Merge tag 'wireless-2022-09-19' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git...
[linux-2.6-microblaze.git] / kernel / sched / deadline.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Deadline Scheduling Class (SCHED_DEADLINE)
4  *
5  * Earliest Deadline First (EDF) + Constant Bandwidth Server (CBS).
6  *
7  * Tasks that periodically executes their instances for less than their
8  * runtime won't miss any of their deadlines.
9  * Tasks that are not periodic or sporadic or that tries to execute more
10  * than their reserved bandwidth will be slowed down (and may potentially
11  * miss some of their deadlines), and won't affect any other task.
12  *
13  * Copyright (C) 2012 Dario Faggioli <raistlin@linux.it>,
14  *                    Juri Lelli <juri.lelli@gmail.com>,
15  *                    Michael Trimarchi <michael@amarulasolutions.com>,
16  *                    Fabio Checconi <fchecconi@gmail.com>
17  */
18
19 /*
20  * Default limits for DL period; on the top end we guard against small util
21  * tasks still getting ridiculously long effective runtimes, on the bottom end we
22  * guard against timer DoS.
23  */
24 static unsigned int sysctl_sched_dl_period_max = 1 << 22; /* ~4 seconds */
25 static unsigned int sysctl_sched_dl_period_min = 100;     /* 100 us */
26 #ifdef CONFIG_SYSCTL
27 static struct ctl_table sched_dl_sysctls[] = {
28         {
29                 .procname       = "sched_deadline_period_max_us",
30                 .data           = &sysctl_sched_dl_period_max,
31                 .maxlen         = sizeof(unsigned int),
32                 .mode           = 0644,
33                 .proc_handler   = proc_douintvec_minmax,
34                 .extra1         = (void *)&sysctl_sched_dl_period_min,
35         },
36         {
37                 .procname       = "sched_deadline_period_min_us",
38                 .data           = &sysctl_sched_dl_period_min,
39                 .maxlen         = sizeof(unsigned int),
40                 .mode           = 0644,
41                 .proc_handler   = proc_douintvec_minmax,
42                 .extra2         = (void *)&sysctl_sched_dl_period_max,
43         },
44         {}
45 };
46
47 static int __init sched_dl_sysctl_init(void)
48 {
49         register_sysctl_init("kernel", sched_dl_sysctls);
50         return 0;
51 }
52 late_initcall(sched_dl_sysctl_init);
53 #endif
54
55 static inline struct task_struct *dl_task_of(struct sched_dl_entity *dl_se)
56 {
57         return container_of(dl_se, struct task_struct, dl);
58 }
59
60 static inline struct rq *rq_of_dl_rq(struct dl_rq *dl_rq)
61 {
62         return container_of(dl_rq, struct rq, dl);
63 }
64
65 static inline struct dl_rq *dl_rq_of_se(struct sched_dl_entity *dl_se)
66 {
67         struct task_struct *p = dl_task_of(dl_se);
68         struct rq *rq = task_rq(p);
69
70         return &rq->dl;
71 }
72
73 static inline int on_dl_rq(struct sched_dl_entity *dl_se)
74 {
75         return !RB_EMPTY_NODE(&dl_se->rb_node);
76 }
77
78 #ifdef CONFIG_RT_MUTEXES
79 static inline struct sched_dl_entity *pi_of(struct sched_dl_entity *dl_se)
80 {
81         return dl_se->pi_se;
82 }
83
84 static inline bool is_dl_boosted(struct sched_dl_entity *dl_se)
85 {
86         return pi_of(dl_se) != dl_se;
87 }
88 #else
89 static inline struct sched_dl_entity *pi_of(struct sched_dl_entity *dl_se)
90 {
91         return dl_se;
92 }
93
94 static inline bool is_dl_boosted(struct sched_dl_entity *dl_se)
95 {
96         return false;
97 }
98 #endif
99
100 #ifdef CONFIG_SMP
101 static inline struct dl_bw *dl_bw_of(int i)
102 {
103         RCU_LOCKDEP_WARN(!rcu_read_lock_sched_held(),
104                          "sched RCU must be held");
105         return &cpu_rq(i)->rd->dl_bw;
106 }
107
108 static inline int dl_bw_cpus(int i)
109 {
110         struct root_domain *rd = cpu_rq(i)->rd;
111         int cpus;
112
113         RCU_LOCKDEP_WARN(!rcu_read_lock_sched_held(),
114                          "sched RCU must be held");
115
116         if (cpumask_subset(rd->span, cpu_active_mask))
117                 return cpumask_weight(rd->span);
118
119         cpus = 0;
120
121         for_each_cpu_and(i, rd->span, cpu_active_mask)
122                 cpus++;
123
124         return cpus;
125 }
126
127 static inline unsigned long __dl_bw_capacity(int i)
128 {
129         struct root_domain *rd = cpu_rq(i)->rd;
130         unsigned long cap = 0;
131
132         RCU_LOCKDEP_WARN(!rcu_read_lock_sched_held(),
133                          "sched RCU must be held");
134
135         for_each_cpu_and(i, rd->span, cpu_active_mask)
136                 cap += capacity_orig_of(i);
137
138         return cap;
139 }
140
141 /*
142  * XXX Fix: If 'rq->rd == def_root_domain' perform AC against capacity
143  * of the CPU the task is running on rather rd's \Sum CPU capacity.
144  */
145 static inline unsigned long dl_bw_capacity(int i)
146 {
147         if (!static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity) &&
148             capacity_orig_of(i) == SCHED_CAPACITY_SCALE) {
149                 return dl_bw_cpus(i) << SCHED_CAPACITY_SHIFT;
150         } else {
151                 return __dl_bw_capacity(i);
152         }
153 }
154
155 static inline bool dl_bw_visited(int cpu, u64 gen)
156 {
157         struct root_domain *rd = cpu_rq(cpu)->rd;
158
159         if (rd->visit_gen == gen)
160                 return true;
161
162         rd->visit_gen = gen;
163         return false;
164 }
165
166 static inline
167 void __dl_update(struct dl_bw *dl_b, s64 bw)
168 {
169         struct root_domain *rd = container_of(dl_b, struct root_domain, dl_bw);
170         int i;
171
172         RCU_LOCKDEP_WARN(!rcu_read_lock_sched_held(),
173                          "sched RCU must be held");
174         for_each_cpu_and(i, rd->span, cpu_active_mask) {
175                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
176
177                 rq->dl.extra_bw += bw;
178         }
179 }
180 #else
181 static inline struct dl_bw *dl_bw_of(int i)
182 {
183         return &cpu_rq(i)->dl.dl_bw;
184 }
185
186 static inline int dl_bw_cpus(int i)
187 {
188         return 1;
189 }
190
191 static inline unsigned long dl_bw_capacity(int i)
192 {
193         return SCHED_CAPACITY_SCALE;
194 }
195
196 static inline bool dl_bw_visited(int cpu, u64 gen)
197 {
198         return false;
199 }
200
201 static inline
202 void __dl_update(struct dl_bw *dl_b, s64 bw)
203 {
204         struct dl_rq *dl = container_of(dl_b, struct dl_rq, dl_bw);
205
206         dl->extra_bw += bw;
207 }
208 #endif
209
210 static inline
211 void __dl_sub(struct dl_bw *dl_b, u64 tsk_bw, int cpus)
212 {
213         dl_b->total_bw -= tsk_bw;
214         __dl_update(dl_b, (s32)tsk_bw / cpus);
215 }
216
217 static inline
218 void __dl_add(struct dl_bw *dl_b, u64 tsk_bw, int cpus)
219 {
220         dl_b->total_bw += tsk_bw;
221         __dl_update(dl_b, -((s32)tsk_bw / cpus));
222 }
223
224 static inline bool
225 __dl_overflow(struct dl_bw *dl_b, unsigned long cap, u64 old_bw, u64 new_bw)
226 {
227         return dl_b->bw != -1 &&
228                cap_scale(dl_b->bw, cap) < dl_b->total_bw - old_bw + new_bw;
229 }
230
231 static inline
232 void __add_running_bw(u64 dl_bw, struct dl_rq *dl_rq)
233 {
234         u64 old = dl_rq->running_bw;
235
236         lockdep_assert_rq_held(rq_of_dl_rq(dl_rq));
237         dl_rq->running_bw += dl_bw;
238         SCHED_WARN_ON(dl_rq->running_bw < old); /* overflow */
239         SCHED_WARN_ON(dl_rq->running_bw > dl_rq->this_bw);
240         /* kick cpufreq (see the comment in kernel/sched/sched.h). */
241         cpufreq_update_util(rq_of_dl_rq(dl_rq), 0);
242 }
243
244 static inline
245 void __sub_running_bw(u64 dl_bw, struct dl_rq *dl_rq)
246 {
247         u64 old = dl_rq->running_bw;
248
249         lockdep_assert_rq_held(rq_of_dl_rq(dl_rq));
250         dl_rq->running_bw -= dl_bw;
251         SCHED_WARN_ON(dl_rq->running_bw > old); /* underflow */
252         if (dl_rq->running_bw > old)
253                 dl_rq->running_bw = 0;
254         /* kick cpufreq (see the comment in kernel/sched/sched.h). */
255         cpufreq_update_util(rq_of_dl_rq(dl_rq), 0);
256 }
257
258 static inline
259 void __add_rq_bw(u64 dl_bw, struct dl_rq *dl_rq)
260 {
261         u64 old = dl_rq->this_bw;
262
263         lockdep_assert_rq_held(rq_of_dl_rq(dl_rq));
264         dl_rq->this_bw += dl_bw;
265         SCHED_WARN_ON(dl_rq->this_bw < old); /* overflow */
266 }
267
268 static inline
269 void __sub_rq_bw(u64 dl_bw, struct dl_rq *dl_rq)
270 {
271         u64 old = dl_rq->this_bw;
272
273         lockdep_assert_rq_held(rq_of_dl_rq(dl_rq));
274         dl_rq->this_bw -= dl_bw;
275         SCHED_WARN_ON(dl_rq->this_bw > old); /* underflow */
276         if (dl_rq->this_bw > old)
277                 dl_rq->this_bw = 0;
278         SCHED_WARN_ON(dl_rq->running_bw > dl_rq->this_bw);
279 }
280
281 static inline
282 void add_rq_bw(struct sched_dl_entity *dl_se, struct dl_rq *dl_rq)
283 {
284         if (!dl_entity_is_special(dl_se))
285                 __add_rq_bw(dl_se->dl_bw, dl_rq);
286 }
287
288 static inline
289 void sub_rq_bw(struct sched_dl_entity *dl_se, struct dl_rq *dl_rq)
290 {
291         if (!dl_entity_is_special(dl_se))
292                 __sub_rq_bw(dl_se->dl_bw, dl_rq);
293 }
294
295 static inline
296 void add_running_bw(struct sched_dl_entity *dl_se, struct dl_rq *dl_rq)
297 {
298         if (!dl_entity_is_special(dl_se))
299                 __add_running_bw(dl_se->dl_bw, dl_rq);
300 }
301
302 static inline
303 void sub_running_bw(struct sched_dl_entity *dl_se, struct dl_rq *dl_rq)
304 {
305         if (!dl_entity_is_special(dl_se))
306                 __sub_running_bw(dl_se->dl_bw, dl_rq);
307 }
308
309 static void dl_change_utilization(struct task_struct *p, u64 new_bw)
310 {
311         struct rq *rq;
312
313         BUG_ON(p->dl.flags & SCHED_FLAG_SUGOV);
314
315         if (task_on_rq_queued(p))
316                 return;
317
318         rq = task_rq(p);
319         if (p->dl.dl_non_contending) {
320                 sub_running_bw(&p->dl, &rq->dl);
321                 p->dl.dl_non_contending = 0;
322                 /*
323                  * If the timer handler is currently running and the
324                  * timer cannot be canceled, inactive_task_timer()
325                  * will see that dl_not_contending is not set, and
326                  * will not touch the rq's active utilization,
327                  * so we are still safe.
328                  */
329                 if (hrtimer_try_to_cancel(&p->dl.inactive_timer) == 1)
330                         put_task_struct(p);
331         }
332         __sub_rq_bw(p->dl.dl_bw, &rq->dl);
333         __add_rq_bw(new_bw, &rq->dl);
334 }
335
336 /*
337  * The utilization of a task cannot be immediately removed from
338  * the rq active utilization (running_bw) when the task blocks.
339  * Instead, we have to wait for the so called "0-lag time".
340  *
341  * If a task blocks before the "0-lag time", a timer (the inactive
342  * timer) is armed, and running_bw is decreased when the timer
343  * fires.
344  *
345  * If the task wakes up again before the inactive timer fires,
346  * the timer is canceled, whereas if the task wakes up after the
347  * inactive timer fired (and running_bw has been decreased) the
348  * task's utilization has to be added to running_bw again.
349  * A flag in the deadline scheduling entity (dl_non_contending)
350  * is used to avoid race conditions between the inactive timer handler
351  * and task wakeups.
352  *
353  * The following diagram shows how running_bw is updated. A task is
354  * "ACTIVE" when its utilization contributes to running_bw; an
355  * "ACTIVE contending" task is in the TASK_RUNNING state, while an
356  * "ACTIVE non contending" task is a blocked task for which the "0-lag time"
357  * has not passed yet. An "INACTIVE" task is a task for which the "0-lag"
358  * time already passed, which does not contribute to running_bw anymore.
359  *                              +------------------+
360  *             wakeup           |    ACTIVE        |
361  *          +------------------>+   contending     |
362  *          | add_running_bw    |                  |
363  *          |                   +----+------+------+
364  *          |                        |      ^
365  *          |                dequeue |      |
366  * +--------+-------+                |      |
367  * |                |   t >= 0-lag   |      | wakeup
368  * |    INACTIVE    |<---------------+      |
369  * |                | sub_running_bw |      |
370  * +--------+-------+                |      |
371  *          ^                        |      |
372  *          |              t < 0-lag |      |
373  *          |                        |      |
374  *          |                        V      |
375  *          |                   +----+------+------+
376  *          | sub_running_bw    |    ACTIVE        |
377  *          +-------------------+                  |
378  *            inactive timer    |  non contending  |
379  *            fired             +------------------+
380  *
381  * The task_non_contending() function is invoked when a task
382  * blocks, and checks if the 0-lag time already passed or
383  * not (in the first case, it directly updates running_bw;
384  * in the second case, it arms the inactive timer).
385  *
386  * The task_contending() function is invoked when a task wakes
387  * up, and checks if the task is still in the "ACTIVE non contending"
388  * state or not (in the second case, it updates running_bw).
