migration_type = migrate_misfit;
11100                         env->imbalance = 1;
11101                 } else {
11102                         /*
11103                          * Set load imbalance to allow moving task from cpu
11104                          * with reduced capacity.
11105                          */
11106                         env->migration_type = migrate_load;
11107                         env->imbalance = busiest->group_misfit_task_load;
11108                 }
11109                 return;
11110         }
11111
11112         if (busiest->group_type == group_asym_packing) {
11113                 /*
11114                  * In case of asym capacity, we will try to migrate all load to
11115                  * the preferred CPU.
11116                  */
11117                 env->migration_type = migrate_task;
11118                 env->imbalance = busiest->sum_h_nr_running;
11119                 return;
11120         }
11121
11122         if (busiest->group_type == group_smt_balance) {
11123                 /* Reduce number of tasks sharing CPU capacity */
11124                 env->migration_type = migrate_task;
11125                 env->imbalance = 1;
11126                 return;
11127         }
11128
11129         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
11130                 /*
11131                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
11132                  * to ensure CPU-load equilibrium, try to move any task to fix
11133                  * the imbalance. The next load balance will take care of
11134                  * balancing back the system.
11135                  */
11136                 env->migration_type = migrate_task;
11137                 env->imbalance = 1;
11138                 return;
11139         }
11140
11141         /*
11142          * Try to use spare capacity of local group without overloading it or
11143          * emptying busiest.
11144          */
11145         if (local->group_type == group_has_spare) {
11146                 if ((busiest->group_type > group_fully_busy) &&
11147                     !(env->sd->flags & SD_SHARE_LLC)) {
11148                         /*
11149                          * If busiest is overloaded, try to fill spare
11150                          * capacity. This might end up creating spare capacity
11151                          * in busiest or busiest still being overloaded but
11152                          * there is no simple way to directly compute the
11153                          * amount of load to migrate in order to balance the
11154                          * system.
11155                          */
11156                         env->migration_type = migrate_util;
11157                         env->imbalance = max(local->group_capacity, local->group_util) -
11158                                          local->group_util;
11159
11160                         /*
11161                          * In some cases, the group's utilization is max or even
11162                          * higher than capacity because of migrations but the
11163                          * local CPU is (newly) idle. There is at least one
11164                          * waiting task in this overloaded busiest group. Let's
11165                          * try to pull it.
11166                          */
11167                         if (env->idle && env->imbalance == 0) {
11168                                 env->migration_type = migrate_task;
11169                                 env->imbalance = 1;
11170                         }
11171
11172                         return;
11173                 }
11174
11175                 if (busiest->group_weight == 1 || sds->prefer_sibling) {
11176                         /*
11177                          * When prefer sibling, evenly spread running tasks on
11178                          * groups.
11179                          */
11180                         env->migration_type = migrate_task;
11181                         env->imbalance = sibling_imbalance(env, sds, busiest, local);
11182                 } else {
11183
11184                         /*
11185                          * If there is no overload, we just want to even the number of
11186                          * idle CPUs.
11187                          */
11188                         env->migration_type = migrate_task;
11189                         env->imbalance = max_t(long, 0,
11190                                                (local->idle_cpus - busiest->idle_cpus));
11191                 }
11192
11193 #ifdef CONFIG_NUMA
11194                 /* Consider allowing a small imbalance between NUMA groups */
11195                 if (env->sd->flags & SD_NUMA) {
11196                         env->imbalance = adjust_numa_imbalance(env->imbalance,
11197                                                                local->sum_nr_running + 1,
11198                                                                env->sd->imb_numa_nr);
11199                 }
11200 #endif
11201
11202                 /* Number of tasks to move to restore balance */
11203                 env->imbalance >>= 1;
11204
11205                 return;
11206         }
11207
11208         /*
11209          * Local is fully busy but has to take more load to relieve the
11210          * busiest group
11211          */
11212         if (local->group_type < group_overloaded) {
11213                 /*
11214                  * Local will become overloaded so the avg_load metrics are
11215                  * finally needed.
11216                  */
11217
11218                 local->avg_load = (local->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
11219                                   local->group_capacity;
11220
11221                 /*
11222                  * If the local group is more loaded than the selected
11223                  * busiest group don't try to pull any tasks.
11224                  */
11225                 if (local->avg_load >= busiest->avg_load) {
11226                         env->imbalance = 0;
11227                         return;
11228                 }
11229
11230                 sds->avg_load = (sds->total_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
11231                                 sds->total_capacity;
11232
11233                 /*
11234                  * If the local group is more loaded than the average system
11235                  * load, don't try to pull any tasks.
11236                  */
11237                 if (local->avg_load >= sds->avg_load) {
11238                         env->imbalance = 0;
11239                         return;
11240                 }
11241
11242         }
11243
11244         /*
11245          * Both group are or will become overloaded and we're trying to get all
11246          * the CPUs to the average_load, so we don't want to push ourselves
11247          * above the average load, nor do we wish to reduce the max loaded CPU
11248          * below the average load. At the same time, we also don't want to
11249          * reduce the group load below the group capacity. Thus we look for
11250          * the minimum possible imbalance.
11251          */
11252         env->migration_type = migrate_load;
11253         env->imbalance = min(
11254                 (busiest->avg_load - sds->avg_load) * busiest->group_capacity,
11255                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
11256         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
11257 }
11258
11259 /******* sched_balance_find_src_group() helpers end here *********************/
11260
11261 /*
11262  * Decision matrix according to the local and busiest group type:
11263  *
11264  * busiest \ local has_spare fully_busy misfit asym imbalanced overloaded
11265  * has_spare        nr_idle   balanced   N/A    N/A  balanced   balanced
11266  * fully_busy       nr_idle   nr_idle    N/A    N/A  balanced   balanced
11267  * misfit_task      force     N/A        N/A    N/A  N/A        N/A
11268  * asym_packing     force     force      N/A    N/A  force      force
11269  * imbalanced       force     force      N/A    N/A  force      force
11270  * overloaded       force     force      N/A    N/A  force      avg_load
11271  *
11272  * N/A :      Not Applicable because already filtered while updating
11273  *            statistics.
11274  * balanced : The system is balanced for these 2 groups.
11275  * force :    Calculate the imbalance as load migration is probably needed.
11276  * avg_load : Only if imbalance is significant enough.
11277  * nr_idle :  dst_cpu is not busy and the number of idle CPUs is quite
11278  *            different in groups.
11279  */
11280
11281 /**
11282  * sched_balance_find_src_group - Returns the busiest group within the sched_domain
11283  * if there is an imbalance.
11284  * @env: The load balancing environment.
11285  *
11286  * Also calculates the amount of runnable load which should be moved
11287  * to restore balance.
11288  *
11289  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
11290  */
11291 static struct sched_group *sched_balance_find_src_group(struct lb_env *env)
11292 {
11293         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
11294         struct sd_lb_stats sds;
11295
11296         init_sd_lb_stats(&sds);
11297
11298         /*
11299          * Compute the various statistics relevant for load balancing at
11300          * this level.
11301          */
11302         update_sd_lb_stats(env, &sds);
11303
11304         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
11305         if (!sds.busiest)
11306                 goto out_balanced;
11307
11308         busiest = &sds.busiest_stat;
11309
11310         /* Misfit tasks should be dealt with regardless of the avg load */
11311         if (busiest->group_type == group_misfit_task)
11312                 goto force_balance;
11313
11314         if (!is_rd_overutilized(env->dst_rq->rd) &&
11315             rcu_dereference(env->dst_rq->rd->pd))
11316                 goto out_balanced;
11317
11318         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
11319         if (busiest->group_type == group_asym_packing)
11320                 goto force_balance;
11321
11322         /*
11323          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
11324          * work because they assume all things are equal, which typically
11325          * isn't true due to cpus_ptr constraints and the like.
11326          */
11327         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
11328                 goto force_balance;
11329
11330         local = &sds.local_stat;
11331         /*
11332          * If the local group is busier than the selected busiest group
11333          * don't try and pull any tasks.
11334          */
11335         if (local->group_type > busiest->group_type)
11336                 goto out_balanced;
11337
11338         /*
11339          * When groups are overloaded, use the avg_load to ensure fairness
11340          * between tasks.
11341          */
11342         if (local->group_type == group_overloaded) {
11343                 /*
11344                  * If the local group is more loaded than the selected
11345                  * busiest group don't try to pull any tasks.
11346                  */
11347                 if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
11348                         goto out_balanced;
11349
11350                 /* XXX broken for overlapping NUMA groups */
11351                 sds.avg_load = (sds.total_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
11352                                 sds.total_capacity;
11353
11354                 /*
11355                  * Don't pull any tasks if this group is already above the
11356                  * domain average load.
11357                  */
11358                 if (local->avg_load >= sds.avg_load)
11359                         goto out_balanced;
11360
11361                 /*
11362                  * If the busiest group is more loaded, use imbalance_pct to be
11363                  * conservative.
11364                  */
11365                 if (100 * busiest->avg_load <=
11366                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
11367                         goto out_balanced;
11368         }
11369
11370         /*
11371          * Try to move all excess tasks to a sibling domain of the busiest
11372          * group's child domain.
11373          */
11374         if (sds.prefer_sibling && local->group_type == group_has_spare &&
11375             sibling_imbalance(env, &sds, busiest, local) > 1)
11376                 goto force_balance;
11377
11378         if (busiest->group_type != group_overloaded) {
11379                 if (!env->idle) {
11380                         /*
11381                          * If the busiest group is not overloaded (and as a
11382                          * result the local one too) but this CPU is already
11383                          * busy, let another idle CPU try to pull task.
