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