389  */
390 static void task_non_contending(struct task_struct *p)
391 {
392         struct sched_dl_entity *dl_se = &p->dl;
393         struct hrtimer *timer = &dl_se->inactive_timer;
394         struct dl_rq *dl_rq = dl_rq_of_se(dl_se);
395         struct rq *rq = rq_of_dl_rq(dl_rq);
396         s64 zerolag_time;
397
398         /*
399          * If this is a non-deadline task that has been boosted,
400          * do nothing
401          */
402         if (dl_se->dl_runtime == 0)
403                 return;
404
405         if (dl_entity_is_special(dl_se))
406                 return;
407
408         WARN_ON(dl_se->dl_non_contending);
409
410         zerolag_time = dl_se->deadline -
411                  div64_long((dl_se->runtime * dl_se->dl_period),
412                         dl_se->dl_runtime);
413
414         /*
415          * Using relative times instead of the absolute "0-lag time"
416          * allows to simplify the code
417          */
418         zerolag_time -= rq_clock(rq);
419
420         /*
421          * If the "0-lag time" already passed, decrease the active
422          * utilization now, instead of starting a timer
423          */
424         if ((zerolag_time < 0) || hrtimer_active(&dl_se->inactive_timer)) {
425                 if (dl_task(p))
426                         sub_running_bw(dl_se, dl_rq);
427                 if (!dl_task(p) || READ_ONCE(p->__state) == TASK_DEAD) {
428                         struct dl_bw *dl_b = dl_bw_of(task_cpu(p));
429
430                         if (READ_ONCE(p->__state) == TASK_DEAD)
431                                 sub_rq_bw(&p->dl, &rq->dl);
432                         raw_spin_lock(&dl_b->lock);
433                         __dl_sub(dl_b, p->dl.dl_bw, dl_bw_cpus(task_cpu(p)));
434                         __dl_clear_params(p);
435                         raw_spin_unlock(&dl_b->lock);
436                 }
437
438                 return;
439         }
440
441         dl_se->dl_non_contending = 1;
442         get_task_struct(p);
443         hrtimer_start(timer, ns_to_ktime(zerolag_time), HRTIMER_MODE_REL_HARD);
444 }
445
446 static void task_contending(struct sched_dl_entity *dl_se, int flags)
447 {
448         struct dl_rq *dl_rq = dl_rq_of_se(dl_se);
449
450         /*
451          * If this is a non-deadline task that has been boosted,
452          * do nothing
453          */
454         if (dl_se->dl_runtime == 0)
455                 return;
456
457         if (flags & ENQUEUE_MIGRATED)
458                 add_rq_bw(dl_se, dl_rq);
459
460         if (dl_se->dl_non_contending) {
461                 dl_se->dl_non_contending = 0;
462                 /*
463                  * If the timer handler is currently running and the
464                  * timer cannot be canceled, inactive_task_timer()
465                  * will see that dl_not_contending is not set, and
466                  * will not touch the rq's active utilization,
467                  * so we are still safe.
468                  */
469                 if (hrtimer_try_to_cancel(&dl_se->inactive_timer) == 1)
470                         put_task_struct(dl_task_of(dl_se));
471         } else {
472                 /*
473                  * Since "dl_non_contending" is not set, the
474                  * task's utilization has already been removed from
475                  * active utilization (either when the task blocked,
476                  * when the "inactive timer" fired).
477                  * So, add it back.
478                  */
479                 add_running_bw(dl_se, dl_rq);
480         }
481 }
482
483 static inline int is_leftmost(struct task_struct *p, struct dl_rq *dl_rq)
484 {
485         struct sched_dl_entity *dl_se = &p->dl;
486
487         return rb_first_cached(&dl_rq->root) == &dl_se->rb_node;
488 }
489
490 static void init_dl_rq_bw_ratio(struct dl_rq *dl_rq);
491
492 void init_dl_bandwidth(struct dl_bandwidth *dl_b, u64 period, u64 runtime)
493 {
494         raw_spin_lock_init(&dl_b->dl_runtime_lock);
495         dl_b->dl_period = period;
496         dl_b->dl_runtime = runtime;
497 }
498
499 void init_dl_bw(struct dl_bw *dl_b)
500 {
501         raw_spin_lock_init(&dl_b->lock);
502         if (global_rt_runtime() == RUNTIME_INF)
503                 dl_b->bw = -1;
504         else
505                 dl_b->bw = to_ratio(global_rt_period(), global_rt_runtime());
506         dl_b->total_bw = 0;
507 }
508
509 void init_dl_rq(struct dl_rq *dl_rq)
510 {
511         dl_rq->root = RB_ROOT_CACHED;
512
513 #ifdef CONFIG_SMP
514         /* zero means no -deadline tasks */
515         dl_rq->earliest_dl.curr = dl_rq->earliest_dl.next = 0;
516
517         dl_rq->dl_nr_migratory = 0;
518         dl_rq->overloaded = 0;
519         dl_rq->pushable_dl_tasks_root = RB_ROOT_CACHED;
520 #else
521         init_dl_bw(&dl_rq->dl_bw);
522 #endif
523
524         dl_rq->running_bw = 0;
525         dl_rq->this_bw = 0;
526         init_dl_rq_bw_ratio(dl_rq);
527 }
528
529 #ifdef CONFIG_SMP
530
531 static inline int dl_overloaded(struct rq *rq)
532 {
533         return atomic_read(&rq->rd->dlo_count);
534 }
535
536 static inline void dl_set_overload(struct rq *rq)
537 {
538         if (!rq->online)
539                 return;
540
541         cpumask_set_cpu(rq->cpu, rq->rd->dlo_mask);
542         /*
543          * Must be visible before the overload count is
544          * set (as in sched_rt.c).
545          *
546          * Matched by the barrier in pull_dl_task().
547          */
548         smp_wmb();
549         atomic_inc(&rq->rd->dlo_count);
550 }
551
552 static inline void dl_clear_overload(struct rq *rq)
553 {
554         if (!rq->online)
555                 return;
556
557         atomic_dec(&rq->rd->dlo_count);
558         cpumask_clear_cpu(rq->cpu, rq->rd->dlo_mask);
559 }
560
561 static void update_dl_migration(struct dl_rq *dl_rq)
562 {
563         if (dl_rq->dl_nr_migratory && dl_rq->dl_nr_running > 1) {
564                 if (!dl_rq->overloaded) {
565                         dl_set_overload(rq_of_dl_rq(dl_rq));
566                         dl_rq->overloaded = 1;
567                 }
568         } else if (dl_rq->overloaded) {
569                 dl_clear_overload(rq_of_dl_rq(dl_rq));
570                 dl_rq->overloaded = 0;
571         }
572 }
573
574 static void inc_dl_migration(struct sched_dl_entity *dl_se, struct dl_rq *dl_rq)
575 {
576         struct task_struct *p = dl_task_of(dl_se);
577
578         if (p->nr_cpus_allowed > 1)
579                 dl_rq->dl_nr_migratory++;
580
581         update_dl_migration(dl_rq);
582 }
583
584 static void dec_dl_migration(struct sched_dl_entity *dl_se, struct dl_rq *dl_rq)
585 {
586         struct task_struct *p = dl_task_of(dl_se);
587
588         if (p->nr_cpus_allowed > 1)
589                 dl_rq->dl_nr_migratory--;
590
591         update_dl_migration(dl_rq);
592 }
593
594 #define __node_2_pdl(node) \
595         rb_entry((node), struct task_struct, pushable_dl_tasks)
596
597 static inline bool __pushable_less(struct rb_node *a, const struct rb_node *b)
598 {
599         return dl_entity_preempt(&__node_2_pdl(a)->dl, &__node_2_pdl(b)->dl);
600 }
601
602 /*
603  * The list of pushable -deadline task is not a plist, like in
604  * sched_rt.c, it is an rb-tree with tasks ordered by deadline.
605  */
606 static void enqueue_pushable_dl_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
607 {
608         struct rb_node *leftmost;
609
610         BUG_ON(!RB_EMPTY_NODE(&p->pushable_dl_tasks));
611
612         leftmost = rb_add_cached(&p->pushable_dl_tasks,
613                                  &rq->dl.pushable_dl_tasks_root,
614                                  __pushable_less);
615         if (leftmost)
616                 rq->dl.earliest_dl.next = p->dl.deadline;
617 }
618
619 static void dequeue_pushable_dl_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
620 {
621         struct dl_rq *dl_rq = &rq->dl;
622         struct rb_root_cached *root = &dl_rq->pushable_dl_tasks_root;
623         struct rb_node *leftmost;
624
625         if (RB_EMPTY_NODE(&p->pushable_dl_tasks))
626                 return;
627
628         leftmost = rb_erase_cached(&p->pushable_dl_tasks, root);
629         if (leftmost)
630                 dl_rq->earliest_dl.next = __node_2_pdl(leftmost)->dl.deadline;
631
632         RB_CLEAR_NODE(&p->pushable_dl_tasks);
633 }
634
635 static inline int has_pushable_dl_tasks(struct rq *rq)
636 {
637         return !RB_EMPTY_ROOT(&rq->dl.pushable_dl_tasks_root.rb_root);
638 }
639
640 static int push_dl_task(struct rq *rq);
641
642 static inline bool need_pull_dl_task(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
643 {
644         return rq->online && dl_task(prev);
645 }
646
647 static DEFINE_PER_CPU(struct callback_head, dl_push_head);
648 static DEFINE_PER_CPU(struct callback_head, dl_pull_head);
649
650 static void push_dl_tasks(struct rq *);
651 static void pull_dl_task(struct rq *);
652
653 static inline void deadline_queue_push_tasks(struct rq *rq)
654 {
655         if (!has_pushable_dl_tasks(rq))
656                 return;
657
658         queue_balance_callback(rq, &per_cpu(dl_push_head, rq->cpu), push_dl_tasks);
659 }
660
661 static inline void deadline_queue_pull_task(struct rq *rq)
662 {
663         queue_balance_callback(rq, &per_cpu(dl_pull_head, rq->cpu), pull_dl_task);
664 }
665
666 static struct rq *find_lock_later_rq(struct task_struct *task, struct rq *rq);
667
668 static struct rq *dl_task_offline_migration(struct rq *rq, struct task_struct *p)
669 {
670         struct rq *later_rq = NULL;
671         struct dl_bw *dl_b;
672
673         later_rq = find_lock_later_rq(p, rq);
674         if (!later_rq) {
675                 int cpu;
676
677                 /*
678                  * If we cannot preempt any rq, fall back to pick any
679                  * online CPU:
680                  */
681                 cpu = cpumask_any_and(cpu_active_mask, p->cpus_ptr);
682                 if (cpu >= nr_cpu_ids) {
683                         /*
684                          * Failed to find any suitable CPU.
685                          * The task will never come back!
686                          */
687                         BUG_ON(dl_bandwidth_enabled());
688
689                         /*
690                          * If admission control is disabled we
691                          * try a little harder to let the task
692                          * run.
693                          */
694                         cpu = cpumask_any(cpu_active_mask);
695                 }
696                 later_rq = cpu_rq(cpu);
697                 double_lock_balance(rq, later_rq);
698         }
699
700         if (p->dl.dl_non_contending || p->dl.dl_throttled) {
701                 /*
702                  * Inactive timer is armed (or callback is running, but
703                  * waiting for us to release rq locks). In any case, when it
704                  * will fire (or continue), it will see running_bw of this
705                  * task migrated to later_rq (and correctly handle it).
706                  */
707                 sub_running_bw(&p->dl, &rq->dl);
708                 sub_rq_bw(&p->dl, &rq->dl);
709
710                 add_rq_bw(&p->dl, &later_rq->dl);
711                 add_running_bw(&p->dl, &later_rq->dl);
712         } else {
713                 sub_rq_bw(&p->dl, &rq->dl);
714                 add_rq_bw(&p->dl, &later_rq->dl);
715         }
716
717         /*
718          * And we finally need to fixup root_domain(s) bandwidth accounting,
719          * since p is still hanging out in the old (now moved to default) root
720          * domain.
721          */
722         dl_b = &rq->rd->dl_bw;
723         raw_spin_lock(&dl_b->lock);
724         __dl_sub(dl_b, p->dl.dl_bw, cpumask_weight(rq->rd->span));
725         raw_spin_unlock(&dl_b->lock);
726
727         dl_b = &later_rq->rd->dl_bw;
728         raw_spin_lock(&dl_b->lock);
729         __dl_add(dl_b, p->dl.dl_bw, cpumask_weight(later_rq->rd->span));
730         raw_spin_unlock(&dl_b->lock);
731
732         set_task_cpu(p, later_rq->cpu);
733         double_unlock_balance(later_rq, rq);
734
735         return later_rq;
736 }
737
738 #else
739
740 static inline
741 void enqueue_pushable_dl_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
742 {
743 }
744
745 static inline
746 void dequeue_pushable_dl_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
747 {
748 }
749
750 static inline
751 void inc_dl_migration(struct sched_dl_entity *dl_se, struct dl_rq *dl_rq)
752 {
753 }
754
755 static inline
756 void dec_dl_migration(struct sched_dl_entity *dl_se, struct dl_rq *dl_rq)
757 {
758 }
759
760 static inline void deadline_queue_push_tasks(struct rq *rq)
761 {
762 }
763
764 static inline void deadline_queue_pull_task(struct rq *rq)
765 {
766 }
767 #endif /* CONFIG_SMP */
768
769 static void enqueue_task_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags);
770 static void __dequeue_task_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags);
771 static void check_preempt_curr_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags);
772
773 /*
774  * We are being explicitly informed that a new instance is starting,
775  * and this means that:
776  *  - the absolute deadline of the entity has to be placed at
777  *    current time + relative deadline;
778  *  - the runtime of the entity has to be set to the maximum value.
779  *
780  * The capability of specifying such event is useful whenever a -deadline
781  * entity wants to (try to!) synchronize its behaviour with the scheduler's
782  * one, and to (try to!) reconcile itself with its own scheduling
783  * parameters.
784  */
785 static inline void setup_new_dl_entity(struct sched_dl_entity *dl_se)
786 {
787         struct dl_rq *dl_rq = dl_rq_of_se(dl_se);
788         struct rq *rq = rq_of_dl_rq(dl_rq);
789
790         WARN_ON(is_dl_boosted(dl_se));
791         WARN_ON(dl_time_before(rq_clock(rq), dl_se->deadline));
792
793         /*
794          * We are racing with the deadline timer. So, do nothing because
795          * the deadline timer handler will take care of properly recharging
796          * the runtime and postponing the deadline
797          */
798         if (dl_se->dl_throttled)
799                 return;
800
801         /*
802          * We use the regular wall clock time to set deadlines in the
803          * future; in fact, we must consider execution overheads (time
804          * spent on hardirq context, etc.).