11384                          */
11385                         goto out_balanced;
11386                 }
11387
11388                 if (busiest->group_type == group_smt_balance &&
11389                     smt_vs_nonsmt_groups(sds.local, sds.busiest)) {
11390                         /* Let non SMT CPU pull from SMT CPU sharing with sibling */
11391                         goto force_balance;
11392                 }
11393
11394                 if (busiest->group_weight > 1 &&
11395                     local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)) {
11396                         /*
11397                          * If the busiest group is not overloaded
11398                          * and there is no imbalance between this and busiest
11399                          * group wrt idle CPUs, it is balanced. The imbalance
11400                          * becomes significant if the diff is greater than 1
11401                          * otherwise we might end up to just move the imbalance
11402                          * on another group. Of course this applies only if
11403                          * there is more than 1 CPU per group.
11404                          */
11405                         goto out_balanced;
11406                 }
11407
11408                 if (busiest->sum_h_nr_running == 1) {
11409                         /*
11410                          * busiest doesn't have any tasks waiting to run
11411                          */
11412                         goto out_balanced;
11413                 }
11414         }
11415
11416 force_balance:
11417         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
11418         calculate_imbalance(env, &sds);
11419         return env->imbalance ? sds.busiest : NULL;
11420
11421 out_balanced:
11422         env->imbalance = 0;
11423         return NULL;
11424 }
11425
11426 /*
11427  * sched_balance_find_src_rq - find the busiest runqueue among the CPUs in the group.
11428  */
11429 static struct rq *sched_balance_find_src_rq(struct lb_env *env,
11430                                      struct sched_group *group)
11431 {
11432         struct rq *busiest = NULL, *rq;
11433         unsigned long busiest_util = 0, busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
11434         unsigned int busiest_nr = 0;
11435         int i;
11436
11437         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
11438                 unsigned long capacity, load, util;
11439                 unsigned int nr_running;
11440                 enum fbq_type rt;
11441
11442                 rq = cpu_rq(i);
11443                 rt = fbq_classify_rq(rq);
11444
11445                 /*
11446                  * We classify groups/runqueues into three groups:
11447                  *  - regular: there are !numa tasks
11448                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
11449                  *  - all:     there is no distinction
11450                  *
11451                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
11452                  * ignore those when there's better options.
11453                  *
11454                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
11455                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
11456                  * queue by moving tasks around inside the node.
11457                  *
11458                  * If we cannot move enough load due to this classification
11459                  * the next pass will adjust the group classification and
11460                  * allow migration of more tasks.
11461                  *
11462                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
11463                  */
11464                 if (rt > env->fbq_type)
11465                         continue;
11466
11467                 nr_running = rq->cfs.h_nr_running;
11468                 if (!nr_running)
11469                         continue;
11470
11471                 capacity = capacity_of(i);
11472
11473                 /*
11474                  * For ASYM_CPUCAPACITY domains, don't pick a CPU that could
11475                  * eventually lead to active_balancing high->low capacity.
11476                  * Higher per-CPU capacity is considered better than balancing
11477                  * average load.
11478                  */
11479                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
11480                     !capacity_greater(capacity_of(env->dst_cpu), capacity) &&
11481                     nr_running == 1)
11482                         continue;
11483
11484                 /*
11485                  * Make sure we only pull tasks from a CPU of lower priority
11486                  * when balancing between SMT siblings.
11487                  *
11488                  * If balancing between cores, let lower priority CPUs help
11489                  * SMT cores with more than one busy sibling.
11490                  */
11491                 if (sched_asym(env->sd, i, env->dst_cpu) && nr_running == 1)
11492                         continue;
11493
11494                 switch (env->migration_type) {
11495                 case migrate_load:
11496                         /*
11497                          * When comparing with load imbalance, use cpu_load()
11498                          * which is not scaled with the CPU capacity.
11499                          */
11500                         load = cpu_load(rq);
11501
11502                         if (nr_running == 1 && load > env->imbalance &&
11503                             !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
11504                                 break;
11505
11506                         /*
11507                          * For the load comparisons with the other CPUs,
11508                          * consider the cpu_load() scaled with the CPU
11509                          * capacity, so that the load can be moved away
11510                          * from the CPU that is potentially running at a
11511                          * lower capacity.
11512                          *
11513                          * Thus we're looking for max(load_i / capacity_i),
11514                          * crosswise multiplication to rid ourselves of the
11515                          * division works out to:
11516                          * load_i * capacity_j > load_j * capacity_i;
11517                          * where j is our previous maximum.
11518                          */
11519                         if (load * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
11520                                 busiest_load = load;
11521                                 busiest_capacity = capacity;
11522                                 busiest = rq;
11523                         }
11524                         break;
11525
11526                 case migrate_util:
11527                         util = cpu_util_cfs_boost(i);
11528
11529                         /*
11530                          * Don't try to pull utilization from a CPU with one
11531                          * running task. Whatever its utilization, we will fail
11532                          * detach the task.
11533                          */
11534                         if (nr_running <= 1)
11535                                 continue;
11536
11537                         if (busiest_util < util) {
11538                                 busiest_util = util;
11539                                 busiest = rq;
11540                         }
11541                         break;
11542
11543                 case migrate_task:
11544                         if (busiest_nr < nr_running) {
11545                                 busiest_nr = nr_running;
11546                                 busiest = rq;
11547                         }
11548                         break;
11549
11550                 case migrate_misfit:
11551                         /*
11552                          * For ASYM_CPUCAPACITY domains with misfit tasks we
11553                          * simply seek the "biggest" misfit task.
11554                          */
11555                         if (rq->misfit_task_load > busiest_load) {
11556                                 busiest_load = rq->misfit_task_load;
11557                                 busiest = rq;
11558                         }
11559
11560                         break;
11561
11562                 }
11563         }
11564
11565         return busiest;
11566 }
11567
11568 /*
11569  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
11570  * so long as it is large enough.
11571  */
11572 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
11573
11574 static inline bool
11575 asym_active_balance(struct lb_env *env)
11576 {
11577         /*
11578          * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but lower
11579          * priority CPUs in order to pack all tasks in the highest priority
11580          * CPUs. When done between cores, do it only if the whole core if the
11581          * whole core is idle.
11582          *
11583          * If @env::src_cpu is an SMT core with busy siblings, let
11584          * the lower priority @env::dst_cpu help it. Do not follow
11585          * CPU priority.
11586          */
11587         return env->idle && sched_use_asym_prio(env->sd, env->dst_cpu) &&
11588                (sched_asym_prefer(env->dst_cpu, env->src_cpu) ||
11589                 !sched_use_asym_prio(env->sd, env->src_cpu));
11590 }
11591
11592 static inline bool
11593 imbalanced_active_balance(struct lb_env *env)
11594 {
11595         struct sched_domain *sd = env->sd;
11596
11597         /*
11598          * The imbalanced case includes the case of pinned tasks preventing a fair
11599          * distribution of the load on the system but also the even distribution of the
11600          * threads on a system with spare capacity
11601          */
11602         if ((env->migration_type == migrate_task) &&
11603             (sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2))
11604                 return 1;
11605
11606         return 0;
11607 }
11608
11609 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
11610 {
11611         struct sched_domain *sd = env->sd;
11612
11613         if (asym_active_balance(env))
11614                 return 1;
11615
11616         if (imbalanced_active_balance(env))
11617                 return 1;
11618
11619         /*
11620          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
11621          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
11622          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
11623          * available on dst_cpu.
11624          */
11625         if (env->idle &&
11626             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
11627                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
11628                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
11629                         return 1;
11630         }
11631
11632         if (env->migration_type == migrate_misfit)
11633                 return 1;
11634
11635         return 0;
11636 }
11637
11638 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
11639
11640 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
11641 {
11642         struct cpumask *swb_cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(should_we_balance_tmpmask);
11643         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
11644         int cpu, idle_smt = -1;
11645
11646         /*
11647          * Ensure the balancing environment is consistent; can happen
11648          * when the softirq triggers 'during' hotplug.
11649          */
11650         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, env->cpus))
11651                 return 0;
11652
11653         /*
11654          * In the newly idle case, we will allow all the CPUs
11655          * to do the newly idle load balance.
11656          *
11657          * However, we bail out if we already have tasks or a wakeup pending,
11658          * to optimize wakeup latency.
11659          */
11660         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
11661                 if (env->dst_rq->nr_running > 0 || env->dst_rq->ttwu_pending)
11662                         return 0;
11663                 return 1;
11664         }
11665
11666         cpumask_copy(swb_cpus, group_balance_mask(sg));
11667         /* Try to find first idle CPU */
11668         for_each_cpu_and(cpu, swb_cpus, env->cpus) {
11669                 if (!idle_cpu(cpu))
11670                         continue;
11671
11672                 /*
11673                  * Don't balance to idle SMT in busy core right away when
11674                  * balancing cores, but remember the first idle SMT CPU for
11675                  * later consideration.  Find CPU on an idle core first.
11676                  */
11677                 if (!(env->sd->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY) && !is_core_idle(cpu)) {
11678                         if (idle_smt == -1)
11679                                 idle_smt = cpu;
11680                         /*
11681                          * If the core is not idle, and first SMT sibling which is
11682                          * idle has been found, then its not needed to check other
11683                          * SMT siblings for idleness:
11684                          */
11685 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
11686                         cpumask_andnot(swb_cpus, swb_cpus, cpu_smt_mask(cpu));
11687 #endif
11688                         continue;
11689                 }
11690
11691                 /*
11692                  * Are we the first idle core in a non-SMT domain or higher,
11693                  * or the first idle CPU in a SMT domain?
11694                  */
11695                 return cpu == env->dst_cpu;
11696         }
11697
11698         /* Are we the first idle CPU with busy siblings? */
11699         if (idle_smt != -1)
11700                 return idle_smt == env->dst_cpu;
11701
11702         /* Are we the first CPU of this group ? */
11703         return group_balance_cpu(sg) == env->dst_cpu;
11704 }
11705
11706 /*
11707  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
11708  * tasks if there is an imbalance.
