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