805          */
806         dl_se->deadline = rq_clock(rq) + dl_se->dl_deadline;
807         dl_se->runtime = dl_se->dl_runtime;
808 }
809
810 /*
811  * Pure Earliest Deadline First (EDF) scheduling does not deal with the
812  * possibility of a entity lasting more than what it declared, and thus
813  * exhausting its runtime.
814  *
815  * Here we are interested in making runtime overrun possible, but we do
816  * not want a entity which is misbehaving to affect the scheduling of all
817  * other entities.
818  * Therefore, a budgeting strategy called Constant Bandwidth Server (CBS)
819  * is used, in order to confine each entity within its own bandwidth.
820  *
821  * This function deals exactly with that, and ensures that when the runtime
822  * of a entity is replenished, its deadline is also postponed. That ensures
823  * the overrunning entity can't interfere with other entity in the system and
824  * can't make them miss their deadlines. Reasons why this kind of overruns
825  * could happen are, typically, a entity voluntarily trying to overcome its
826  * runtime, or it just underestimated it during sched_setattr().
827  */
828 static void replenish_dl_entity(struct sched_dl_entity *dl_se)
829 {
830         struct dl_rq *dl_rq = dl_rq_of_se(dl_se);
831         struct rq *rq = rq_of_dl_rq(dl_rq);
832
833         BUG_ON(pi_of(dl_se)->dl_runtime <= 0);
834
835         /*
836          * This could be the case for a !-dl task that is boosted.
837          * Just go with full inherited parameters.
838          */
839         if (dl_se->dl_deadline == 0) {
840                 dl_se->deadline = rq_clock(rq) + pi_of(dl_se)->dl_deadline;
841                 dl_se->runtime = pi_of(dl_se)->dl_runtime;
842         }
843
844         if (dl_se->dl_yielded && dl_se->runtime > 0)
845                 dl_se->runtime = 0;
846
847         /*
848          * We keep moving the deadline away until we get some
849          * available runtime for the entity. This ensures correct
850          * handling of situations where the runtime overrun is
851          * arbitrary large.
852          */
853         while (dl_se->runtime <= 0) {
854                 dl_se->deadline += pi_of(dl_se)->dl_period;
855                 dl_se->runtime += pi_of(dl_se)->dl_runtime;
856         }
857
858         /*
859          * At this point, the deadline really should be "in
860          * the future" with respect to rq->clock. If it's
861          * not, we are, for some reason, lagging too much!
862          * Anyway, after having warn userspace abut that,
863          * we still try to keep the things running by
864          * resetting the deadline and the budget of the
865          * entity.
866          */
867         if (dl_time_before(dl_se->deadline, rq_clock(rq))) {
868                 printk_deferred_once("sched: DL replenish lagged too much\n");
869                 dl_se->deadline = rq_clock(rq) + pi_of(dl_se)->dl_deadline;
870                 dl_se->runtime = pi_of(dl_se)->dl_runtime;
871         }
872
873         if (dl_se->dl_yielded)
874                 dl_se->dl_yielded = 0;
875         if (dl_se->dl_throttled)
876                 dl_se->dl_throttled = 0;
877 }
878
879 /*
880  * Here we check if --at time t-- an entity (which is probably being
881  * [re]activated or, in general, enqueued) can use its remaining runtime
882  * and its current deadline _without_ exceeding the bandwidth it is
883  * assigned (function returns true if it can't). We are in fact applying
884  * one of the CBS rules: when a task wakes up, if the residual runtime
885  * over residual deadline fits within the allocated bandwidth, then we
886  * can keep the current (absolute) deadline and residual budget without
887  * disrupting the schedulability of the system. Otherwise, we should
888  * refill the runtime and set the deadline a period in the future,
889  * because keeping the current (absolute) deadline of the task would
890  * result in breaking guarantees promised to other tasks (refer to
891  * Documentation/scheduler/sched-deadline.rst for more information).
892  *
893  * This function returns true if:
894  *
895  *   runtime / (deadline - t) > dl_runtime / dl_deadline ,
896  *
897  * IOW we can't recycle current parameters.
898  *
899  * Notice that the bandwidth check is done against the deadline. For
900  * task with deadline equal to period this is the same of using
901  * dl_period instead of dl_deadline in the equation above.
902  */
903 static bool dl_entity_overflow(struct sched_dl_entity *dl_se, u64 t)
904 {
905         u64 left, right;
906
907         /*
908          * left and right are the two sides of the equation above,
909          * after a bit of shuffling to use multiplications instead
910          * of divisions.
911          *
912          * Note that none of the time values involved in the two
913          * multiplications are absolute: dl_deadline and dl_runtime
914          * are the relative deadline and the maximum runtime of each
915          * instance, runtime is the runtime left for the last instance
916          * and (deadline - t), since t is rq->clock, is the time left
917          * to the (absolute) deadline. Even if overflowing the u64 type
918          * is very unlikely to occur in both cases, here we scale down
919          * as we want to avoid that risk at all. Scaling down by 10
920          * means that we reduce granularity to 1us. We are fine with it,
921          * since this is only a true/false check and, anyway, thinking
922          * of anything below microseconds resolution is actually fiction
923          * (but still we want to give the user that illusion >;).
924          */
925         left = (pi_of(dl_se)->dl_deadline >> DL_SCALE) * (dl_se->runtime >> DL_SCALE);
926         right = ((dl_se->deadline - t) >> DL_SCALE) *
927                 (pi_of(dl_se)->dl_runtime >> DL_SCALE);
928
929         return dl_time_before(right, left);
930 }
931
932 /*
933  * Revised wakeup rule [1]: For self-suspending tasks, rather then
934  * re-initializing task's runtime and deadline, the revised wakeup
935  * rule adjusts the task's runtime to avoid the task to overrun its
936  * density.
937  *
938  * Reasoning: a task may overrun the density if:
939  *    runtime / (deadline - t) > dl_runtime / dl_deadline
940  *
941  * Therefore, runtime can be adjusted to:
942  *     runtime = (dl_runtime / dl_deadline) * (deadline - t)
943  *
944  * In such way that runtime will be equal to the maximum density
945  * the task can use without breaking any rule.
946  *
947  * [1] Luca Abeni, Giuseppe Lipari, and Juri Lelli. 2015. Constant
948  * bandwidth server revisited. SIGBED Rev. 11, 4 (January 2015), 19-24.
949  */
950 static void
951 update_dl_revised_wakeup(struct sched_dl_entity *dl_se, struct rq *rq)
952 {
953         u64 laxity = dl_se->deadline - rq_clock(rq);
954
955         /*
956          * If the task has deadline < period, and the deadline is in the past,
957          * it should already be throttled before this check.
958          *
959          * See update_dl_entity() comments for further details.
960          */
961         WARN_ON(dl_time_before(dl_se->deadline, rq_clock(rq)));
962
963         dl_se->runtime = (dl_se->dl_density * laxity) >> BW_SHIFT;
964 }
965
966 /*
967  * Regarding the deadline, a task with implicit deadline has a relative
968  * deadline == relative period. A task with constrained deadline has a
969  * relative deadline <= relative period.
970  *
971  * We support constrained deadline tasks. However, there are some restrictions
972  * applied only for tasks which do not have an implicit deadline. See
973  * update_dl_entity() to know more about such restrictions.
974  *
975  * The dl_is_implicit() returns true if the task has an implicit deadline.
976  */
977 static inline bool dl_is_implicit(struct sched_dl_entity *dl_se)
978 {
979         return dl_se->dl_deadline == dl_se->dl_period;
980 }
981
982 /*
983  * When a deadline entity is placed in the runqueue, its runtime and deadline
984  * might need to be updated. This is done by a CBS wake up rule. There are two
985  * different rules: 1) the original CBS; and 2) the Revisited CBS.
986  *
987  * When the task is starting a new period, the Original CBS is used. In this
988  * case, the runtime is replenished and a new absolute deadline is set.
989  *
990  * When a task is queued before the begin of the next period, using the
991  * remaining runtime and deadline could make the entity to overflow, see
992  * dl_entity_overflow() to find more about runtime overflow. When such case
993  * is detected, the runtime and deadline need to be updated.
994  *
995  * If the task has an implicit deadline, i.e., deadline == period, the Original
996  * CBS is applied. the runtime is replenished and a new absolute deadline is
997  * set, as in the previous cases.
998  *
999  * However, the Original CBS does not work properly for tasks with
1000  * deadline < period, which are said to have a constrained deadline. By
1001  * applying the Original CBS, a constrained deadline task would be able to run
1002  * runtime/deadline in a period. With deadline < period, the task would
1003  * overrun the runtime/period allowed bandwidth, breaking the admission test.
1004  *
1005  * In order to prevent this misbehave, the Revisited CBS is used for
1006  * constrained deadline tasks when a runtime overflow is detected. In the
1007  * Revisited CBS, rather than replenishing & setting a new absolute deadline,
1008  * the remaining runtime of the task is reduced to avoid runtime overflow.
1009  * Please refer to the comments update_dl_revised_wakeup() function to find
1010  * more about the Revised CBS rule.
1011  */
1012 static void update_dl_entity(struct sched_dl_entity *dl_se)
1013 {
1014         struct dl_rq *dl_rq = dl_rq_of_se(dl_se);
1015         struct rq *rq = rq_of_dl_rq(dl_rq);
1016
1017         if (dl_time_before(dl_se->deadline, rq_clock(rq)) ||
1018             dl_entity_overflow(dl_se, rq_clock(rq))) {
1019
1020                 if (unlikely(!dl_is_implicit(dl_se) &&
1021                              !dl_time_before(dl_se->deadline, rq_clock(rq)) &&
1022                              !is_dl_boosted(dl_se))) {
1023                         update_dl_revised_wakeup(dl_se, rq);
1024                         return;
1025                 }
1026
1027                 dl_se->deadline = rq_clock(rq) + pi_of(dl_se)->dl_deadline;
1028                 dl_se->runtime = pi_of(dl_se)->dl_runtime;
1029         }
1030 }
1031
1032 static inline u64 dl_next_period(struct sched_dl_entity *dl_se)
1033 {
1034         return dl_se->deadline - dl_se->dl_deadline + dl_se->dl_period;
1035 }
1036
1037 /*
1038  * If the entity depleted all its runtime, and if we want it to sleep
1039  * while waiting for some new execution time to become available, we
1040  * set the bandwidth replenishment timer to the replenishment instant
1041  * and try to activate it.
1042  *
1043  * Notice that it is important for the caller to know if the timer
1044  * actually started or not (i.e., the replenishment instant is in
1045  * the future or in the past).
1046  */
1047 static int start_dl_timer(struct task_struct *p)
1048 {
1049         struct sched_dl_entity *dl_se = &p->dl;
1050         struct hrtimer *timer = &dl_se->dl_timer;
1051         struct rq *rq = task_rq(p);
1052         ktime_t now, act;
1053         s64 delta;
1054
1055         lockdep_assert_rq_held(rq);
1056
1057         /*
1058          * We want the timer to fire at the deadline, but considering
1059          * that it is actually coming from rq->clock and not from
1060          * hrtimer's time base reading.
1061          */
1062         act = ns_to_ktime(dl_next_period(dl_se));
1063         now = hrtimer_cb_get_time(timer);
1064         delta = ktime_to_ns(now) - rq_clock(rq);
1065         act = ktime_add_ns(act, delta);
1066
1067         /*
1068          * If the expiry time already passed, e.g., because the value
1069          * chosen as the deadline is too small, don't even try to
1070          * start the timer in the past!
1071          */
1072         if (ktime_us_delta(act, now) < 0)
1073                 return 0;
1074
1075         /*
1076          * !enqueued will guarantee another callback; even if one is already in
1077          * progress. This ensures a balanced {get,put}_task_struct().
1078          *
1079          * The race against __run_timer() clearing the enqueued state is
1080          * harmless because we're holding task_rq()->lock, therefore the timer
1081          * expiring after we've done the check will wait on its task_rq_lock()
1082          * and observe our state.
1083          */
1084         if (!hrtimer_is_queued(timer)) {
1085                 get_task_struct(p);
1086                 hrtimer_start(timer, act, HRTIMER_MODE_ABS_HARD);
1087         }
1088
1089         return 1;
1090 }
1091
1092 /*
1093  * This is the bandwidth enforcement timer callback. If here, we know
1094  * a task is not on its dl_rq, since the fact that the timer was running
1095  * means the task is throttled and needs a runtime replenishment.
1096  *
1097  * However, what we actually do depends on the fact the task is active,
1098  * (it is on its rq) or has been removed from there by a call to
1099  * dequeue_task_dl(). In the former case we must issue the runtime
1100  * replenishment and add the task back to the dl_rq; in the latter, we just
1101  * do nothing but clearing dl_throttled, so that runtime and deadline
1102  * updating (and the queueing back to dl_rq) will be done by the
1103  * next call to enqueue_task_dl().
1104  */
1105 static enum hrtimer_restart dl_task_timer(struct hrtimer *timer)
1106 {
1107         struct sched_dl_entity *dl_se = container_of(timer,
1108                                                      struct sched_dl_entity,
1109                                                      dl_timer);
1110         struct task_struct *p = dl_task_of(dl_se);
1111         struct rq_flags rf;
1112         struct rq *rq;
1113
1114         rq = task_rq_lock(p, &rf);
1115
1116         /*
1117          * The task might have changed its scheduling policy to something
1118          * different than SCHED_DEADLINE (through switched_from_dl()).
1119          */
1120         if (!dl_task(p))
1121                 goto unlock;
1122
1123         /*
1124          * The task might have been boosted by someone else and might be in the
1125          * boosting/deboosting path, its not throttled.
1126          */
1127         if (is_dl_boosted(dl_se))
1128                 goto unlock;
1129
1130         /*
1131          * Spurious timer due to start_dl_timer() race; or we already received
1132          * a replenishment from rt_mutex_setprio().