11709  */
11710 static int sched_balance_rq(int this_cpu, struct rq *this_rq,
11711                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
11712                         int *continue_balancing)
11713 {
11714         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
11715         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
11716         struct sched_group *group;
11717         struct rq *busiest;
11718         struct rq_flags rf;
11719         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
11720         struct lb_env env = {
11721                 .sd             = sd,
11722                 .dst_cpu        = this_cpu,
11723                 .dst_rq         = this_rq,
11724                 .dst_grpmask    = group_balance_mask(sd->groups),
11725                 .idle           = idle,
11726                 .loop_break     = SCHED_NR_MIGRATE_BREAK,
11727                 .cpus           = cpus,
11728                 .fbq_type       = all,
11729                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
11730         };
11731
11732         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), cpu_active_mask);
11733
11734         schedstat_inc(sd->lb_count[idle]);
11735
11736 redo:
11737         if (!should_we_balance(&env)) {
11738                 *continue_balancing = 0;
11739                 goto out_balanced;
11740         }
11741
11742         group = sched_balance_find_src_group(&env);
11743         if (!group) {
11744                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyg[idle]);
11745                 goto out_balanced;
11746         }
11747
11748         busiest = sched_balance_find_src_rq(&env, group);
11749         if (!busiest) {
11750                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyq[idle]);
11751                 goto out_balanced;
11752         }
11753
11754         WARN_ON_ONCE(busiest == env.dst_rq);
11755
11756         schedstat_add(sd->lb_imbalance[idle], env.imbalance);
11757
11758         env.src_cpu = busiest->cpu;
11759         env.src_rq = busiest;
11760
11761         ld_moved = 0;
11762         /* Clear this flag as soon as we find a pullable task */
11763         env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
11764         if (busiest->nr_running > 1) {
11765                 /*
11766                  * Attempt to move tasks. If sched_balance_find_src_group has found
11767                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
11768                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
11769                  * correctly treated as an imbalance.
11770                  */
11771                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
11772
11773 more_balance:
11774                 rq_lock_irqsave(busiest, &rf);
11775                 update_rq_clock(busiest);
11776
11777                 /*
11778                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
11779                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
11780                  */
11781                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
11782
11783                 /*
11784                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
11785                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
11786                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
11787                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
11788                  * See task_rq_lock() family for the details.
11789                  */
11790
11791                 rq_unlock(busiest, &rf);
11792
11793                 if (cur_ld_moved) {
11794                         attach_tasks(&env);
11795                         ld_moved += cur_ld_moved;
11796                 }
11797
11798                 local_irq_restore(rf.flags);
11799
11800                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
11801                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
11802                         goto more_balance;
11803                 }
11804
11805                 /*
11806                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
11807                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
11808                  * where they can run. The upper limit on how many times we
11809                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of CPUs in our
11810                  * sched_group.
11811                  *
11812                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
11813                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
11814                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
11815                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
11816                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
11817                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
11818                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
11819                  * given_cpu) causing excess load to be moved to given_cpu.
11820                  * This however should not happen so much in practice and
11821                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
11822                  * excess load moved.
11823                  */
11824                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
11825
11826                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs */
11827                         __cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
11828
11829                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
11830                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
11831                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
11832                         env.loop         = 0;
11833                         env.loop_break   = SCHED_NR_MIGRATE_BREAK;
11834
11835                         /*
11836                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
11837                          * need to continue with same src_cpu.
11838                          */
11839                         goto more_balance;
11840                 }
11841
11842                 /*
11843                  * We failed to reach balance because of affinity.
11844                  */
11845                 if (sd_parent) {
11846                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
11847
11848                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
11849                                 *group_imbalance = 1;
11850                 }
11851
11852                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
11853                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
11854                         __cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
11855                         /*
11856                          * Attempting to continue load balancing at the current
11857                          * sched_domain level only makes sense if there are
11858                          * active CPUs remaining as possible busiest CPUs to
11859                          * pull load from which are not contained within the
11860                          * destination group that is receiving any migrated
11861                          * load.
11862                          */
11863                         if (!cpumask_subset(cpus, env.dst_grpmask)) {
11864                                 env.loop = 0;
11865                                 env.loop_break = SCHED_NR_MIGRATE_BREAK;
11866                                 goto redo;
11867                         }
11868                         goto out_all_pinned;
11869                 }
11870         }
11871
11872         if (!ld_moved) {
11873                 schedstat_inc(sd->lb_failed[idle]);
11874                 /*
11875                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
11876                  * We do not want newidle balance, which can be very
11877                  * frequent, pollute the failure counter causing
11878                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
11879                  *
11880                  * Similarly for migration_misfit which is not related to
11881                  * load/util migration, don't pollute nr_balance_failed.
11882                  */
11883                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE &&
11884                     env.migration_type != migrate_misfit)
11885                         sd->nr_balance_failed++;
11886
11887                 if (need_active_balance(&env)) {
11888                         unsigned long flags;
11889
11890                         raw_spin_rq_lock_irqsave(busiest, flags);
11891
11892                         /*
11893                          * Don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
11894                          * if the curr task on busiest CPU can't be
11895                          * moved to this_cpu:
11896                          */
11897                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu, busiest->curr->cpus_ptr)) {
11898                                 raw_spin_rq_unlock_irqrestore(busiest, flags);
11899                                 goto out_one_pinned;
11900                         }
11901
11902                         /* Record that we found at least one task that could run on this_cpu */
11903                         env.flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
11904
11905                         /*
11906                          * ->active_balance synchronizes accesses to
11907                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
11908                          * only after active load balance is finished.
11909                          */
11910                         if (!busiest->active_balance) {
11911                                 busiest->active_balance = 1;
11912                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
11913                                 active_balance = 1;
11914                         }
11915
11916                         preempt_disable();
11917                         raw_spin_rq_unlock_irqrestore(busiest, flags);
11918                         if (active_balance) {
11919                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
11920                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
11921                                         &busiest->active_balance_work);
11922                         }
11923                         preempt_enable();
11924                 }
11925         } else {
11926                 sd->nr_balance_failed = 0;
11927         }
11928
11929         if (likely(!active_balance) || need_active_balance(&env)) {
11930                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
11931                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
11932         }
11933
11934         goto out;
11935
11936 out_balanced:
11937         /*
11938          * We reach balance although we may have faced some affinity
11939          * constraints. Clear the imbalance flag only if other tasks got
11940          * a chance to move and fix the imbalance.
11941          */
11942         if (sd_parent && !(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
11943                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
11944
11945                 if (*group_imbalance)
11946                         *group_imbalance = 0;
11947         }
11948
11949 out_all_pinned:
11950         /*
11951          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
11952          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
11953          * can try to migrate them.
11954          */
11955         schedstat_inc(sd->lb_balanced[idle]);
11956
11957         sd->nr_balance_failed = 0;
11958
11959 out_one_pinned:
11960         ld_moved = 0;
11961
11962         /*
11963          * sched_balance_newidle() disregards balance intervals, so we could
11964          * repeatedly reach this code, which would lead to balance_interval
11965          * skyrocketing in a short amount of time. Skip the balance_interval
11966          * increase logic to avoid that.
11967          *
11968          * Similarly misfit migration which is not necessarily an indication of
11969          * the system being busy and requires lb to backoff to let it settle
11970          * down.
11971          */
11972         if (env.idle == CPU_NEWLY_IDLE ||
11973             env.migration_type == migrate_misfit)
11974                 goto out;
11975
11976         /* tune up the balancing interval */
11977         if ((env.flags & LBF_ALL_PINNED &&
11978              sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
11979             sd->balance_interval < sd->max_interval)
11980                 sd->balance_interval *= 2;
11981 out:
11982         return ld_moved;
11983 }
11984
11985 static inline unsigned long
11986 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
11987 {
11988         unsigned long interval = sd->balance_interval;
11989
11990         if (cpu_busy)
11991                 interval *= sd->busy_factor;
11992
11993         /* scale ms to jiffies */
11994         interval = msecs_to_jiffies(interval);
11995
11996         /*
11997          * Reduce likelihood of busy balancing at higher domains racing with
11998          * balancing at lower domains by preventing their balancing periods
11999          * from being multiples of each other.
12000          */
12001         if (cpu_busy)
12002                 interval -= 1;
12003
12004         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
12005
12006         return interval;
12007 }
12008
12009 static inline void
12010 update_next_balance(struct sched_domain *sd, unsigned long *next_balance)
12011 {
12012         unsigned long interval, next;
12013
12014         /* used by idle balance, so cpu_busy = 0 */
12015         interval = get_sd_balance_interval(sd, 0);
12016         next = sd->last_balance + interval;
12017
12018         if (time_after(*next_balance, next))
12019                 *next_balance = next;
12020 }
12021
12022 /*
12023  * active_load_balance_cpu_stop is run by the CPU stopper. It pushes
12024  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
12025  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
12026  * avoids physical / logical imbalances.
12027  */
12028 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
12029 {
12030         struct rq *busiest_rq = data;
12031         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
12032         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
12033         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
12034         struct sched_domain *sd;
12035         struct task_struct *p = NULL;
12036         struct rq_flags rf;
12037
12038         rq_lock_irq(busiest_rq, &rf);
12039         /*
12040          * Between queueing the stop-work and running it is a hole in which
12041          * CPUs can become inactive. We should not move tasks from or to
12042          * inactive CPUs.
12043          */
12044         if (!cpu_active(busiest_cpu) || !cpu_active(target_cpu))
12045                 goto out_unlock;
12046
12047         /* Make sure the requested CPU hasn't gone down in the meantime: */
12048         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
12049                      !busiest_rq->active_balance))
12050                 goto out_unlock;
12051
12052         /* Is there any task to move? */
12053         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
12054                 goto out_unlock;
12055
12056         /*
12057          * This condition is "impossible", if it occurs
12058          * we need to fix it. Originally reported by
12059          * Bjorn Helgaas on a 128-CPU setup.