1133          */
1134         if (!dl_se->dl_throttled)
1135                 goto unlock;
1136
1137         sched_clock_tick();
1138         update_rq_clock(rq);
1139
1140         /*
1141          * If the throttle happened during sched-out; like:
1142          *
1143          *   schedule()
1144          *     deactivate_task()
1145          *       dequeue_task_dl()
1146          *         update_curr_dl()
1147          *           start_dl_timer()
1148          *         __dequeue_task_dl()
1149          *     prev->on_rq = 0;
1150          *
1151          * We can be both throttled and !queued. Replenish the counter
1152          * but do not enqueue -- wait for our wakeup to do that.
1153          */
1154         if (!task_on_rq_queued(p)) {
1155                 replenish_dl_entity(dl_se);
1156                 goto unlock;
1157         }
1158
1159 #ifdef CONFIG_SMP
1160         if (unlikely(!rq->online)) {
1161                 /*
1162                  * If the runqueue is no longer available, migrate the
1163                  * task elsewhere. This necessarily changes rq.
1164                  */
1165                 lockdep_unpin_lock(__rq_lockp(rq), rf.cookie);
1166                 rq = dl_task_offline_migration(rq, p);
1167                 rf.cookie = lockdep_pin_lock(__rq_lockp(rq));
1168                 update_rq_clock(rq);
1169
1170                 /*
1171                  * Now that the task has been migrated to the new RQ and we
1172                  * have that locked, proceed as normal and enqueue the task
1173                  * there.
1174                  */
1175         }
1176 #endif
1177
1178         enqueue_task_dl(rq, p, ENQUEUE_REPLENISH);
1179         if (dl_task(rq->curr))
1180                 check_preempt_curr_dl(rq, p, 0);
1181         else
1182                 resched_curr(rq);
1183
1184 #ifdef CONFIG_SMP
1185         /*
1186          * Queueing this task back might have overloaded rq, check if we need
1187          * to kick someone away.
1188          */
1189         if (has_pushable_dl_tasks(rq)) {
1190                 /*
1191                  * Nothing relies on rq->lock after this, so its safe to drop
1192                  * rq->lock.
1193                  */
1194                 rq_unpin_lock(rq, &rf);
1195                 push_dl_task(rq);
1196                 rq_repin_lock(rq, &rf);
1197         }
1198 #endif
1199
1200 unlock:
1201         task_rq_unlock(rq, p, &rf);
1202
1203         /*
1204          * This can free the task_struct, including this hrtimer, do not touch
1205          * anything related to that after this.
1206          */
1207         put_task_struct(p);
1208
1209         return HRTIMER_NORESTART;
1210 }
1211
1212 void init_dl_task_timer(struct sched_dl_entity *dl_se)
1213 {
1214         struct hrtimer *timer = &dl_se->dl_timer;
1215
1216         hrtimer_init(timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL_HARD);
1217         timer->function = dl_task_timer;
1218 }
1219
1220 /*
1221  * During the activation, CBS checks if it can reuse the current task's
1222  * runtime and period. If the deadline of the task is in the past, CBS
1223  * cannot use the runtime, and so it replenishes the task. This rule
1224  * works fine for implicit deadline tasks (deadline == period), and the
1225  * CBS was designed for implicit deadline tasks. However, a task with
1226  * constrained deadline (deadline < period) might be awakened after the
1227  * deadline, but before the next period. In this case, replenishing the
1228  * task would allow it to run for runtime / deadline. As in this case
1229  * deadline < period, CBS enables a task to run for more than the
1230  * runtime / period. In a very loaded system, this can cause a domino
1231  * effect, making other tasks miss their deadlines.
1232  *
1233  * To avoid this problem, in the activation of a constrained deadline
1234  * task after the deadline but before the next period, throttle the
1235  * task and set the replenishing timer to the begin of the next period,
1236  * unless it is boosted.
1237  */
1238 static inline void dl_check_constrained_dl(struct sched_dl_entity *dl_se)
1239 {
1240         struct task_struct *p = dl_task_of(dl_se);
1241         struct rq *rq = rq_of_dl_rq(dl_rq_of_se(dl_se));
1242
1243         if (dl_time_before(dl_se->deadline, rq_clock(rq)) &&
1244             dl_time_before(rq_clock(rq), dl_next_period(dl_se))) {
1245                 if (unlikely(is_dl_boosted(dl_se) || !start_dl_timer(p)))
1246                         return;
1247                 dl_se->dl_throttled = 1;
1248                 if (dl_se->runtime > 0)
1249                         dl_se->runtime = 0;
1250         }
1251 }
1252
1253 static
1254 int dl_runtime_exceeded(struct sched_dl_entity *dl_se)
1255 {
1256         return (dl_se->runtime <= 0);
1257 }
1258
1259 /*
1260  * This function implements the GRUB accounting rule:
1261  * according to the GRUB reclaiming algorithm, the runtime is
1262  * not decreased as "dq = -dt", but as
1263  * "dq = -max{u / Umax, (1 - Uinact - Uextra)} dt",
1264  * where u is the utilization of the task, Umax is the maximum reclaimable
1265  * utilization, Uinact is the (per-runqueue) inactive utilization, computed
1266  * as the difference between the "total runqueue utilization" and the
1267  * runqueue active utilization, and Uextra is the (per runqueue) extra
1268  * reclaimable utilization.
1269  * Since rq->dl.running_bw and rq->dl.this_bw contain utilizations
1270  * multiplied by 2^BW_SHIFT, the result has to be shifted right by
1271  * BW_SHIFT.
1272  * Since rq->dl.bw_ratio contains 1 / Umax multiplied by 2^RATIO_SHIFT,
1273  * dl_bw is multiped by rq->dl.bw_ratio and shifted right by RATIO_SHIFT.
1274  * Since delta is a 64 bit variable, to have an overflow its value
1275  * should be larger than 2^(64 - 20 - 8), which is more than 64 seconds.
1276  * So, overflow is not an issue here.
1277  */
1278 static u64 grub_reclaim(u64 delta, struct rq *rq, struct sched_dl_entity *dl_se)
1279 {
1280         u64 u_inact = rq->dl.this_bw - rq->dl.running_bw; /* Utot - Uact */
1281         u64 u_act;
1282         u64 u_act_min = (dl_se->dl_bw * rq->dl.bw_ratio) >> RATIO_SHIFT;
1283
1284         /*
1285          * Instead of computing max{u * bw_ratio, (1 - u_inact - u_extra)},
1286          * we compare u_inact + rq->dl.extra_bw with
1287          * 1 - (u * rq->dl.bw_ratio >> RATIO_SHIFT), because
1288          * u_inact + rq->dl.extra_bw can be larger than
1289          * 1 * (so, 1 - u_inact - rq->dl.extra_bw would be negative
1290          * leading to wrong results)
1291          */
1292         if (u_inact + rq->dl.extra_bw > BW_UNIT - u_act_min)
1293                 u_act = u_act_min;
1294         else
1295                 u_act = BW_UNIT - u_inact - rq->dl.extra_bw;
1296
1297         return (delta * u_act) >> BW_SHIFT;
1298 }
1299
1300 /*
1301  * Update the current task's runtime statistics (provided it is still
1302  * a -deadline task and has not been removed from the dl_rq).
1303  */
1304 static void update_curr_dl(struct rq *rq)
1305 {
1306         struct task_struct *curr = rq->curr;
1307         struct sched_dl_entity *dl_se = &curr->dl;
1308         u64 delta_exec, scaled_delta_exec;
1309         int cpu = cpu_of(rq);
1310         u64 now;
1311
1312         if (!dl_task(curr) || !on_dl_rq(dl_se))
1313                 return;
1314
1315         /*
1316          * Consumed budget is computed considering the time as
1317          * observed by schedulable tasks (excluding time spent
1318          * in hardirq context, etc.). Deadlines are instead
1319          * computed using hard walltime. This seems to be the more
1320          * natural solution, but the full ramifications of this
1321          * approach need further study.
1322          */
1323         now = rq_clock_task(rq);
1324         delta_exec = now - curr->se.exec_start;
1325         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0)) {
1326                 if (unlikely(dl_se->dl_yielded))
1327                         goto throttle;
1328                 return;
1329         }
1330
1331         schedstat_set(curr->stats.exec_max,
1332                       max(curr->stats.exec_max, delta_exec));
1333
1334         trace_sched_stat_runtime(curr, delta_exec, 0);
1335
1336         curr->se.sum_exec_runtime += delta_exec;
1337         account_group_exec_runtime(curr, delta_exec);
1338
1339         curr->se.exec_start = now;
1340         cgroup_account_cputime(curr, delta_exec);
1341
1342         if (dl_entity_is_special(dl_se))
1343                 return;
1344
1345         /*
1346          * For tasks that participate in GRUB, we implement GRUB-PA: the
1347          * spare reclaimed bandwidth is used to clock down frequency.
1348          *
1349          * For the others, we still need to scale reservation parameters
1350          * according to current frequency and CPU maximum capacity.
1351          */
1352         if (unlikely(dl_se->flags & SCHED_FLAG_RECLAIM)) {
1353                 scaled_delta_exec = grub_reclaim(delta_exec,
1354                                                  rq,
1355                                                  &curr->dl);
1356         } else {
1357                 unsigned long scale_freq = arch_scale_freq_capacity(cpu);
1358                 unsigned long scale_cpu = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
1359
1360                 scaled_delta_exec = cap_scale(delta_exec, scale_freq);
1361                 scaled_delta_exec = cap_scale(scaled_delta_exec, scale_cpu);
1362         }
1363
1364         dl_se->runtime -= scaled_delta_exec;
1365
1366 throttle:
1367         if (dl_runtime_exceeded(dl_se) || dl_se->dl_yielded) {
1368                 dl_se->dl_throttled = 1;
1369
1370                 /* If requested, inform the user about runtime overruns. */
1371                 if (dl_runtime_exceeded(dl_se) &&
1372                     (dl_se->flags & SCHED_FLAG_DL_OVERRUN))
1373                         dl_se->dl_overrun = 1;
1374
1375                 __dequeue_task_dl(rq, curr, 0);
1376                 if (unlikely(is_dl_boosted(dl_se) || !start_dl_timer(curr)))
1377                         enqueue_task_dl(rq, curr, ENQUEUE_REPLENISH);
1378
1379                 if (!is_leftmost(curr, &rq->dl))
1380                         resched_curr(rq);
1381         }
1382
1383         /*
1384          * Because -- for now -- we share the rt bandwidth, we need to
1385          * account our runtime there too, otherwise actual rt tasks
1386          * would be able to exceed the shared quota.
1387          *
1388          * Account to the root rt group for now.
1389          *
1390          * The solution we're working towards is having the RT groups scheduled
1391          * using deadline servers -- however there's a few nasties to figure
1392          * out before that can happen.
1393          */
1394         if (rt_bandwidth_enabled()) {
1395                 struct rt_rq *rt_rq = &rq->rt;
1396
1397                 raw_spin_lock(&rt_rq->rt_runtime_lock);
1398                 /*
1399                  * We'll let actual RT tasks worry about the overflow here, we
1400                  * have our own CBS to keep us inline; only account when RT
1401                  * bandwidth is relevant.
1402                  */
1403                 if (sched_rt_bandwidth_account(rt_rq))
1404                         rt_rq->rt_time += delta_exec;
1405                 raw_spin_unlock(&rt_rq->rt_runtime_lock);
1406         }
1407 }
1408
1409 static enum hrtimer_restart inactive_task_timer(struct hrtimer *timer)
1410 {
1411         struct sched_dl_entity *dl_se = container_of(timer,
1412                                                      struct sched_dl_entity,
1413                                                      inactive_timer);
1414         struct task_struct *p = dl_task_of(dl_se);
1415         struct rq_flags rf;
1416         struct rq *rq;
1417
1418         rq = task_rq_lock(p, &rf);
1419
1420         sched_clock_tick();
1421         update_rq_clock(rq);
1422
1423         if (!dl_task(p) || READ_ONCE(p->__state) == TASK_DEAD) {
1424                 struct dl_bw *dl_b = dl_bw_of(task_cpu(p));
1425
1426                 if (READ_ONCE(p->__state) == TASK_DEAD && dl_se->dl_non_contending) {
1427                         sub_running_bw(&p->dl, dl_rq_of_se(&p->dl));
1428                         sub_rq_bw(&p->dl, dl_rq_of_se(&p->dl));
1429                         dl_se->dl_non_contending = 0;
1430                 }
1431
1432                 raw_spin_lock(&dl_b->lock);
1433                 __dl_sub(dl_b, p->dl.dl_bw, dl_bw_cpus(task_cpu(p)));
1434                 raw_spin_unlock(&dl_b->lock);
1435                 __dl_clear_params(p);
1436
1437                 goto unlock;
1438         }
1439         if (dl_se->dl_non_contending == 0)
1440                 goto unlock;
1441
1442         sub_running_bw(dl_se, &rq->dl);
1443         dl_se->dl_non_contending = 0;
1444 unlock:
1445         task_rq_unlock(rq, p, &rf);
1446         put_task_struct(p);
1447
1448         return HRTIMER_NORESTART;
1449 }
1450
1451 void init_dl_inactive_task_timer(struct sched_dl_entity *dl_se)
1452 {
1453         struct hrtimer *timer = &dl_se->inactive_timer;
1454
1455         hrtimer_init(timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL_HARD);
1456         timer->function = inactive_task_timer;
1457 }
1458
1459 #define __node_2_dle(node) \
1460         rb_entry((node), struct sched_dl_entity, rb_node)
1461
1462 #ifdef CONFIG_SMP
1463
1464 static void inc_dl_deadline(struct dl_rq *dl_rq, u64 deadline)
1465 {
1466         struct rq *rq = rq_of_dl_rq(dl_rq);
1467
1468         if (dl_rq->earliest_dl.curr == 0 ||
1469             dl_time_before(deadline, dl_rq->earliest_dl.curr)) {
1470                 if (dl_rq->earliest_dl.curr == 0)
1471                         cpupri_set(&rq->rd->cpupri, rq->cpu, CPUPRI_HIGHER);
1472                 dl_rq->earliest_dl.curr = deadline;
1473                 cpudl_set(&rq->rd->cpudl, rq->cpu, deadline);
1474         }
1475 }
1476
1477 static void dec_dl_deadline(struct dl_rq *dl_rq, u64 deadline)
1478 {
1479         struct rq *rq = rq_of_dl_rq(dl_rq);
1480
1481         /*
1482          * Since we may have removed our earliest (and/or next earliest)
1483          * task we must recompute them.
1484          */
1485         if (!dl_rq->dl_nr_running) {
1486                 dl_rq->earliest_dl.curr = 0;
1487                 dl_rq->earliest_dl.next = 0;
1488                 cpudl_clear(&rq->rd->cpudl, rq->cpu);
1489                 cpupri_set(&rq->rd->cpupri, rq->cpu, rq->rt.highest_prio.curr);
1490         } else {
1491                 struct rb_node *leftmost = rb_first_cached(&dl_rq->root);
1492                 struct sched_dl_entity *entry = __node_2_dle(leftmost);
1493
1494                 dl_rq->earliest_dl.curr = entry->deadline;
1495                 cpudl_set(&rq->rd->cpudl, rq->cpu, entry->deadline);
1496         }
1497 }
1498
1499 #else
1500
1501 static inline void inc_dl_deadline(struct dl_rq *dl_rq, u64 deadline) {}
1502 static inline void dec_dl_deadline(struct dl_rq *dl_rq, u64 deadline) {}
1503
1504 #endif /* CONFIG_SMP */
1505
1506 static inline
1507 void inc_dl_tasks(struct sched_dl_entity *dl_se, struct dl_rq *dl_rq)
1508 {
1509         int prio = dl_task_of(dl_se)->prio;
1510         u64 deadline = dl_se->deadline;
1511
1512         WARN_ON(!dl_prio(prio));
1513         dl_rq->dl_nr_running++;
1514         add_nr_running(rq_of_dl_rq(dl_rq), 1);
1515
1516         inc_dl_deadline(dl_rq, deadline);
1517         inc_dl_migration(dl_se, dl_rq);
1518 }
1519
1520 static inline
1521 void dec_dl_tasks(struct sched_dl_entity *dl_se, struct dl_rq *dl_rq)
1522 {
1523         int prio = dl_task_of(dl_se)->prio;
1524
1525         WARN_ON(!dl_prio(prio));
1526         WARN_ON(!dl_rq->dl_nr_running);
1527         dl_rq->dl_nr_running--;
1528         sub_nr_running(rq_of_dl_rq(dl_rq), 1);
1529
1530         dec_dl_deadline(dl_rq, dl_se->deadline);
1531         dec_dl_migration(dl_se, dl_rq);
1532 }
1533
1534 static inline bool __dl_less(struct rb_node *a, const struct rb_node *b)
1535 {
1536         return dl_time_before(__node_2_dle(a)->deadline, __node_2_dle(b)->deadline);
1537 }
1538
1539 static inline struct sched_statistics *
1540 __schedstats_from_dl_se(struct sched_dl_entity *dl_se)
1541 {
1542         return &dl_task_of(dl_se)->stats;
1543 }
1544
1545 static inline void
1546 update_stats_wait_start_dl(struct dl_rq *dl_rq, struct sched_dl_entity *dl_se)
1547 {
1548         struct sched_statistics *stats;
1549
1550         if (!schedstat_enabled())
1551                 return;
1552
1553         stats = __schedstats_from_dl_se(dl_se);
1554         __update_stats_wait_start(rq_of_dl_rq(dl_rq), dl_task_of(dl_se), stats);
1555 }
1556
1557 static inline void
1558 update_stats_wait_end_dl(struct dl_rq *dl_rq, struct sched_dl_entity *dl_se)
1559 {
1560         struct sched_statistics *stats;
1561
1562         if (!schedstat_enabled())
1563                 return;
1564
1565         stats = __schedstats_from_dl_se(dl_se);
1566         __update_stats_wait_end(rq_of_dl_rq(dl_rq), dl_task_of(dl_se), stats);
1567 }
1568
1569 static inline void
1570 update_stats_enqueue_sleeper_dl(struct dl_rq *dl_rq, struct sched_dl_entity *dl_se)
1571 {
1572         struct sched_statistics *stats;
1573
1574         if (!schedstat_enabled())
1575                 return;
1576
1577         stats = __schedstats_from_dl_se(dl_se);
1578         __update_stats_enqueue_sleeper(rq_of_dl_rq(dl_rq), dl_task_of(dl_se), stats);
1579 }
1580
1581 static inline void
1582 update_stats_enqueue_dl(struct dl_rq *dl_rq, struct sched_dl_entity *dl_se,
1583                         int flags)
1584 {
1585         if (!schedstat_enabled())
1586                 return;
1587
1588         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
1589                 update_stats_enqueue_sleeper_dl(dl_rq, dl_se);
1590 }
1591
1592 static inline void
1593 update_stats_dequeue_dl(struct dl_rq *dl_rq, struct sched_dl_entity *dl_se,
1594                         int flags)
1595 {
1596         struct task_struct *p = dl_task_of(dl_se);
1597
1598         if (!schedstat_enabled())
1599                 return;
1600
1601         if ((flags & DEQUEUE_SLEEP)) {
1602                 unsigned int state;
1603
1604                 state = READ_ONCE(p->__state);
1605                 if (state & TASK_INTERRUPTIBLE)
1606                         __schedstat_set(p->stats.sleep_start,
1607                                         rq_clock(rq_of_dl_rq(dl_rq)));
1608
1609                 if (state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
1610                         __schedstat_set(p->stats.block_start,
1611                                         rq_clock(rq_of_dl_rq(dl_rq)));
1612         }
1613 }
1614
1615 static void __enqueue_dl_entity(struct sched_dl_entity *dl_se)
1616 {
1617         struct dl_rq *dl_rq = dl_rq_of_se(dl_se);
1618
1619         BUG_ON(!RB_EMPTY_NODE(&dl_se->rb_node));
1620
1621         rb_add_cached(&dl_se->rb_node, &dl_rq->root, __dl_less);
1622
1623         inc_dl_tasks(dl_se, dl_rq);
1624 }
1625
1626 static void __dequeue_dl_entity(struct sched_dl_entity *dl_se)
1627 {
1628         struct dl_rq *dl_rq = dl_rq_of_se(dl_se);
1629
1630         if (RB_EMPTY_NODE(&dl_se->rb_node))
1631                 return;
1632
1633         rb_erase_cached(&dl_se->rb_node, &dl_rq->root);
1634
1635         RB_CLEAR_NODE(&dl_se->rb_node);
1636
1637         dec_dl_tasks(dl_se, dl_rq);
1638 }
1639
1640 static void
1641 enqueue_dl_entity(struct sched_dl_entity *dl_se, int flags)
1642 {
1643         BUG_ON(on_dl_rq(dl_se));
1644
1645         update_stats_enqueue_dl(dl_rq_of_se(dl_se), dl_se, flags);
1646
1647         /*
1648          * If this is a wakeup or a new instance, the scheduling
1649          * parameters of the task might need updating. Otherwise,
1650          * we want a replenishment of its runtime.
1651          */
1652         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
1653                 task_contending(dl_se, flags);
1654                 update_dl_entity(dl_se);
1655         } else if (flags & ENQUEUE_REPLENISH) {
1656                 replenish_dl_entity(dl_se);
1657         } else if ((flags & ENQUEUE_RESTORE) &&
1658                   dl_time_before(dl_se->deadline,
1659                                  rq_clock(rq_of_dl_rq(dl_rq_of_se(dl_se))))) {
1660                 setup_new_dl_entity(dl_se);
1661         }
1662
1663         __enqueue_dl_entity(dl_se);
1664 }
1665
1666 static void dequeue_dl_entity(struct sched_dl_entity *dl_se)
1667 {
1668         __dequeue_dl_entity(dl_se);
1669 }
1670
1671 static void enqueue_task_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
1672 {
1673         if (is_dl_boosted(&p->dl)) {
1674                 /*
1675                  * Because of delays in the detection of the overrun of a
1676                  * thread's runtime, it might be the case that a thread
1677                  * goes to sleep in a rt mutex with negative runtime. As
1678                  * a consequence, the thread will be throttled.
1679                  *
1680                  * While waiting for the mutex, this thread can also be
1681                  * boosted via PI, resulting in a thread that is throttled
1682                  * and boosted at the same time.
1683                  *
1684                  * In this case, the boost overrides the throttle.
1685                  */
1686                 if (p->dl.dl_throttled) {
1687                         /*
1688                          * The replenish timer needs to be canceled. No
1689                          * problem if it fires concurrently: boosted threads
1690                          * are ignored in dl_task_timer().
1691                          */
1692                         hrtimer_try_to_cancel(&p->dl.dl_timer);
1693                         p->dl.dl_throttled = 0;
1694                 }
1695         } else if (!dl_prio(p->normal_prio)) {
1696                 /*
1697                  * Special case in which we have a !SCHED_DEADLINE task that is going
1698                  * to be deboosted, but exceeds its runtime while doing so. No point in
1699                  * replenishing it, as it's going to return back to its original
1700                  * scheduling class after this. If it has been throttled, we need to
1701                  * clear the flag, otherwise the task may wake up as throttled after
1702                  * being boosted again with no means to replenish the runtime and clear
1703                  * the throttle.
1704                  */
1705                 p->dl.dl_throttled = 0;
1706                 if (!(flags & ENQUEUE_REPLENISH))
1707                         printk_deferred_once("sched: DL de-boosted task PID %d: REPLENISH flag missing\n",
1708                                              task_pid_nr(p));
1709
1710                 return;
1711         }
1712
1713         /*
1714          * Check if a constrained deadline task was activated
1715          * after the deadline but before the next period.
1716          * If that is the case, the task will be throttled and
1717          * the replenishment timer will be set to the next period.
1718          */
1719         if (!p->dl.dl_throttled && !dl_is_implicit(&p->dl))
1720                 dl_check_constrained_dl(&p->dl);
1721
1722         if (p->on_rq == TASK_ON_RQ_MIGRATING || flags & ENQUEUE_RESTORE) {
1723                 add_rq_bw(&p->dl, &rq->dl);
1724                 add_running_bw(&p->dl, &rq->dl);
1725         }
1726
1727         /*
1728          * If p is throttled, we do not enqueue it. In fact, if it exhausted
1729          * its budget it needs a replenishment and, since it now is on
1730          * its rq, the bandwidth timer callback (which clearly has not
1731          * run yet) will take care of this.
1732          * However, the active utilization does not depend on the fact
1733          * that the task is on the runqueue or not (but depends on the
1734          * task's state - in GRUB parlance, "inactive" vs "active contending").
1735          * In other words, even if a task is throttled its utilization must
1736          * be counted in the active utilization; hence, we need to call
1737          * add_running_bw().
1738          */
1739         if (p->dl.dl_throttled && !(flags & ENQUEUE_REPLENISH)) {
1740                 if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
1741                         task_contending(&p->dl, flags);
1742
1743                 return;
1744         }
1745
1746         check_schedstat_required();
1747         update_stats_wait_start_dl(dl_rq_of_se(&p->dl), &p->dl);
1748
1749         enqueue_dl_entity(&p->dl, flags);
1750
1751         if (!task_current(rq, p) && p->nr_cpus_allowed > 1)
1752                 enqueue_pushable_dl_task(rq, p);
1753 }
1754
1755 static void __dequeue_task_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
1756 {
1757         update_stats_dequeue_dl(&rq->dl, &p->dl, flags);
1758         dequeue_dl_entity(&p->dl);
1759         dequeue_pushable_dl_task(rq, p);
1760 }
1761
1762 static void dequeue_task_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
1763 {
1764         update_curr_dl(rq);
1765         __dequeue_task_dl(rq, p, flags);
1766
1767         if (p->on_rq == TASK_ON_RQ_MIGRATING || flags & DEQUEUE_SAVE) {
1768                 sub_running_bw(&p->dl, &rq->dl);
1769                 sub_rq_bw(&p->dl, &rq->dl);
1770         }
1771
1772         /*
1773          * This check allows to start the inactive timer (or to immediately
1774          * decrease the active utilization, if needed) in two cases:
1775          * when the task blocks and when it is terminating
1776          * (p->state == TASK_DEAD). We can handle the two cases in the same
1777          * way, because from GRUB's point of view the same thing is happening
1778          * (the task moves from "active contending" to "active non contending"
1779          * or "inactive")
1780          */
1781         if (flags & DEQUEUE_SLEEP)
1782                 task_non_contending(p);
1783 }
1784
1785 /*
1786  * Yield task semantic for -deadline tasks is:
1787  *
1788  *   get off from the CPU until our next instance, with
1789  *   a new runtime. This is of little use now, since we
1790  *   don't have a bandwidth reclaiming mechanism. Anyway,
1791  *   bandwidth reclaiming is planned for the future, and
1792  *   yield_task_dl will indicate that some spare budget
1793  *   is available for other task instances to use it.
1794  */
1795 static void yield_task_dl(struct rq *rq)
1796 {
1797         /*
1798          * We make the task go to sleep until its current deadline by
1799          * forcing its runtime to zero. This way, update_curr_dl() stops
1800          * it and the bandwidth timer will wake it up and will give it
1801          * new scheduling parameters (thanks to dl_yielded=1).
1802          */
1803         rq->curr->dl.dl_yielded = 1;
1804
1805         update_rq_clock(rq);
1806         update_curr_dl(rq);
1807         /*
1808          * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
1809          * so we don't do microscopic update in schedule()
1810          * and double the fastpath cost.
1811          */
1812         rq_clock_skip_update(rq);
1813 }
1814
1815 #ifdef CONFIG_SMP
1816
1817 static int find_later_rq(struct task_struct *task);
1818
1819 static int
1820 select_task_rq_dl(struct task_struct *p, int cpu, int flags)
1821 {
1822         struct task_struct *curr;
1823         bool select_rq;
1824         struct rq *rq;
1825
1826         if (!(flags & WF_TTWU))
1827                 goto out;
1828
1829         rq = cpu_rq(cpu);
1830
1831         rcu_read_lock();
1832         curr = READ_ONCE(rq->curr); /* unlocked access */
1833
1834         /*
1835          * If we are dealing with a -deadline task, we must
1836          * decide where to wake it up.
1837          * If it has a later deadline and the current task
1838          * on this rq can't move (provided the waking task
1839          * can!) we prefer to send it somewhere else. On the
1840          * other hand, if it has a shorter deadline, we
1841          * try to make it stay here, it might be important.
1842          */
1843         select_rq = unlikely(dl_task(curr)) &&
1844                     (curr->nr_cpus_allowed < 2 ||
1845                      !dl_entity_preempt(&p->dl, &curr->dl)) &&
1846                     p->nr_cpus_allowed > 1;
1847
1848         /*
1849          * Take the capacity of the CPU into account to
1850          * ensure it fits the requirement of the task.