12060          */
12061         WARN_ON_ONCE(busiest_rq == target_rq);
12062
12063         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
12064         rcu_read_lock();
12065         for_each_domain(target_cpu, sd) {
12066                 if (cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
12067                         break;
12068         }
12069
12070         if (likely(sd)) {
12071                 struct lb_env env = {
12072                         .sd             = sd,
12073                         .dst_cpu        = target_cpu,
12074                         .dst_rq         = target_rq,
12075                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
12076                         .src_rq         = busiest_rq,
12077                         .idle           = CPU_IDLE,
12078                         .flags          = LBF_ACTIVE_LB,
12079                 };
12080
12081                 schedstat_inc(sd->alb_count);
12082                 update_rq_clock(busiest_rq);
12083
12084                 p = detach_one_task(&env);
12085                 if (p) {
12086                         schedstat_inc(sd->alb_pushed);
12087                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
12088                         sd->nr_balance_failed = 0;
12089                 } else {
12090                         schedstat_inc(sd->alb_failed);
12091                 }
12092         }
12093         rcu_read_unlock();
12094 out_unlock:
12095         busiest_rq->active_balance = 0;
12096         rq_unlock(busiest_rq, &rf);
12097
12098         if (p)
12099                 attach_one_task(target_rq, p);
12100
12101         local_irq_enable();
12102
12103         return 0;
12104 }
12105
12106 /*
12107  * This flag serializes load-balancing passes over large domains
12108  * (above the NODE topology level) - only one load-balancing instance
12109  * may run at a time, to reduce overhead on very large systems with
12110  * lots of CPUs and large NUMA distances.
12111  *
12112  * - Note that load-balancing passes triggered while another one
12113  *   is executing are skipped and not re-tried.
12114  *
12115  * - Also note that this does not serialize rebalance_domains()
12116  *   execution, as non-SD_SERIALIZE domains will still be
12117  *   load-balanced in parallel.
12118  */
12119 static atomic_t sched_balance_running = ATOMIC_INIT(0);
12120
12121 /*
12122  * Scale the max sched_balance_rq interval with the number of CPUs in the system.
12123  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
12124  */
12125 void update_max_interval(void)
12126 {
12127         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
12128 }
12129
12130 static inline bool update_newidle_cost(struct sched_domain *sd, u64 cost)
12131 {
12132         if (cost > sd->max_newidle_lb_cost) {
12133                 /*
12134                  * Track max cost of a domain to make sure to not delay the
12135                  * next wakeup on the CPU.
12136                  */
12137                 sd->max_newidle_lb_cost = cost;
12138                 sd->last_decay_max_lb_cost = jiffies;
12139         } else if (time_after(jiffies, sd->last_decay_max_lb_cost + HZ)) {
12140                 /*
12141                  * Decay the newidle max times by ~1% per second to ensure that
12142                  * it is not outdated and the current max cost is actually
12143                  * shorter.
12144                  */
12145                 sd->max_newidle_lb_cost = (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
12146                 sd->last_decay_max_lb_cost = jiffies;
12147
12148                 return true;
12149         }
12150
12151         return false;
12152 }
12153
12154 /*
12155  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
12156  * and initiates a balancing operation if so.
12157  *
12158  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
12159  */
12160 static void sched_balance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
12161 {
12162         int continue_balancing = 1;
12163         int cpu = rq->cpu;
12164         int busy = idle != CPU_IDLE && !sched_idle_cpu(cpu);
12165         unsigned long interval;
12166         struct sched_domain *sd;
12167         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
12168         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
12169         int update_next_balance = 0;
12170         int need_serialize, need_decay = 0;
12171         u64 max_cost = 0;
12172
12173         rcu_read_lock();
12174         for_each_domain(cpu, sd) {
12175                 /*
12176                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
12177                  * visit to all the domains.
12178                  */
12179                 need_decay = update_newidle_cost(sd, 0);
12180                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
12181
12182                 /*
12183                  * Stop the load balance at this level. There is another
12184                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
12185                  * actively.
12186                  */
12187                 if (!continue_balancing) {
12188                         if (need_decay)
12189                                 continue;
12190                         break;
12191                 }
12192
12193                 interval = get_sd_balance_interval(sd, busy);
12194
12195                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
12196                 if (need_serialize) {
12197                         if (atomic_cmpxchg_acquire(&sched_balance_running, 0, 1))
12198                                 goto out;
12199                 }
12200
12201                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
12202                         if (sched_balance_rq(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
12203                                 /*
12204                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
12205                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
12206                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
12207                                  */
12208                                 idle = idle_cpu(cpu);
12209                                 busy = !idle && !sched_idle_cpu(cpu);
12210                         }
12211                         sd->last_balance = jiffies;
12212                         interval = get_sd_balance_interval(sd, busy);
12213                 }
12214                 if (need_serialize)
12215                         atomic_set_release(&sched_balance_running, 0);
12216 out:
12217                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
12218                         next_balance = sd->last_balance + interval;
12219                         update_next_balance = 1;
12220                 }
12221         }
12222         if (need_decay) {
12223                 /*
12224                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
12225                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
12226                  */
12227                 rq->max_idle_balance_cost =
12228                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
12229         }
12230         rcu_read_unlock();
12231
12232         /*
12233          * next_balance will be updated only when there is a need.
12234          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
12235          * updated.
12236          */
12237         if (likely(update_next_balance))
12238                 rq->next_balance = next_balance;
12239
12240 }
12241
12242 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
12243 {
12244         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
12245 }
12246
12247 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
12248 /*
12249  * NOHZ idle load balancing (ILB) details:
12250  *
12251  * - When one of the busy CPUs notices that there may be an idle rebalancing
12252  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
12253  *   load balancing for all the idle CPUs.
12254  *
12255  * - HK_TYPE_MISC CPUs are used for this task, because HK_TYPE_SCHED is not set
12256  *   anywhere yet.
12257  */
12258 static inline int find_new_ilb(void)
12259 {
12260         const struct cpumask *hk_mask;
12261         int ilb_cpu;
12262
12263         hk_mask = housekeeping_cpumask(HK_TYPE_MISC);
12264
12265         for_each_cpu_and(ilb_cpu, nohz.idle_cpus_mask, hk_mask) {
12266
12267                 if (ilb_cpu == smp_processor_id())
12268                         continue;
12269
12270                 if (idle_cpu(ilb_cpu))
12271                         return ilb_cpu;
12272         }
12273
12274         return -1;
12275 }
12276
12277 /*
12278  * Kick a CPU to do the NOHZ balancing, if it is time for it, via a cross-CPU
12279  * SMP function call (IPI).
12280  *
12281  * We pick the first idle CPU in the HK_TYPE_MISC housekeeping set (if there is one).
12282  */
12283 static void kick_ilb(unsigned int flags)
12284 {
12285         int ilb_cpu;
12286
12287         /*
12288          * Increase nohz.next_balance only when if full ilb is triggered but
12289          * not if we only update stats.
12290          */
12291         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
12292                 nohz.next_balance = jiffies+1;
12293
12294         ilb_cpu = find_new_ilb();
12295         if (ilb_cpu < 0)
12296                 return;
12297
12298         /*
12299          * Don't bother if no new NOHZ balance work items for ilb_cpu,
12300          * i.e. all bits in flags are already set in ilb_cpu.
12301          */
12302         if ((atomic_read(nohz_flags(ilb_cpu)) & flags) == flags)
12303                 return;
12304
12305         /*
12306          * Access to rq::nohz_csd is serialized by NOHZ_KICK_MASK; he who sets
12307          * the first flag owns it; cleared by nohz_csd_func().
12308          */
12309         flags = atomic_fetch_or(flags, nohz_flags(ilb_cpu));
12310         if (flags & NOHZ_KICK_MASK)
12311                 return;
12312
12313         /*
12314          * This way we generate an IPI on the target CPU which
12315          * is idle, and the softirq performing NOHZ idle load balancing
12316          * will be run before returning from the IPI.
12317          */
12318         smp_call_function_single_async(ilb_cpu, &cpu_rq(ilb_cpu)->nohz_csd);
12319 }
12320
12321 /*
12322  * Current decision point for kicking the idle load balancer in the presence
12323  * of idle CPUs in the system.
12324  */
12325 static void nohz_balancer_kick(struct rq *rq)
12326 {
12327         unsigned long now = jiffies;
12328         struct sched_domain_shared *sds;
12329         struct sched_domain *sd;
12330         int nr_busy, i, cpu = rq->cpu;
12331         unsigned int flags = 0;
12332
12333         if (unlikely(rq->idle_balance))
12334                 return;
12335
12336         /*
12337          * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
12338          * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
12339          */
12340         nohz_balance_exit_idle(rq);
12341
12342         /*
12343          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
12344          * balancing:
12345          */
12346         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
12347                 return;
12348
12349         if (READ_ONCE(nohz.has_blocked) &&
12350             time_after(now, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
12351                 flags = NOHZ_STATS_KICK;
12352
12353         if (time_before(now, nohz.next_balance))
12354                 goto out;
12355
12356         if (rq->nr_running >= 2) {
12357                 flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
12358                 goto out;
12359         }
12360
12361         rcu_read_lock();
12362
12363         sd = rcu_dereference(rq->sd);
12364         if (sd) {
12365                 /*
12366                  * If there's a runnable CFS task and the current CPU has reduced
12367                  * capacity, kick the ILB to see if there's a better CPU to run on:
12368                  */
12369                 if (rq->cfs.h_nr_running >= 1 && check_cpu_capacity(rq, sd)) {
12370                         flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
12371                         goto unlock;
12372                 }
12373         }
12374
12375         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_packing, cpu));
12376         if (sd) {
12377                 /*
12378                  * When ASYM_PACKING; see if there's a more preferred CPU
12379                  * currently idle; in which case, kick the ILB to move tasks
12380                  * around.
12381                  *
12382                  * When balancing between cores, all the SMT siblings of the
12383                  * preferred CPU must be idle.
12384                  */
12385                 for_each_cpu_and(i, sched_domain_span(sd), nohz.idle_cpus_mask) {
12386                         if (sched_asym(sd, i, cpu)) {
12387                                 flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
12388                                 goto unlock;
12389                         }
12390                 }
12391         }
12392
12393         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_cpucapacity, cpu));
12394         if (sd) {
12395                 /*
12396                  * When ASYM_CPUCAPACITY; see if there's a higher capacity CPU
12397                  * to run the misfit task on.
12398                  */
12399                 if (check_misfit_status(rq)) {
12400                         flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
12401                         goto unlock;
12402                 }
12403
12404                 /*
12405                  * For asymmetric systems, we do not want to nicely balance
12406                  * cache use, instead we want to embrace asymmetry and only
12407                  * ensure tasks have enough CPU capacity.
12408                  *
12409                  * Skip the LLC logic because it's not relevant in that case.
12410                  */
12411                 goto unlock;
12412         }
12413
12414         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
12415         if (sds) {
12416                 /*
12417                  * If there is an imbalance between LLC domains (IOW we could
12418                  * increase the overall cache utilization), we need a less-loaded LLC
12419                  * domain to pull some load from. Likewise, we may need to spread
12420                  * load within the current LLC domain (e.g. packed SMT cores but
12421                  * other CPUs are idle). We can't really know from here how busy
12422                  * the others are - so just get a NOHZ balance going if it looks
12423                  * like this LLC domain has tasks we could move.
12424                  */
12425                 nr_busy = atomic_read(&sds->nr_busy_cpus);
12426                 if (nr_busy > 1) {
12427                         flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
12428                         goto unlock;
12429                 }
12430         }
12431 unlock:
12432         rcu_read_unlock();
12433 out:
12434         if (READ_ONCE(nohz.needs_update))
12435                 flags |= NOHZ_NEXT_KICK;
12436
12437         if (flags)
12438                 kick_ilb(flags);
12439 }
12440
12441 static void set_cpu_sd_state_busy(int cpu)
12442 {
12443         struct sched_domain *sd;
12444
12445         rcu_read_lock();
12446         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
12447
12448         if (!sd || !sd->nohz_idle)
12449                 goto unlock;
12450         sd->nohz_idle = 0;
12451
12452         atomic_inc(&sd->shared->nr_busy_cpus);
12453 unlock:
12454         rcu_read_unlock();
12455 }
12456
12457 void nohz_balance_exit_idle(struct rq *rq)
12458 {
12459         SCHED_WARN_ON(rq != this_rq());
12460
12461         if (likely(!rq->nohz_tick_stopped))
12462                 return;
12463
12464         rq->nohz_tick_stopped = 0;
12465         cpumask_clear_cpu(rq->cpu, nohz.idle_cpus_mask);
12466         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
12467
12468         set_cpu_sd_state_busy(rq->cpu);
12469 }
12470
12471 static void set_cpu_sd_state_idle(int cpu)
12472 {
12473         struct sched_domain *sd;
12474
12475         rcu_read_lock();
12476         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
12477
12478         if (!sd || sd->nohz_idle)
12479                 goto unlock;
12480         sd->nohz_idle = 1;
12481
12482         atomic_dec(&sd->shared->nr_busy_cpus);
12483 unlock:
12484         rcu_read_unlock();
12485 }
12486
12487 /*
12488  * This routine will record that the CPU is going idle with tick stopped.
12489  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
12490  */
12491 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
12492 {
12493         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
12494
12495         SCHED_WARN_ON(cpu != smp_processor_id());
12496
12497         /* If this CPU is going down, then nothing needs to be done: */
12498         if (!cpu_active(cpu))
12499                 return;
12500
12501         /* Spare idle load balancing on CPUs that don't want to be disturbed: */
12502         if (!housekeeping_cpu(cpu, HK_TYPE_SCHED))
12503                 return;
12504
12505         /*
12506          * Can be set safely without rq->lock held
12507          * If a clear happens, it will have evaluated last additions because
12508          * rq->lock is held during the check and the clear
12509          */
12510         rq->has_blocked_load = 1;
12511
12512         /*
12513          * The tick is still stopped but load could have been added in the
12514          * meantime. We set the nohz.has_blocked flag to trig a check of the
12515          * *_avg. The CPU is already part of nohz.idle_cpus_mask so the clear
12516          * of nohz.has_blocked can only happen after checking the new load
12517          */
12518         if (rq->nohz_tick_stopped)
12519                 goto out;
12520
12521         /* If we're a completely isolated CPU, we don't play: */
12522         if (on_null_domain(rq))
12523                 return;
12524
12525         rq->nohz_tick_stopped = 1;
12526
12527         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
12528         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
12529
12530         /*
12531          * Ensures that if nohz_idle_balance() fails to observe our
12532          * @idle_cpus_mask store, it must observe the @has_blocked
12533          * and @needs_update stores.
12534          */
12535         smp_mb__after_atomic();
12536
12537         set_cpu_sd_state_idle(cpu);
12538
12539         WRITE_ONCE(nohz.needs_update, 1);
12540 out:
12541         /*
12542          * Each time a cpu enter idle, we assume that it has blocked load and
12543          * enable the periodic update of the load of idle CPUs
12544          */
12545         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
12546 }
12547
12548 static bool update_nohz_stats(struct rq *rq)
12549 {
12550         unsigned int cpu = rq->cpu;
12551
12552         if (!rq->has_blocked_load)
12553                 return false;
12554
12555         if (!cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))
12556                 return false;
12557
12558         if (!time_after(jiffies, READ_ONCE(rq->last_blocked_load_update_tick)))
12559                 return true;
12560
12561         sched_balance_update_blocked_averages(cpu);
12562
12563         return rq->has_blocked_load;
12564 }
12565
12566 /*
12567  * Internal function that runs load balance for all idle CPUs. The load balance
12568  * can be a simple update of blocked load or a complete load balance with
12569  * tasks movement depending of flags.
12570  */
12571 static void _nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, unsigned int flags)
12572 {
12573         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
12574         unsigned long now = jiffies;
12575         unsigned long next_balance = now + 60*HZ;
12576         bool has_blocked_load = false;
12577         int update_next_balance = 0;
12578         int this_cpu = this_rq->cpu;
12579         int balance_cpu;
12580         struct rq *rq;
12581
12582         SCHED_WARN_ON((flags & NOHZ_KICK_MASK) == NOHZ_BALANCE_KICK);
12583
12584         /*
12585          * We assume there will be no idle load after this update and clear
12586          * the has_blocked flag. If a cpu enters idle in the mean time, it will
12587          * set the has_blocked flag and trigger another update of idle load.
12588          * Because a cpu that becomes idle, is added to idle_cpus_mask before
12589          * setting the flag, we are sure to not clear the state and not
12590          * check the load of an idle cpu.
12591          *
12592          * Same applies to idle_cpus_mask vs needs_update.
12593          */
12594         if (flags & NOHZ_STATS_KICK)
12595                 WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 0);
12596         if (flags & NOHZ_NEXT_KICK)
12597                 WRITE_ONCE(nohz.needs_update, 0);
12598
12599         /*
12600          * Ensures that if we miss the CPU, we must see the has_blocked
12601          * store from nohz_balance_enter_idle().
12602          */
12603         smp_mb();
12604
12605         /*
12606          * Start with the next CPU after this_cpu so we will end with this_cpu and let a
12607          * chance for other idle cpu to pull load.
12608          */
12609         for_each_cpu_wrap(balance_cpu,  nohz.idle_cpus_mask, this_cpu+1) {
12610                 if (!idle_cpu(balance_cpu))
12611                         continue;
12612
12613                 /*
12614                  * If this CPU gets work to do, stop the load balancing
12615                  * work being done for other CPUs. Next load
12616                  * balancing owner will pick it up.
12617                  */
12618                 if (!idle_cpu(this_cpu) && need_resched()) {
12619                         if (flags & NOHZ_STATS_KICK)
12620                                 has_blocked_load = true;
12621                         if (flags & NOHZ_NEXT_KICK)
12622                                 WRITE_ONCE(nohz.needs_update, 1);
12623                         goto abort;
12624                 }
12625
12626                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
12627
12628                 if (flags & NOHZ_STATS_KICK)
12629                         has_blocked_load |= update_nohz_stats(rq);
12630
12631                 /*
12632                  * If time for next balance is due,
12633                  * do the balance.
12634                  */
12635                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
12636                         struct rq_flags rf;
12637
12638                         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
12639                         update_rq_clock(rq);
12640                         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
12641
12642                         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
12643                                 sched_balance_domains(rq, CPU_IDLE);
12644                 }
12645
12646                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
12647                         next_balance = rq->next_balance;
12648                         update_next_balance = 1;
12649                 }
12650         }
12651
12652         /*
12653          * next_balance will be updated only when there is a need.
12654          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
12655          * updated.
12656          */
12657         if (likely(update_next_balance))
12658                 nohz.next_balance = next_balance;
12659
12660         if (flags & NOHZ_STATS_KICK)
12661                 WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
12662                            now + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
12663
12664 abort:
12665         /* There is still blocked load, enable periodic update */
12666         if (has_blocked_load)
12667                 WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
12668 }
12669
12670 /*
12671  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
12672  * rebalancing for all the CPUs for whom scheduler ticks are stopped.
12673  */
12674 static bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
12675 {
12676         unsigned int flags = this_rq->nohz_idle_balance;
12677
12678         if (!flags)
12679                 return false;
12680
12681         this_rq->nohz_idle_balance = 0;
12682
12683         if (idle != CPU_IDLE)
12684                 return false;
12685
12686         _nohz_idle_balance(this_rq, flags);
12687
12688         return true;
12689 }
12690
12691 /*
12692  * Check if we need to directly run the ILB for updating blocked load before
12693  * entering idle state. Here we run ILB directly without issuing IPIs.