1851          */
1852         if (static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity))
1853                 select_rq |= !dl_task_fits_capacity(p, cpu);
1854
1855         if (select_rq) {
1856                 int target = find_later_rq(p);
1857
1858                 if (target != -1 &&
1859                                 (dl_time_before(p->dl.deadline,
1860                                         cpu_rq(target)->dl.earliest_dl.curr) ||
1861                                 (cpu_rq(target)->dl.dl_nr_running == 0)))
1862                         cpu = target;
1863         }
1864         rcu_read_unlock();
1865
1866 out:
1867         return cpu;
1868 }
1869
1870 static void migrate_task_rq_dl(struct task_struct *p, int new_cpu __maybe_unused)
1871 {
1872         struct rq_flags rf;
1873         struct rq *rq;
1874
1875         if (READ_ONCE(p->__state) != TASK_WAKING)
1876                 return;
1877
1878         rq = task_rq(p);
1879         /*
1880          * Since p->state == TASK_WAKING, set_task_cpu() has been called
1881          * from try_to_wake_up(). Hence, p->pi_lock is locked, but
1882          * rq->lock is not... So, lock it
1883          */
1884         rq_lock(rq, &rf);
1885         if (p->dl.dl_non_contending) {
1886                 update_rq_clock(rq);
1887                 sub_running_bw(&p->dl, &rq->dl);
1888                 p->dl.dl_non_contending = 0;
1889                 /*
1890                  * If the timer handler is currently running and the
1891                  * timer cannot be canceled, inactive_task_timer()
1892                  * will see that dl_not_contending is not set, and
1893                  * will not touch the rq's active utilization,
1894                  * so we are still safe.
1895                  */
1896                 if (hrtimer_try_to_cancel(&p->dl.inactive_timer) == 1)
1897                         put_task_struct(p);
1898         }
1899         sub_rq_bw(&p->dl, &rq->dl);
1900         rq_unlock(rq, &rf);
1901 }
1902
1903 static void check_preempt_equal_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1904 {
1905         /*
1906          * Current can't be migrated, useless to reschedule,
1907          * let's hope p can move out.
1908          */
1909         if (rq->curr->nr_cpus_allowed == 1 ||
1910             !cpudl_find(&rq->rd->cpudl, rq->curr, NULL))
1911                 return;
1912
1913         /*
1914          * p is migratable, so let's not schedule it and
1915          * see if it is pushed or pulled somewhere else.
1916          */
1917         if (p->nr_cpus_allowed != 1 &&
1918             cpudl_find(&rq->rd->cpudl, p, NULL))
1919                 return;
1920
1921         resched_curr(rq);
1922 }
1923
1924 static int balance_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p, struct rq_flags *rf)
1925 {
1926         if (!on_dl_rq(&p->dl) && need_pull_dl_task(rq, p)) {
1927                 /*
1928                  * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being
1929                  * picked for load-balance and preemption/IRQs are still
1930                  * disabled avoiding further scheduler activity on it and we've
1931                  * not yet started the picking loop.
1932                  */
1933                 rq_unpin_lock(rq, rf);
1934                 pull_dl_task(rq);
1935                 rq_repin_lock(rq, rf);
1936         }
1937
1938         return sched_stop_runnable(rq) || sched_dl_runnable(rq);
1939 }
1940 #endif /* CONFIG_SMP */
1941
1942 /*
1943  * Only called when both the current and waking task are -deadline
1944  * tasks.
1945  */
1946 static void check_preempt_curr_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p,
1947                                   int flags)
1948 {
1949         if (dl_entity_preempt(&p->dl, &rq->curr->dl)) {
1950                 resched_curr(rq);
1951                 return;
1952         }
1953
1954 #ifdef CONFIG_SMP
1955         /*
1956          * In the unlikely case current and p have the same deadline
1957          * let us try to decide what's the best thing to do...
1958          */
1959         if ((p->dl.deadline == rq->curr->dl.deadline) &&
1960             !test_tsk_need_resched(rq->curr))
1961                 check_preempt_equal_dl(rq, p);
1962 #endif /* CONFIG_SMP */
1963 }
1964
1965 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
1966 static void start_hrtick_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1967 {
1968         hrtick_start(rq, p->dl.runtime);
1969 }
1970 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
1971 static void start_hrtick_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1972 {
1973 }
1974 #endif
1975
1976 static void set_next_task_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool first)
1977 {
1978         struct sched_dl_entity *dl_se = &p->dl;
1979         struct dl_rq *dl_rq = &rq->dl;
1980
1981         p->se.exec_start = rq_clock_task(rq);
1982         if (on_dl_rq(&p->dl))
1983                 update_stats_wait_end_dl(dl_rq, dl_se);
1984
1985         /* You can't push away the running task */
1986         dequeue_pushable_dl_task(rq, p);
1987
1988         if (!first)
1989                 return;
1990
1991         if (hrtick_enabled_dl(rq))
1992                 start_hrtick_dl(rq, p);
1993
1994         if (rq->curr->sched_class != &dl_sched_class)
1995                 update_dl_rq_load_avg(rq_clock_pelt(rq), rq, 0);
1996
1997         deadline_queue_push_tasks(rq);
1998 }
1999
2000 static struct sched_dl_entity *pick_next_dl_entity(struct dl_rq *dl_rq)
2001 {
2002         struct rb_node *left = rb_first_cached(&dl_rq->root);
2003
2004         if (!left)
2005                 return NULL;
2006
2007         return __node_2_dle(left);
2008 }
2009
2010 static struct task_struct *pick_task_dl(struct rq *rq)
2011 {
2012         struct sched_dl_entity *dl_se;
2013         struct dl_rq *dl_rq = &rq->dl;
2014         struct task_struct *p;
2015
2016         if (!sched_dl_runnable(rq))
2017                 return NULL;
2018
2019         dl_se = pick_next_dl_entity(dl_rq);
2020         BUG_ON(!dl_se);
2021         p = dl_task_of(dl_se);
2022
2023         return p;
2024 }
2025
2026 static struct task_struct *pick_next_task_dl(struct rq *rq)
2027 {
2028         struct task_struct *p;
2029
2030         p = pick_task_dl(rq);
2031         if (p)
2032                 set_next_task_dl(rq, p, true);
2033
2034         return p;
2035 }
2036
2037 static void put_prev_task_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2038 {
2039         struct sched_dl_entity *dl_se = &p->dl;
2040         struct dl_rq *dl_rq = &rq->dl;
2041
2042         if (on_dl_rq(&p->dl))
2043                 update_stats_wait_start_dl(dl_rq, dl_se);
2044
2045         update_curr_dl(rq);
2046
2047         update_dl_rq_load_avg(rq_clock_pelt(rq), rq, 1);
2048         if (on_dl_rq(&p->dl) && p->nr_cpus_allowed > 1)
2049                 enqueue_pushable_dl_task(rq, p);
2050 }
2051
2052 /*
2053  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class.
2054  *
2055  * NOTE: This function can be called remotely by the tick offload that
2056  * goes along full dynticks. Therefore no local assumption can be made
2057  * and everything must be accessed through the @rq and @curr passed in
2058  * parameters.
2059  */
2060 static void task_tick_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p, int queued)
2061 {
2062         update_curr_dl(rq);
2063
2064         update_dl_rq_load_avg(rq_clock_pelt(rq), rq, 1);
2065         /*
2066          * Even when we have runtime, update_curr_dl() might have resulted in us
2067          * not being the leftmost task anymore. In that case NEED_RESCHED will
2068          * be set and schedule() will start a new hrtick for the next task.
2069          */
2070         if (hrtick_enabled_dl(rq) && queued && p->dl.runtime > 0 &&
2071             is_leftmost(p, &rq->dl))
2072                 start_hrtick_dl(rq, p);
2073 }
2074
2075 static void task_fork_dl(struct task_struct *p)
2076 {
2077         /*
2078          * SCHED_DEADLINE tasks cannot fork and this is achieved through
2079          * sched_fork()
2080          */
2081 }
2082
2083 #ifdef CONFIG_SMP
2084
2085 /* Only try algorithms three times */
2086 #define DL_MAX_TRIES 3
2087
2088 static int pick_dl_task(struct rq *rq, struct task_struct *p, int cpu)
2089 {
2090         if (!task_running(rq, p) &&
2091             cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_mask))
2092                 return 1;
2093         return 0;
2094 }
2095
2096 /*
2097  * Return the earliest pushable rq's task, which is suitable to be executed
2098  * on the CPU, NULL otherwise:
2099  */
2100 static struct task_struct *pick_earliest_pushable_dl_task(struct rq *rq, int cpu)
2101 {
2102         struct task_struct *p = NULL;
2103         struct rb_node *next_node;
2104
2105         if (!has_pushable_dl_tasks(rq))
2106                 return NULL;
2107
2108         next_node = rb_first_cached(&rq->dl.pushable_dl_tasks_root);
2109
2110 next_node:
2111         if (next_node) {
2112                 p = __node_2_pdl(next_node);
2113
2114                 if (pick_dl_task(rq, p, cpu))
2115                         return p;
2116
2117                 next_node = rb_next(next_node);
2118                 goto next_node;
2119         }
2120
2121         return NULL;
2122 }
2123
2124 static DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, local_cpu_mask_dl);
2125
2126 static int find_later_rq(struct task_struct *task)
2127 {
2128         struct sched_domain *sd;
2129         struct cpumask *later_mask = this_cpu_cpumask_var_ptr(local_cpu_mask_dl);
2130         int this_cpu = smp_processor_id();
2131         int cpu = task_cpu(task);
2132
2133         /* Make sure the mask is initialized first */
2134         if (unlikely(!later_mask))
2135                 return -1;
2136
2137         if (task->nr_cpus_allowed == 1)
2138                 return -1;
2139
2140         /*
2141          * We have to consider system topology and task affinity
2142          * first, then we can look for a suitable CPU.
2143          */
2144         if (!cpudl_find(&task_rq(task)->rd->cpudl, task, later_mask))
2145                 return -1;
2146
2147         /*
2148          * If we are here, some targets have been found, including
2149          * the most suitable which is, among the runqueues where the
2150          * current tasks have later deadlines than the task's one, the
2151          * rq with the latest possible one.
2152          *
2153          * Now we check how well this matches with task's
2154          * affinity and system topology.
2155          *
2156          * The last CPU where the task run is our first
2157          * guess, since it is most likely cache-hot there.
2158          */
2159         if (cpumask_test_cpu(cpu, later_mask))
2160                 return cpu;
2161         /*
2162          * Check if this_cpu is to be skipped (i.e., it is
2163          * not in the mask) or not.
2164          */
2165         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu, later_mask))
2166                 this_cpu = -1;
2167
2168         rcu_read_lock();
2169         for_each_domain(cpu, sd) {
2170                 if (sd->flags & SD_WAKE_AFFINE) {
2171                         int best_cpu;
2172
2173                         /*
2174                          * If possible, preempting this_cpu is
2175                          * cheaper than migrating.
2176                          */
2177                         if (this_cpu != -1 &&
2178                             cpumask_test_cpu(this_cpu, sched_domain_span(sd))) {
2179                                 rcu_read_unlock();
2180                                 return this_cpu;
2181                         }
2182
2183                         best_cpu = cpumask_any_and_distribute(later_mask,
2184                                                               sched_domain_span(sd));
2185                         /*
2186                          * Last chance: if a CPU being in both later_mask
2187                          * and current sd span is valid, that becomes our
2188                          * choice. Of course, the latest possible CPU is
2189                          * already under consideration through later_mask.
2190                          */
2191                         if (best_cpu < nr_cpu_ids) {
2192                                 rcu_read_unlock();
2193                                 return best_cpu;
2194                         }
2195                 }
2196         }
2197         rcu_read_unlock();
2198
2199         /*
2200          * At this point, all our guesses failed, we just return
2201          * 'something', and let the caller sort the things out.
2202          */
2203         if (this_cpu != -1)
2204                 return this_cpu;
2205
2206         cpu = cpumask_any_distribute(later_mask);
2207         if (cpu < nr_cpu_ids)
2208                 return cpu;
2209
2210         return -1;
2211 }
2212
2213 /* Locks the rq it finds */
2214 static struct rq *find_lock_later_rq(struct task_struct *task, struct rq *rq)
2215 {
2216         struct rq *later_rq = NULL;
2217         int tries;
2218         int cpu;
2219
2220         for (tries = 0; tries < DL_MAX_TRIES; tries++) {
2221                 cpu = find_later_rq(task);
2222
2223                 if ((cpu == -1) || (cpu == rq->cpu))
2224                         break;
2225
2226                 later_rq = cpu_rq(cpu);
2227
2228                 if (later_rq->dl.dl_nr_running &&
2229                     !dl_time_before(task->dl.deadline,
2230                                         later_rq->dl.earliest_dl.curr)) {
2231                         /*
2232                          * Target rq has tasks of equal or earlier deadline,
2233                          * retrying does not release any lock and is unlikely
2234                          * to yield a different result.
2235                          */
2236                         later_rq = NULL;
2237                         break;
2238                 }
2239
2240                 /* Retry if something changed. */
2241                 if (double_lock_balance(rq, later_rq)) {
2242                         if (unlikely(task_rq(task) != rq ||
2243                                      !cpumask_test_cpu(later_rq->cpu, &task->cpus_mask) ||
2244                                      task_running(rq, task) ||
2245                                      !dl_task(task) ||
2246                                      !task_on_rq_queued(task))) {
2247                                 double_unlock_balance(rq, later_rq);
2248                                 later_rq = NULL;
2249                                 break;
2250                         }
2251                 }
2252
2253                 /*
2254                  * If the rq we found has no -deadline task, or
2255                  * its earliest one has a later deadline than our
2256                  * task, the rq is a good one.
2257                  */
2258                 if (!later_rq->dl.dl_nr_running ||
2259                     dl_time_before(task->dl.deadline,
2260                                    later_rq->dl.earliest_dl.curr))
2261                         break;
2262
2263                 /* Otherwise we try again. */
2264                 double_unlock_balance(rq, later_rq);
2265                 later_rq = NULL;
2266         }
2267
2268         return later_rq;
2269 }
2270
2271 static struct task_struct *pick_next_pushable_dl_task(struct rq *rq)
2272 {
2273         struct task_struct *p;
2274
2275         if (!has_pushable_dl_tasks(rq))
2276                 return NULL;
2277
2278         p = __node_2_pdl(rb_first_cached(&rq->dl.pushable_dl_tasks_root));
2279
2280         BUG_ON(rq->cpu != task_cpu(p));
2281         BUG_ON(task_current(rq, p));
2282         BUG_ON(p->nr_cpus_allowed <= 1);
2283
2284         BUG_ON(!task_on_rq_queued(p));
2285         BUG_ON(!dl_task(p));
2286
2287         return p;
2288 }
2289
2290 /*
2291  * See if the non running -deadline tasks on this rq
2292  * can be sent to some other CPU where they can preempt
2293  * and start executing.
2294  */
2295 static int push_dl_task(struct rq *rq)
2296 {
2297         struct task_struct *next_task;
2298         struct rq *later_rq;
2299         int ret = 0;
2300
2301         if (!rq->dl.overloaded)
2302                 return 0;
2303
2304         next_task = pick_next_pushable_dl_task(rq);
2305         if (!next_task)
2306                 return 0;
2307
2308 retry:
2309         /*
2310          * If next_task preempts rq->curr, and rq->curr
2311          * can move away, it makes sense to just reschedule
2312          * without going further in pushing next_task.
2313          */
2314         if (dl_task(rq->curr) &&
2315             dl_time_before(next_task->dl.deadline, rq->curr->dl.deadline) &&
2316             rq->curr->nr_cpus_allowed > 1) {
2317                 resched_curr(rq);
2318                 return 0;
2319         }
2320
2321         if (is_migration_disabled(next_task))
2322                 return 0;
2323
2324         if (WARN_ON(next_task == rq->curr))
2325                 return 0;
2326
2327         /* We might release rq lock */
2328         get_task_struct(next_task);
2329
2330         /* Will lock the rq it'll find */
2331         later_rq = find_lock_later_rq(next_task, rq);
2332         if (!later_rq) {
2333                 struct task_struct *task;
2334
2335                 /*
2336                  * We must check all this again, since
2337                  * find_lock_later_rq releases rq->lock and it is
2338                  * then possible that next_task has migrated.
2339                  */
2340                 task = pick_next_pushable_dl_task(rq);
2341                 if (task == next_task) {
2342                         /*
2343                          * The task is still there. We don't try
2344                          * again, some other CPU will pull it when ready.
2345                          */
2346                         goto out;
2347                 }
2348
2349                 if (!task)
2350                         /* No more tasks */
2351                         goto out;
2352
2353                 put_task_struct(next_task);
2354                 next_task = task;
2355                 goto retry;
2356         }
2357
2358         deactivate_task(rq, next_task, 0);
2359         set_task_cpu(next_task, later_rq->cpu);
2360         activate_task(later_rq, next_task, 0);
2361         ret = 1;
2362
2363         resched_curr(later_rq);
2364
2365         double_unlock_balance(rq, later_rq);
2366
2367 out:
2368         put_task_struct(next_task);
2369
2370         return ret;
2371 }
2372
2373 static void push_dl_tasks(struct rq *rq)
2374 {
2375         /* push_dl_task() will return true if it moved a -deadline task */
2376         while (push_dl_task(rq))
2377                 ;
2378 }
2379
2380 static void pull_dl_task(struct rq *this_rq)
2381 {
2382         int this_cpu = this_rq->cpu, cpu;
2383         struct task_struct *p, *push_task;
2384         bool resched = false;
2385         struct rq *src_rq;
2386         u64 dmin = LONG_MAX;
2387
2388         if (likely(!dl_overloaded(this_rq)))
2389                 return;
2390
2391         /*
2392          * Match the barrier from dl_set_overloaded; this guarantees that if we
2393          * see overloaded we must also see the dlo_mask bit.
2394          */
2395         smp_rmb();
2396
2397         for_each_cpu(cpu, this_rq->rd->dlo_mask) {
2398                 if (this_cpu == cpu)
2399                         continue;
2400
2401                 src_rq = cpu_rq(cpu);
2402
2403                 /*
2404                  * It looks racy, abd it is! However, as in sched_rt.c,
2405                  * we are fine with this.
2406                  */
2407                 if (this_rq->dl.dl_nr_running &&
2408                     dl_time_before(this_rq->dl.earliest_dl.curr,
2409                                    src_rq->dl.earliest_dl.next))
2410                         continue;
2411
2412                 /* Might drop this_rq->lock */
2413                 push_task = NULL;
2414                 double_lock_balance(this_rq, src_rq);
2415
2416                 /*
2417                  * If there are no more pullable tasks on the
2418                  * rq, we're done with it.
2419                  */
2420                 if (src_rq->dl.dl_nr_running <= 1)
2421                         goto skip;
2422
2423                 p = pick_earliest_pushable_dl_task(src_rq, this_cpu);
2424
2425                 /*
2426                  * We found a task to be pulled if:
2427                  *  - it preempts our current (if there's one),
2428                  *  - it will preempt the last one we pulled (if any).
2429                  */
2430                 if (p && dl_time_before(p->dl.deadline, dmin) &&
2431                     (!this_rq->dl.dl_nr_running ||
2432                      dl_time_before(p->dl.deadline,
2433                                     this_rq->dl.earliest_dl.curr))) {
2434                         WARN_ON(p == src_rq->curr);
2435                         WARN_ON(!task_on_rq_queued(p));
2436
2437                         /*
2438                          * Then we pull iff p has actually an earlier
2439                          * deadline than the current task of its runqueue.
2440                          */
2441                         if (dl_time_before(p->dl.deadline,
2442                                            src_rq->curr->dl.deadline))
2443                                 goto skip;
2444
2445                         if (is_migration_disabled(p)) {
2446                                 push_task = get_push_task(src_rq);
2447                         } else {
2448                                 deactivate_task(src_rq, p, 0);
2449                                 set_task_cpu(p, this_cpu);
2450                                 activate_task(this_rq, p, 0);
2451                                 dmin = p->dl.deadline;
2452                                 resched = true;
2453                         }
2454
2455                         /* Is there any other task even earlier? */
2456                 }
2457 skip:
2458                 double_unlock_balance(this_rq, src_rq);
2459
2460                 if (push_task) {
2461                         raw_spin_rq_unlock(this_rq);
2462                         stop_one_cpu_nowait(src_rq->cpu, push_cpu_stop,
2463                                             push_task, &src_rq->push_work);
2464                         raw_spin_rq_lock(this_rq);
2465                 }
2466         }
2467
2468         if (resched)
2469                 resched_curr(this_rq);
2470 }
2471
2472 /*
2473  * Since the task is not running and a reschedule is not going to happen
2474  * anytime soon on its runqueue, we try pushing it away now.
2475  */
2476 static void task_woken_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2477 {
2478         if (!task_running(rq, p) &&
2479             !test_tsk_need_resched(rq->curr) &&
2480             p->nr_cpus_allowed > 1 &&
2481             dl_task(rq->curr) &&
2482             (rq->curr->nr_cpus_allowed < 2 ||
2483              !dl_entity_preempt(&p->dl, &rq->curr->dl))) {
2484                 push_dl_tasks(rq);
2485         }
2486 }
2487
2488 static void set_cpus_allowed_dl(struct task_struct *p,
2489                                 const struct cpumask *new_mask,
2490                                 u32 flags)
2491 {
2492         struct root_domain *src_rd;
2493         struct rq *rq;
2494
2495         BUG_ON(!dl_task(p));
2496
2497         rq = task_rq(p);
2498         src_rd = rq->rd;
2499         /*
2500          * Migrating a SCHED_DEADLINE task between exclusive
2501          * cpusets (different root_domains) entails a bandwidth
2502          * update. We already made space for us in the destination
2503          * domain (see cpuset_can_attach()).
2504          */
2505         if (!cpumask_intersects(src_rd->span, new_mask)) {
2506                 struct dl_bw *src_dl_b;
2507
2508                 src_dl_b = dl_bw_of(cpu_of(rq));
2509                 /*
2510                  * We now free resources of the root_domain we are migrating
2511                  * off. In the worst case, sched_setattr() may temporary fail
2512                  * until we complete the update.
2513                  */
2514                 raw_spin_lock(&src_dl_b->lock);
2515                 __dl_sub(src_dl_b, p->dl.dl_bw, dl_bw_cpus(task_cpu(p)));
2516                 raw_spin_unlock(&src_dl_b->lock);
2517         }
2518
2519         set_cpus_allowed_common(p, new_mask, flags);
2520 }
2521
2522 /* Assumes rq->lock is held */
2523 static void rq_online_dl(struct rq *rq)
2524 {
2525         if (rq->dl.overloaded)
2526                 dl_set_overload(rq);
2527
2528         cpudl_set_freecpu(&rq->rd->cpudl, rq->cpu);
2529         if (rq->dl.dl_nr_running > 0)
2530                 cpudl_set(&rq->rd->cpudl, rq->cpu, rq->dl.earliest_dl.curr);
2531 }
2532
2533 /* Assumes rq->lock is held */
2534 static void rq_offline_dl(struct rq *rq)
2535 {
2536         if (rq->dl.overloaded)
2537                 dl_clear_overload(rq);
2538
2539         cpudl_clear(&rq->rd->cpudl, rq->cpu);
2540         cpudl_clear_freecpu(&rq->rd->cpudl, rq->cpu);
2541 }
2542
2543 void __init init_sched_dl_class(void)
2544 {
2545         unsigned int i;
2546
2547         for_each_possible_cpu(i)
2548                 zalloc_cpumask_var_node(&per_cpu(local_cpu_mask_dl, i),
2549                                         GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
2550 }
2551
2552 void dl_add_task_root_domain(struct task_struct *p)
2553 {
2554         struct rq_flags rf;
2555         struct rq *rq;
2556         struct dl_bw *dl_b;
2557
2558         raw_spin_lock_irqsave(&p->pi_lock, rf.flags);
2559         if (!dl_task(p)) {
2560                 raw_spin_unlock_irqrestore(&p->pi_lock, rf.flags);
2561                 return;
2562         }
2563
2564         rq = __task_rq_lock(p, &rf);
2565
2566         dl_b = &rq->rd->dl_bw;
2567         raw_spin_lock(&dl_b->lock);
2568
2569         __dl_add(dl_b, p->dl.dl_bw, cpumask_weight(rq->rd->span));
2570
2571         raw_spin_unlock(&dl_b->lock);
2572
2573         task_rq_unlock(rq, p, &rf);
2574 }
2575
2576 void dl_clear_root_domain(struct root_domain *rd)
2577 {
2578         unsigned long flags;
2579
2580         raw_spin_lock_irqsave(&rd->dl_bw.lock, flags);
2581         rd->dl_bw.total_bw = 0;
2582         raw_spin_unlock_irqrestore(&rd->dl_bw.lock, flags);
2583 }
2584
2585 #endif /* CONFIG_SMP */
2586
2587 static void switched_from_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2588 {
2589         /*
2590          * task_non_contending() can start the "inactive timer" (if the 0-lag
2591          * time is in the future). If the task switches back to dl before
2592          * the "inactive timer" fires, it can continue to consume its current
2593          * runtime using its current deadline. If it stays outside of
2594          * SCHED_DEADLINE until the 0-lag time passes, inactive_task_timer()
2595          * will reset the task parameters.
2596          */
2597         if (task_on_rq_queued(p) && p->dl.dl_runtime)
2598                 task_non_contending(p);
2599
2600         if (!task_on_rq_queued(p)) {
2601                 /*
2602                  * Inactive timer is armed. However, p is leaving DEADLINE and
2603                  * might migrate away from this rq while continuing to run on
2604                  * some other class. We need to remove its contribution from
2605                  * this rq running_bw now, or sub_rq_bw (below) will complain.
2606                  */
2607                 if (p->dl.dl_non_contending)
2608                         sub_running_bw(&p->dl, &rq->dl);
2609                 sub_rq_bw(&p->dl, &rq->dl);
2610         }
2611
2612         /*
2613          * We cannot use inactive_task_timer() to invoke sub_running_bw()
2614          * at the 0-lag time, because the task could have been migrated
2615          * while SCHED_OTHER in the meanwhile.
2616          */
2617         if (p->dl.dl_non_contending)
2618                 p->dl.dl_non_contending = 0;
2619
2620         /*
2621          * Since this might be the only -deadline task on the rq,
2622          * this is the right place to try to pull some other one
2623          * from an overloaded CPU, if any.
2624          */
2625         if (!task_on_rq_queued(p) || rq->dl.dl_nr_running)
2626                 return;
2627
2628         deadline_queue_pull_task(rq);
2629 }
2630
2631 /*
2632  * When switching to -deadline, we may overload the rq, then
2633  * we try to push someone off, if possible.
2634  */
2635 static void switched_to_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2636 {
2637         if (hrtimer_try_to_cancel(&p->dl.inactive_timer) == 1)
2638                 put_task_struct(p);
2639
2640         /* If p is not queued we will update its parameters at next wakeup. */
2641         if (!task_on_rq_queued(p)) {
2642                 add_rq_bw(&p->dl, &rq->dl);
2643
2644                 return;
2645         }
2646
2647         if (rq->curr != p) {
2648 #ifdef CONFIG_SMP
2649                 if (p->nr_cpus_allowed > 1 && rq->dl.overloaded)
2650                         deadline_queue_push_tasks(rq);
2651 #endif
2652                 if (dl_task(rq->curr))
2653                         check_preempt_curr_dl(rq, p, 0);
2654                 else
2655                         resched_curr(rq);
2656         } else {
2657                 update_dl_rq_load_avg(rq_clock_pelt(rq), rq, 0);
2658         }
2659 }
2660
2661 /*
2662  * If the scheduling parameters of a -deadline task changed,
2663  * a push or pull operation might be needed.
2664  */
2665 static void prio_changed_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p,
2666                             int oldprio)
2667 {
2668         if (task_on_rq_queued(p) || task_current(rq, p)) {
2669 #ifdef CONFIG_SMP
2670                 /*
2671                  * This might be too much, but unfortunately
2672                  * we don't have the old deadline value, and
2673                  * we can't argue if the task is increasing
2674                  * or lowering its prio, so...
2675                  */
2676                 if (!rq->dl.overloaded)
2677                         deadline_queue_pull_task(rq);
2678
2679                 /*
2680                  * If we now have a earlier deadline task than p,
2681                  * then reschedule, provided p is still on this
2682                  * runqueue.
2683                  */
2684                 if (dl_time_before(rq->dl.earliest_dl.curr, p->dl.deadline))
2685                         resched_curr(rq);
2686 #else
2687                 /*
2688                  * Again, we don't know if p has a earlier
2689                  * or later deadline, so let's blindly set a
2690                  * (maybe not needed) rescheduling point.