12694  *
12695  * Note that when this function is called, the tick may not yet be stopped on
12696  * this CPU yet. nohz.idle_cpus_mask is updated only when tick is stopped and
12697  * cleared on the next busy tick. In other words, nohz.idle_cpus_mask updates
12698  * don't align with CPUs enter/exit idle to avoid bottlenecks due to high idle
12699  * entry/exit rate (usec). So it is possible that _nohz_idle_balance() is
12700  * called from this function on (this) CPU that's not yet in the mask. That's
12701  * OK because the goal of nohz_run_idle_balance() is to run ILB only for
12702  * updating the blocked load of already idle CPUs without waking up one of
12703  * those idle CPUs and outside the preempt disable / IRQ off phase of the local
12704  * cpu about to enter idle, because it can take a long time.
12705  */
12706 void nohz_run_idle_balance(int cpu)
12707 {
12708         unsigned int flags;
12709
12710         flags = atomic_fetch_andnot(NOHZ_NEWILB_KICK, nohz_flags(cpu));
12711
12712         /*
12713          * Update the blocked load only if no SCHED_SOFTIRQ is about to happen
12714          * (i.e. NOHZ_STATS_KICK set) and will do the same.
12715          */
12716         if ((flags == NOHZ_NEWILB_KICK) && !need_resched())
12717                 _nohz_idle_balance(cpu_rq(cpu), NOHZ_STATS_KICK);
12718 }
12719
12720 static void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq)
12721 {
12722         int this_cpu = this_rq->cpu;
12723
12724         /*
12725          * This CPU doesn't want to be disturbed by scheduler
12726          * housekeeping
12727          */
12728         if (!housekeeping_cpu(this_cpu, HK_TYPE_SCHED))
12729                 return;
12730
12731         /* Will wake up very soon. No time for doing anything else*/
12732         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost)
12733                 return;
12734
12735         /* Don't need to update blocked load of idle CPUs*/
12736         if (!READ_ONCE(nohz.has_blocked) ||
12737             time_before(jiffies, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
12738                 return;
12739
12740         /*
12741          * Set the need to trigger ILB in order to update blocked load
12742          * before entering idle state.
12743          */
12744         atomic_or(NOHZ_NEWILB_KICK, nohz_flags(this_cpu));
12745 }
12746
12747 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
12748 static inline void nohz_balancer_kick(struct rq *rq) { }
12749
12750 static inline bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
12751 {
12752         return false;
12753 }
12754
12755 static inline void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq) { }
12756 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
12757
12758 /*
12759  * sched_balance_newidle is called by schedule() if this_cpu is about to become
12760  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
12761  *
12762  * Returns:
12763  *   < 0 - we released the lock and there are !fair tasks present
12764  *     0 - failed, no new tasks
12765  *   > 0 - success, new (fair) tasks present
12766  */
12767 static int sched_balance_newidle(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf)
12768 {
12769         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
12770         int this_cpu = this_rq->cpu;
12771         int continue_balancing = 1;
12772         u64 t0, t1, curr_cost = 0;
12773         struct sched_domain *sd;
12774         int pulled_task = 0;
12775
12776         update_misfit_status(NULL, this_rq);
12777
12778         /*
12779          * There is a task waiting to run. No need to search for one.
12780          * Return 0; the task will be enqueued when switching to idle.
12781          */
12782         if (this_rq->ttwu_pending)
12783                 return 0;
12784
12785         /*
12786          * We must set idle_stamp _before_ calling sched_balance_rq()
12787          * for CPU_NEWLY_IDLE, such that we measure the this duration
12788          * as idle time.
12789          */
12790         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
12791
12792         /*
12793          * Do not pull tasks towards !active CPUs...
12794          */
12795         if (!cpu_active(this_cpu))
12796                 return 0;
12797
12798         /*
12799          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
12800          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
12801          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
12802          * re-start the picking loop.
12803          */
12804         rq_unpin_lock(this_rq, rf);
12805
12806         rcu_read_lock();
12807         sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
12808
12809         if (!get_rd_overloaded(this_rq->rd) ||
12810             (sd && this_rq->avg_idle < sd->max_newidle_lb_cost)) {
12811
12812                 if (sd)
12813                         update_next_balance(sd, &next_balance);
12814                 rcu_read_unlock();
12815
12816                 goto out;
12817         }
12818         rcu_read_unlock();
12819
12820         raw_spin_rq_unlock(this_rq);
12821
12822         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
12823         sched_balance_update_blocked_averages(this_cpu);
12824
12825         rcu_read_lock();
12826         for_each_domain(this_cpu, sd) {
12827                 u64 domain_cost;
12828
12829                 update_next_balance(sd, &next_balance);
12830
12831                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost)
12832                         break;
12833
12834                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
12835
12836                         pulled_task = sched_balance_rq(this_cpu, this_rq,
12837                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
12838                                                    &continue_balancing);
12839
12840                         t1 = sched_clock_cpu(this_cpu);
12841                         domain_cost = t1 - t0;
12842                         update_newidle_cost(sd, domain_cost);
12843
12844                         curr_cost += domain_cost;
12845                         t0 = t1;
12846                 }
12847
12848                 /*
12849                  * Stop searching for tasks to pull if there are
12850                  * now runnable tasks on this rq.
12851                  */
12852                 if (pulled_task || !continue_balancing)
12853                         break;
12854         }
12855         rcu_read_unlock();
12856
12857         raw_spin_rq_lock(this_rq);
12858
12859         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
12860                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
12861
12862         /*
12863          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
12864          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
12865          * pretend we pulled a task.
12866          */
12867         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
12868                 pulled_task = 1;
12869
12870         /* Is there a task of a high priority class? */
12871         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
12872                 pulled_task = -1;
12873
12874 out:
12875         /* Move the next balance forward */
12876         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
12877                 this_rq->next_balance = next_balance;
12878
12879         if (pulled_task)
12880                 this_rq->idle_stamp = 0;
12881         else
12882                 nohz_newidle_balance(this_rq);
12883
12884         rq_repin_lock(this_rq, rf);
12885
12886         return pulled_task;
12887 }
12888
12889 /*
12890  * This softirq handler is triggered via SCHED_SOFTIRQ from two places:
12891  *
12892  * - directly from the local scheduler_tick() for periodic load balancing
12893  *
12894  * - indirectly from a remote scheduler_tick() for NOHZ idle balancing
12895  *   through the SMP cross-call nohz_csd_func()
12896  */
12897 static __latent_entropy void sched_balance_softirq(void)
12898 {
12899         struct rq *this_rq = this_rq();
12900         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance;
12901         /*
12902          * If this CPU has a pending NOHZ_BALANCE_KICK, then do the
12903          * balancing on behalf of the other idle CPUs whose ticks are
12904          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* sched_balance_domains to
12905          * give the idle CPUs a chance to load balance. Else we may
12906          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
12907          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
12908          */
12909         if (nohz_idle_balance(this_rq, idle))
12910                 return;
12911
12912         /* normal load balance */
12913         sched_balance_update_blocked_averages(this_rq->cpu);
12914         sched_balance_domains(this_rq, idle);
12915 }
12916
12917 /*
12918  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
12919  */
12920 void sched_balance_trigger(struct rq *rq)
12921 {
12922         /*
12923          * Don't need to rebalance while attached to NULL domain or
12924          * runqueue CPU is not active
12925          */
12926         if (unlikely(on_null_domain(rq) || !cpu_active(cpu_of(rq))))
12927                 return;
12928
12929         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
12930                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
12931
12932         nohz_balancer_kick(rq);
12933 }
12934
12935 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
12936 {
12937         update_sysctl();
12938
12939         update_runtime_enabled(rq);
12940 }
12941
12942 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
12943 {
12944         update_sysctl();
12945
12946         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
12947         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
12948
12949         /* Ensure that we remove rq contribution to group share: */
12950         clear_tg_offline_cfs_rqs(rq);
12951 }
12952
12953 #endif /* CONFIG_SMP */
12954
12955 #ifdef CONFIG_SCHED_CORE
12956 static inline bool
12957 __entity_slice_used(struct sched_entity *se, int min_nr_tasks)
12958 {
12959         u64 rtime = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
12960         u64 slice = se->slice;
12961
12962         return (rtime * min_nr_tasks > slice);
12963 }
12964
12965 #define MIN_NR_TASKS_DURING_FORCEIDLE   2
12966 static inline void task_tick_core(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
12967 {
12968         if (!sched_core_enabled(rq))
12969                 return;
12970
12971         /*
12972          * If runqueue has only one task which used up its slice and
12973          * if the sibling is forced idle, then trigger schedule to
12974          * give forced idle task a chance.
12975          *
12976          * sched_slice() considers only this active rq and it gets the
12977          * whole slice. But during force idle, we have siblings acting
12978          * like a single runqueue and hence we need to consider runnable
12979          * tasks on this CPU and the forced idle CPU. Ideally, we should
12980          * go through the forced idle rq, but that would be a perf hit.
12981          * We can assume that the forced idle CPU has at least
12982          * MIN_NR_TASKS_DURING_FORCEIDLE - 1 tasks and use that to check
12983          * if we need to give up the CPU.
12984          */
12985         if (rq->core->core_forceidle_count && rq->cfs.nr_running == 1 &&
12986             __entity_slice_used(&curr->se, MIN_NR_TASKS_DURING_FORCEIDLE))
12987                 resched_curr(rq);
12988 }
12989
12990 /*
12991  * se_fi_update - Update the cfs_rq->min_vruntime_fi in a CFS hierarchy if needed.
12992  */
12993 static void se_fi_update(const struct sched_entity *se, unsigned int fi_seq,
12994                          bool forceidle)
12995 {
12996         for_each_sched_entity(se) {
12997                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
12998
12999                 if (forceidle) {
13000                         if (cfs_rq->forceidle_seq == fi_seq)
13001                                 break;
13002                         cfs_rq->forceidle_seq = fi_seq;
13003                 }
13004
13005                 cfs_rq->min_vruntime_fi = cfs_rq->min_vruntime;
13006         }
13007 }
13008
13009 void task_vruntime_update(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool in_fi)
13010 {
13011         struct sched_entity *se = &p->se;
13012
13013         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
13014                 return;
13015
13016         se_fi_update(se, rq->core->core_forceidle_seq, in_fi);
13017 }
13018
13019 bool cfs_prio_less(const struct task_struct *a, const struct task_struct *b,
13020                         bool in_fi)
13021 {
13022         struct rq *rq = task_rq(a);
13023         const struct sched_entity *sea = &a->se;
13024         const struct sched_entity *seb = &b->se;
13025         struct cfs_rq *cfs_rqa;
13026         struct cfs_rq *cfs_rqb;
13027         s64 delta;
13028
13029         SCHED_WARN_ON(task_rq(b)->core != rq->core);
13030
13031 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
13032         /*
13033          * Find an se in the hierarchy for tasks a and b, such that the se's
13034          * are immediate siblings.
13035          */
13036         while (sea->cfs_rq->tg != seb->cfs_rq->tg) {
13037                 int sea_depth = sea->depth;
13038                 int seb_depth = seb->depth;
13039
13040                 if (sea_depth >= seb_depth)
13041                         sea = parent_entity(sea);
13042                 if (sea_depth <= seb_depth)
13043                         seb = parent_entity(seb);
13044         }
13045
13046         se_fi_update(sea, rq->core->core_forceidle_seq, in_fi);
13047         se_fi_update(seb, rq->core->core_forceidle_seq, in_fi);
13048
13049         cfs_rqa = sea->cfs_rq;
13050         cfs_rqb = seb->cfs_rq;
13051 #else
13052         cfs_rqa = &task_rq(a)->cfs;
13053         cfs_rqb = &task_rq(b)->cfs;
13054 #endif
13055
13056         /*
13057          * Find delta after normalizing se's vruntime with its cfs_rq's
13058          * min_vruntime_fi, which would have been updated in prior calls
13059          * to se_fi_update().
13060          */
13061         delta = (s64)(sea->vruntime - seb->vruntime) +
13062                 (s64)(cfs_rqb->min_vruntime_fi - cfs_rqa->min_vruntime_fi);
13063
13064         return delta > 0;
13065 }
13066
13067 static int task_is_throttled_fair(struct task_struct *p, int cpu)
13068 {
13069         struct cfs_rq *cfs_rq;
13070
13071 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
13072         cfs_rq = task_group(p)->cfs_rq[cpu];
13073 #else
13074         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
13075 #endif
13076         return throttled_hierarchy(cfs_rq);
13077 }
13078 #else
13079 static inline void task_tick_core(struct rq *rq, struct task_struct *curr) {}
13080 #endif
13081
13082 /*
13083  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class.
13084  *
13085  * NOTE: This function can be called remotely by the tick offload that
13086  * goes along full dynticks. Therefore no local assumption can be made
13087  * and everything must be accessed through the @rq and @curr passed in
13088  * parameters.
13089  */
13090 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
13091 {
13092         struct cfs_rq *cfs_rq;
13093         struct sched_entity *se = &curr->se;
13094
13095         for_each_sched_entity(se) {
13096                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
13097                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
13098         }
13099
13100         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
13101                 task_tick_numa(rq, curr);
13102
13103         update_misfit_status(curr, rq);
13104         check_update_overutilized_status(task_rq(curr));
13105
13106         task_tick_core(rq, curr);
13107 }
13108
13109 /*
13110  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
13111  *  - child not yet on the tasklist
13112  *  - preemption disabled
13113  */
13114 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
13115 {
13116         set_task_max_allowed_capacity(p);
13117 }
13118
13119 /*
13120  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
13121  * the current task.
13122  */
13123 static void
13124 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
13125 {
13126         if (!task_on_rq_queued(p))
13127                 return;
13128
13129         if (rq->cfs.nr_running == 1)
13130                 return;
13131
13132         /*
13133          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
13134          * our priority decreased, or if we are not currently running on
13135          * this runqueue and our priority is higher than the current's
13136          */
13137         if (task_current_donor(rq, p)) {
13138                 if (p->prio > oldprio)
13139                         resched_curr(rq);
13140         } else
13141                 wakeup_preempt(rq, p, 0);
13142 }
13143
13144 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
13145 /*
13146  * Propagate the changes of the sched_entity across the tg tree to make it
13147  * visible to the root
13148  */
13149 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
13150 {
13151         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
13152
13153         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
13154                 return;
13155
13156         if (!throttled_hierarchy(cfs_rq))
13157                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
13158
13159         /* Start to propagate at parent */
13160         se = se->parent;
13161
13162         for_each_sched_entity(se) {
13163                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
13164
13165                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
13166
13167                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
13168                         break;
13169
13170                 if (!throttled_hierarchy(cfs_rq))
13171                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
13172         }
13173 }
13174 #else
13175 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se) { }
13176 #endif
13177
13178 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
13179 {
13180         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
13181
13182 #ifdef CONFIG_SMP
13183         /*
13184          * In case the task sched_avg hasn't been attached:
13185          * - A forked task which hasn't been woken up by wake_up_new_task().
13186          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() but is
13187          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
13188          */
13189         if (!se->avg.last_update_time)
13190                 return;
13191 #endif
13192
13193         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
13194         update_load_avg(cfs_rq, se, 0);
13195         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
13196         update_tg_load_avg(cfs_rq);
13197         propagate_entity_cfs_rq(se);
13198 }
13199
13200 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
13201 {
13202         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
13203
13204         /* Synchronize entity with its cfs_rq */
13205         update_load_avg(cfs_rq, se, sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD) ? 0 : SKIP_AGE_LOAD);
13206         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
13207         update_tg_load_avg(cfs_rq);
13208         propagate_entity_cfs_rq(se);
13209 }
13210
13211 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
13212 {
13213         struct sched_entity *se = &p->se;
13214
13215         detach_entity_cfs_rq(se);
13216 }
13217
13218 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
13219 {
13220         struct sched_entity *se = &p->se;
13221
13222         attach_entity_cfs_rq(se);
13223 }
13224
13225 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
13226 {
13227         detach_task_cfs_rq(p);
13228 }
13229
13230 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
13231 {
13232         SCHED_WARN_ON(p->se.sched_delayed);
13233
13234         attach_task_cfs_rq(p);
13235
13236         set_task_max_allowed_capacity(p);
13237
13238         if (task_on_rq_queued(p)) {
13239                 /*
13240                  * We were most likely switched from sched_rt, so
13241                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
13242                  * if we can still preempt the current task.
13243                  */
13244                 if (task_current_donor(rq, p))
13245                         resched_curr(rq);
13246                 else
13247                         wakeup_preempt(rq, p, 0);
13248         }
13249 }
13250
13251 static void __set_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool first)
13252 {
13253         struct sched_entity *se = &p->se;
13254
13255 #ifdef CONFIG_SMP
13256         if (task_on_rq_queued(p)) {
13257                 /*
13258                  * Move the next running task to the front of the list, so our
13259                  * cfs_tasks list becomes MRU one.
13260                  */
13261                 list_move(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
13262         }
13263 #endif
13264         if (!first)
13265                 return;
13266
13267         SCHED_WARN_ON(se->sched_delayed);
13268
13269         if (hrtick_enabled_fair(rq))
13270                 hrtick_start_fair(rq, p);
13271
13272         update_misfit_status(p, rq);
13273         sched_fair_update_stop_tick(rq, p);
13274 }
13275
13276 /*
13277  * Account for a task changing its policy or group.
13278  *
13279  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
13280  * migrates between groups/classes.
13281  */
13282 static void set_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool first)
13283 {
13284         struct sched_entity *se = &p->se;
13285
13286         for_each_sched_entity(se) {
13287                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
13288
13289                 set_next_entity(cfs_rq, se);
13290                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
13291                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
13292         }
13293
13294         __set_next_task_fair(rq, p, first);
13295 }
13296
13297 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
13298 {
13299         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT_CACHED;
13300         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
13301 #ifdef CONFIG_SMP
13302         raw_spin_lock_init(&cfs_rq->removed.lock);
13303 #endif
13304 }
13305
13306 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
13307 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p)
13308 {
13309         /*
13310          * We couldn't detach or attach a forked task which
13311          * hasn't been woken up by wake_up_new_task().
13312          */
13313         if (READ_ONCE(p->__state) == TASK_NEW)
13314                 return;
13315
13316         detach_task_cfs_rq(p);
13317
13318 #ifdef CONFIG_SMP
13319         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
13320         p->se.avg.last_update_time = 0;
13321 #endif
13322         set_task_rq(p, task_cpu(p));
13323         attach_task_cfs_rq(p);
13324 }
13325
13326 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
13327 {
13328         int i;
13329
13330         for_each_possible_cpu(i) {
13331                 if (tg->cfs_rq)
13332                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
13333                 if (tg->se)
13334                         kfree(tg->se[i]);
13335         }
13336
13337         kfree(tg->cfs_rq);
13338         kfree(tg->se);
13339 }
13340
13341 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
13342 {
13343         struct sched_entity *se;
13344         struct cfs_rq *cfs_rq;
13345         int i;
13346
13347         tg->cfs_rq = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(cfs_rq), GFP_KERNEL);
13348         if (!tg->cfs_rq)
13349                 goto err;
13350         tg->se = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(se), GFP_KERNEL);
13351         if (!tg->se)
13352                 goto err;
13353
13354         tg->shares = NICE_0_LOAD;
13355
13356         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg), tg_cfs_bandwidth(parent));
13357
13358         for_each_possible_cpu(i) {
13359                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
13360                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
13361                 if (!cfs_rq)
13362                         goto err;
13363
13364                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity_stats),
13365                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
13366                 if (!se)
13367                         goto err_free_rq;
13368
13369                 init_cfs_rq(cfs_rq);
13370                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
13371                 init_entity_runnable_average(se);
13372         }
13373
13374         return 1;
13375
13376 err_free_rq:
13377         kfree(cfs_rq);
13378 err:
13379         return 0;
13380 }
13381
13382 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg)
13383 {
13384         struct sched_entity *se;
13385         struct rq_flags rf;
13386         struct rq *rq;
13387         int i;
13388
13389         for_each_possible_cpu(i) {
13390                 rq = cpu_rq(i);
13391                 se = tg->se[i];
13392                 rq_lock_irq(rq, &rf);
13393                 update_rq_clock(rq);
13394                 attach_entity_cfs_rq(se);
13395                 sync_throttle(tg, i);
13396                 rq_unlock_irq(rq, &rf);
13397         }
13398 }
13399
13400 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
13401 {
13402         int cpu;
13403
13404         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
13405
13406         for_each_possible_cpu(cpu) {
13407                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
13408                 struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
13409                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
13410
13411                 if (se) {
13412                         if (se->sched_delayed) {
13413                                 guard(rq_lock_irqsave)(rq);
13414                                 if (se->sched_delayed) {
13415                                         update_rq_clock(rq);
13416                                         dequeue_entities(rq, se, DEQUEUE_SLEEP | DEQUEUE_DELAYED);
13417                                 }
13418                                 list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
13419                         }
13420                         remove_entity_load_avg(se);
13421                 }
13422
13423                 /*
13424                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
13425                  * check on_list without danger of it being re-added.
13426                  */
13427                 if (cfs_rq->on_list) {
13428                         guard(rq_lock_irqsave)(rq);
13429                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
13430                 }
13431         }
13432 }
13433
13434 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
13435                         struct sched_entity *se, int cpu,
13436                         struct sched_entity *parent)
13437 {
13438         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
13439
13440         cfs_rq->tg = tg;
13441         cfs_rq->rq = rq;
13442         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
13443
13444         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
13445         tg->se[cpu] = se;
13446
13447         /* se could be NULL for root_task_group */
13448         if (!se)
13449                 return;
13450
13451         if (!parent) {
13452                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
13453                 se->depth = 0;
13454         } else {
13455                 se->cfs_rq = parent->my_q;
13456                 se->depth = parent->depth + 1;
13457         }
13458
13459         se->my_q = cfs_rq;
13460         /* guarantee group entities always have weight */
13461         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
13462         se->parent = parent;
13463 }
13464
13465 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
13466
13467 static int __sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
13468 {
13469         int i;
13470
13471         lockdep_assert_held(&shares_mutex);
13472
13473         /*
13474          * We can't change the weight of the root cgroup.
13475          */
13476         if (!tg->se[0])
13477                 return -EINVAL;
13478
13479         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
13480
13481         if (tg->shares == shares)
13482                 return 0;
13483
13484         tg->shares = shares;
13485         for_each_possible_cpu(i) {
13486                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
13487                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
13488                 struct rq_flags rf;
13489
13490                 /* Propagate contribution to hierarchy */
13491                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
13492                 update_rq_clock(rq);
13493                 for_each_sched_entity(se) {
13494                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
13495                         update_cfs_group(se);
13496                 }
13497                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
13498         }
13499
13500         return 0;
13501 }
13502
13503 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
13504 {
13505         int ret;
13506
13507         mutex_lock(&shares_mutex);
13508         if (tg_is_idle(tg))
13509                 ret = -EINVAL;
13510         else
13511                 ret = __sched_group_set_shares(tg, shares);
13512         mutex_unlock(&shares_mutex);
13513
13514         return ret;
13515 }
13516
13517 int sched_group_set_idle(struct task_group *tg, long idle)
13518 {
13519         int i;
13520
13521         if (tg == &root_task_group)
13522                 return -EINVAL;
13523
13524         if (idle < 0 || idle > 1)
13525                 return -EINVAL;
13526
13527         mutex_lock(&shares_mutex);
13528
13529         if (tg->idle == idle) {
13530                 mutex_unlock(&shares_mutex);
13531                 return 0;
13532         }
13533
13534         tg->idle = idle;
13535
13536         for_each_possible_cpu(i) {
13537                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
13538                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
13539                 struct cfs_rq *parent_cfs_rq, *grp_cfs_rq = tg->cfs_rq[i];
13540                 bool was_idle = cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq);
13541                 long idle_task_delta;
13542                 struct rq_flags rf;
13543
13544                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
13545
13546                 grp_cfs_rq->idle = idle;
13547                 if (WARN_ON_ONCE(was_idle == cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq)))
13548                         goto next_cpu;
13549
13550                 if (se->on_rq) {
13551                         parent_cfs_rq = cfs_rq_of(se);
13552                         if (cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq))
13553                                 parent_cfs_rq->idle_nr_running++;
13554                         else
13555                                 parent_cfs_rq->idle_nr_running--;
13556                 }
13557
13558                 idle_task_delta = grp_cfs_rq->h_nr_running -
13559                                   grp_cfs_rq->idle_h_nr_running;
13560                 if (!cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq))
13561                         idle_task_delta *= -1;
13562
13563                 for_each_sched_entity(se) {
13564                         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
13565
13566                         if (!se->on_rq)
13567                                 break;
13568
13569                         cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
13570
13571                         /* Already accounted at parent level and above. */
13572                         if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
13573                                 break;
13574                 }
13575
13576 next_cpu:
13577                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
13578         }
13579
13580         /* Idle groups have minimum weight. */
13581         if (tg_is_idle(tg))
13582                 __sched_group_set_shares(tg, scale_load(WEIGHT_IDLEPRIO));
13583         else
13584                 __sched_group_set_shares(tg, NICE_0_LOAD);
13585
13586         mutex_unlock(&shares_mutex);
13587         return 0;
13588 }
13589
13590 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
13591
13592
13593 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
13594 {
13595         struct sched_entity *se = &task->se;
13596         unsigned int rr_interval = 0;
13597
13598         /*
13599          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
13600          * idle runqueue:
13601          */
13602         if (rq->cfs.load.weight)
13603                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(se->slice);
13604
13605         return rr_interval;
13606 }
13607
13608 /*
13609  * All the scheduling class methods:
13610  */
13611 DEFINE_SCHED_CLASS(fair) = {
13612
13613         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
13614         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
13615         .yield_task             = yield_task_fair,
13616         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
13617
13618         .wakeup_preempt         = check_preempt_wakeup_fair,
13619
13620         .pick_task              = pick_task_fair,
13621         .pick_next_task         = __pick_next_task_fair,
13622         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
13623         .set_next_task          = set_next_task_fair,
13624
13625 #ifdef CONFIG_SMP
13626         .balance                = balance_fair,
13627         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
13628         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
13629
13630         .rq_online              = rq_online_fair,
13631         .rq_offline             = rq_offline_fair,
13632
13633         .task_dead              = task_dead_fair,
13634         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_fair,
13635 #endif
13636
13637         .task_tick              = task_tick_fair,
13638         .task_fork              = task_fork_fair,
13639
13640         .reweight_task          = reweight_task_fair,
13641         .prio_changed           = prio_changed_fair,
13642         .switched_from          = switched_from_fair,
13643         .switched_to            = switched_to_fair,
13644
13645         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
13646
13647         .update_curr            = update_curr_fair,
13648
13649 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
13650         .task_change_group      = task_change_group_fair,
13651 #endif
13652
13653 #ifdef CONFIG_SCHED_CORE
13654         .task_is_throttled      = task_is_throttled_fair,
13655 #endif
13656
13657 #ifdef CONFIG_UCLAMP_TASK
13658         .uclamp_enabled         = 1,
13659 #endif
13660 };
13661
13662 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
13663 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
13664 {
13665         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
13666
13667         rcu_read_lock();
13668         for_each_leaf_cfs_rq_safe(cpu_rq(cpu), cfs_rq, pos)
13669                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
13670         rcu_read_unlock();
13671 }
13672
13673 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
13674 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
13675 {
13676         int node;
13677         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
13678         struct numa_group *ng;
13679
13680         rcu_read_lock();
13681         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
13682         for_each_online_node(node) {
13683                 if (p->numa_faults) {
13684                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
13685                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
13686                 }
13687                 if (ng) {
13688                         gsf = ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
13689                         gpf = ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
13690                 }
13691                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
13692         }
13693         rcu_read_unlock();
13694 }
13695 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
13696 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
13697
13698 __init void init_sched_fair_class(void)
13699 {
13700 #ifdef CONFIG_SMP
13701         int i;
13702
13703         for_each_possible_cpu(i) {
13704                 zalloc_cpumask_var_node(&per_cpu(load_balance_mask, i), GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
13705                 zalloc_cpumask_var_node(&per_cpu(select_rq_mask,    i), GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
13706                 zalloc_cpumask_var_node(&per_cpu(should_we_balance_tmpmask, i),
13707                                         GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
13708
13709 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
13710                 INIT_CSD(&cpu_rq(i)->cfsb_csd, __cfsb_csd_unthrottle, cpu_rq(i));
13711                 INIT_LIST_HEAD(&cpu_rq(i)->cfsb_csd_list);
13712 #endif
13713         }
13714
13715         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, sched_balance_softirq);
13716
13717 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
13718         nohz.next_balance = jiffies;
13719         nohz.next_blocked = jiffies;
13720         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
13721 #endif
13722 #endif /* SMP */
13723
13724 }
This page took 0.804548 seconds and 4 git commands to generate.