2691                  */
2692                 resched_curr(rq);
2693 #endif /* CONFIG_SMP */
2694         }
2695 }
2696
2697 DEFINE_SCHED_CLASS(dl) = {
2698
2699         .enqueue_task           = enqueue_task_dl,
2700         .dequeue_task           = dequeue_task_dl,
2701         .yield_task             = yield_task_dl,
2702
2703         .check_preempt_curr     = check_preempt_curr_dl,
2704
2705         .pick_next_task         = pick_next_task_dl,
2706         .put_prev_task          = put_prev_task_dl,
2707         .set_next_task          = set_next_task_dl,
2708
2709 #ifdef CONFIG_SMP
2710         .balance                = balance_dl,
2711         .pick_task              = pick_task_dl,
2712         .select_task_rq         = select_task_rq_dl,
2713         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_dl,
2714         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_dl,
2715         .rq_online              = rq_online_dl,
2716         .rq_offline             = rq_offline_dl,
2717         .task_woken             = task_woken_dl,
2718         .find_lock_rq           = find_lock_later_rq,
2719 #endif
2720
2721         .task_tick              = task_tick_dl,
2722         .task_fork              = task_fork_dl,
2723
2724         .prio_changed           = prio_changed_dl,
2725         .switched_from          = switched_from_dl,
2726         .switched_to            = switched_to_dl,
2727
2728         .update_curr            = update_curr_dl,
2729 };
2730
2731 /* Used for dl_bw check and update, used under sched_rt_handler()::mutex */
2732 static u64 dl_generation;
2733
2734 int sched_dl_global_validate(void)
2735 {
2736         u64 runtime = global_rt_runtime();
2737         u64 period = global_rt_period();
2738         u64 new_bw = to_ratio(period, runtime);
2739         u64 gen = ++dl_generation;
2740         struct dl_bw *dl_b;
2741         int cpu, cpus, ret = 0;
2742         unsigned long flags;
2743
2744         /*
2745          * Here we want to check the bandwidth not being set to some
2746          * value smaller than the currently allocated bandwidth in
2747          * any of the root_domains.
2748          */
2749         for_each_possible_cpu(cpu) {
2750                 rcu_read_lock_sched();
2751
2752                 if (dl_bw_visited(cpu, gen))
2753                         goto next;
2754
2755                 dl_b = dl_bw_of(cpu);
2756                 cpus = dl_bw_cpus(cpu);
2757
2758                 raw_spin_lock_irqsave(&dl_b->lock, flags);
2759                 if (new_bw * cpus < dl_b->total_bw)
2760                         ret = -EBUSY;
2761                 raw_spin_unlock_irqrestore(&dl_b->lock, flags);
2762
2763 next:
2764                 rcu_read_unlock_sched();
2765
2766                 if (ret)
2767                         break;
2768         }
2769
2770         return ret;
2771 }
2772
2773 static void init_dl_rq_bw_ratio(struct dl_rq *dl_rq)
2774 {
2775         if (global_rt_runtime() == RUNTIME_INF) {
2776                 dl_rq->bw_ratio = 1 << RATIO_SHIFT;
2777                 dl_rq->extra_bw = 1 << BW_SHIFT;
2778         } else {
2779                 dl_rq->bw_ratio = to_ratio(global_rt_runtime(),
2780                           global_rt_period()) >> (BW_SHIFT - RATIO_SHIFT);
2781                 dl_rq->extra_bw = to_ratio(global_rt_period(),
2782                                                     global_rt_runtime());
2783         }
2784 }
2785
2786 void sched_dl_do_global(void)
2787 {
2788         u64 new_bw = -1;
2789         u64 gen = ++dl_generation;
2790         struct dl_bw *dl_b;
2791         int cpu;
2792         unsigned long flags;
2793
2794         if (global_rt_runtime() != RUNTIME_INF)
2795                 new_bw = to_ratio(global_rt_period(), global_rt_runtime());
2796
2797         for_each_possible_cpu(cpu) {
2798                 rcu_read_lock_sched();
2799
2800                 if (dl_bw_visited(cpu, gen)) {
2801                         rcu_read_unlock_sched();
2802                         continue;
2803                 }
2804
2805                 dl_b = dl_bw_of(cpu);
2806
2807                 raw_spin_lock_irqsave(&dl_b->lock, flags);
2808                 dl_b->bw = new_bw;
2809                 raw_spin_unlock_irqrestore(&dl_b->lock, flags);
2810
2811                 rcu_read_unlock_sched();
2812                 init_dl_rq_bw_ratio(&cpu_rq(cpu)->dl);
2813         }
2814 }
2815
2816 /*
2817  * We must be sure that accepting a new task (or allowing changing the
2818  * parameters of an existing one) is consistent with the bandwidth
2819  * constraints. If yes, this function also accordingly updates the currently
2820  * allocated bandwidth to reflect the new situation.
2821  *
2822  * This function is called while holding p's rq->lock.
2823  */
2824 int sched_dl_overflow(struct task_struct *p, int policy,
2825                       const struct sched_attr *attr)
2826 {
2827         u64 period = attr->sched_period ?: attr->sched_deadline;
2828         u64 runtime = attr->sched_runtime;
2829         u64 new_bw = dl_policy(policy) ? to_ratio(period, runtime) : 0;
2830         int cpus, err = -1, cpu = task_cpu(p);
2831         struct dl_bw *dl_b = dl_bw_of(cpu);
2832         unsigned long cap;
2833
2834         if (attr->sched_flags & SCHED_FLAG_SUGOV)
2835                 return 0;
2836
2837         /* !deadline task may carry old deadline bandwidth */
2838         if (new_bw == p->dl.dl_bw && task_has_dl_policy(p))
2839                 return 0;
2840
2841         /*
2842          * Either if a task, enters, leave, or stays -deadline but changes
2843          * its parameters, we may need to update accordingly the total
2844          * allocated bandwidth of the container.
2845          */
2846         raw_spin_lock(&dl_b->lock);
2847         cpus = dl_bw_cpus(cpu);
2848         cap = dl_bw_capacity(cpu);
2849
2850         if (dl_policy(policy) && !task_has_dl_policy(p) &&
2851             !__dl_overflow(dl_b, cap, 0, new_bw)) {
2852                 if (hrtimer_active(&p->dl.inactive_timer))
2853                         __dl_sub(dl_b, p->dl.dl_bw, cpus);
2854                 __dl_add(dl_b, new_bw, cpus);
2855                 err = 0;
2856         } else if (dl_policy(policy) && task_has_dl_policy(p) &&
2857                    !__dl_overflow(dl_b, cap, p->dl.dl_bw, new_bw)) {
2858                 /*
2859                  * XXX this is slightly incorrect: when the task
2860                  * utilization decreases, we should delay the total
2861                  * utilization change until the task's 0-lag point.
2862                  * But this would require to set the task's "inactive
2863                  * timer" when the task is not inactive.
2864                  */
2865                 __dl_sub(dl_b, p->dl.dl_bw, cpus);
2866                 __dl_add(dl_b, new_bw, cpus);
2867                 dl_change_utilization(p, new_bw);
2868                 err = 0;
2869         } else if (!dl_policy(policy) && task_has_dl_policy(p)) {
2870                 /*
2871                  * Do not decrease the total deadline utilization here,
2872                  * switched_from_dl() will take care to do it at the correct
2873                  * (0-lag) time.
2874                  */
2875                 err = 0;
2876         }
2877         raw_spin_unlock(&dl_b->lock);
2878
2879         return err;
2880 }
2881
2882 /*
2883  * This function initializes the sched_dl_entity of a newly becoming
2884  * SCHED_DEADLINE task.
2885  *
2886  * Only the static values are considered here, the actual runtime and the
2887  * absolute deadline will be properly calculated when the task is enqueued
2888  * for the first time with its new policy.
2889  */
2890 void __setparam_dl(struct task_struct *p, const struct sched_attr *attr)
2891 {
2892         struct sched_dl_entity *dl_se = &p->dl;
2893
2894         dl_se->dl_runtime = attr->sched_runtime;
2895         dl_se->dl_deadline = attr->sched_deadline;
2896         dl_se->dl_period = attr->sched_period ?: dl_se->dl_deadline;
2897         dl_se->flags = attr->sched_flags & SCHED_DL_FLAGS;
2898         dl_se->dl_bw = to_ratio(dl_se->dl_period, dl_se->dl_runtime);
2899         dl_se->dl_density = to_ratio(dl_se->dl_deadline, dl_se->dl_runtime);
2900 }
2901
2902 void __getparam_dl(struct task_struct *p, struct sched_attr *attr)
2903 {
2904         struct sched_dl_entity *dl_se = &p->dl;
2905
2906         attr->sched_priority = p->rt_priority;
2907         attr->sched_runtime = dl_se->dl_runtime;
2908         attr->sched_deadline = dl_se->dl_deadline;
2909         attr->sched_period = dl_se->dl_period;
2910         attr->sched_flags &= ~SCHED_DL_FLAGS;
2911         attr->sched_flags |= dl_se->flags;
2912 }
2913
2914 /*
2915  * This function validates the new parameters of a -deadline task.
2916  * We ask for the deadline not being zero, and greater or equal
2917  * than the runtime, as well as the period of being zero or
2918  * greater than deadline. Furthermore, we have to be sure that
2919  * user parameters are above the internal resolution of 1us (we
2920  * check sched_runtime only since it is always the smaller one) and
2921  * below 2^63 ns (we have to check both sched_deadline and
2922  * sched_period, as the latter can be zero).
2923  */
2924 bool __checkparam_dl(const struct sched_attr *attr)
2925 {
2926         u64 period, max, min;
2927
2928         /* special dl tasks don't actually use any parameter */
2929         if (attr->sched_flags & SCHED_FLAG_SUGOV)
2930                 return true;
2931
2932         /* deadline != 0 */
2933         if (attr->sched_deadline == 0)
2934                 return false;
2935
2936         /*
2937          * Since we truncate DL_SCALE bits, make sure we're at least
2938          * that big.
2939          */
2940         if (attr->sched_runtime < (1ULL << DL_SCALE))
2941                 return false;
2942
2943         /*
2944          * Since we use the MSB for wrap-around and sign issues, make
2945          * sure it's not set (mind that period can be equal to zero).
2946          */
2947         if (attr->sched_deadline & (1ULL << 63) ||
2948             attr->sched_period & (1ULL << 63))
2949                 return false;
2950
2951         period = attr->sched_period;
2952         if (!period)
2953                 period = attr->sched_deadline;
2954
2955         /* runtime <= deadline <= period (if period != 0) */
2956         if (period < attr->sched_deadline ||
2957             attr->sched_deadline < attr->sched_runtime)
2958                 return false;
2959
2960         max = (u64)READ_ONCE(sysctl_sched_dl_period_max) * NSEC_PER_USEC;
2961         min = (u64)READ_ONCE(sysctl_sched_dl_period_min) * NSEC_PER_USEC;
2962
2963         if (period < min || period > max)
2964                 return false;
2965
2966         return true;
2967 }
2968
2969 /*
2970  * This function clears the sched_dl_entity static params.
2971  */
2972 void __dl_clear_params(struct task_struct *p)
2973 {
2974         struct sched_dl_entity *dl_se = &p->dl;
2975
2976         dl_se->dl_runtime               = 0;
2977         dl_se->dl_deadline              = 0;
2978         dl_se->dl_period                = 0;
2979         dl_se->flags                    = 0;
2980         dl_se->dl_bw                    = 0;
2981         dl_se->dl_density               = 0;
2982
2983         dl_se->dl_throttled             = 0;
2984         dl_se->dl_yielded               = 0;
2985         dl_se->dl_non_contending        = 0;
2986         dl_se->dl_overrun               = 0;
2987
2988 #ifdef CONFIG_RT_MUTEXES
2989         dl_se->pi_se                    = dl_se;
2990 #endif
2991 }
2992
2993 bool dl_param_changed(struct task_struct *p, const struct sched_attr *attr)
2994 {
2995         struct sched_dl_entity *dl_se = &p->dl;
2996
2997         if (dl_se->dl_runtime != attr->sched_runtime ||
2998             dl_se->dl_deadline != attr->sched_deadline ||
2999             dl_se->dl_period != attr->sched_period ||
3000             dl_se->flags != (attr->sched_flags & SCHED_DL_FLAGS))
3001                 return true;
3002
3003         return false;
3004 }
3005
3006 #ifdef CONFIG_SMP
3007 int dl_cpuset_cpumask_can_shrink(const struct cpumask *cur,
3008                                  const struct cpumask *trial)
3009 {
3010         int ret = 1, trial_cpus;
3011         struct dl_bw *cur_dl_b;
3012         unsigned long flags;
3013
3014         rcu_read_lock_sched();
3015         cur_dl_b = dl_bw_of(cpumask_any(cur));
3016         trial_cpus = cpumask_weight(trial);
3017
3018         raw_spin_lock_irqsave(&cur_dl_b->lock, flags);
3019         if (cur_dl_b->bw != -1 &&
3020             cur_dl_b->bw * trial_cpus < cur_dl_b->total_bw)
3021                 ret = 0;
3022         raw_spin_unlock_irqrestore(&cur_dl_b->lock, flags);
3023         rcu_read_unlock_sched();
3024
3025         return ret;
3026 }
3027
3028 int dl_cpu_busy(int cpu, struct task_struct *p)
3029 {
3030         unsigned long flags, cap;
3031         struct dl_bw *dl_b;
3032         bool overflow;
3033
3034         rcu_read_lock_sched();
3035         dl_b = dl_bw_of(cpu);
3036         raw_spin_lock_irqsave(&dl_b->lock, flags);
3037         cap = dl_bw_capacity(cpu);
3038         overflow = __dl_overflow(dl_b, cap, 0, p ? p->dl.dl_bw : 0);
3039
3040         if (!overflow && p) {
3041                 /*
3042                  * We reserve space for this task in the destination
3043                  * root_domain, as we can't fail after this point.
3044                  * We will free resources in the source root_domain
3045                  * later on (see set_cpus_allowed_dl()).
3046                  */
3047                 __dl_add(dl_b, p->dl.dl_bw, dl_bw_cpus(cpu));
3048         }
3049
3050         raw_spin_unlock_irqrestore(&dl_b->lock, flags);
3051         rcu_read_unlock_sched();
3052
3053         return overflow ? -EBUSY : 0;
3054 }
3055 #endif
3056
3057 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
3058 void print_dl_stats(struct seq_file *m, int cpu)
3059 {
3060         print_dl_rq(m, cpu, &cpu_rq(cpu)->dl);
3061 }
3062 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */