Merge tag 'omap-fixes-audio-clock-and-modem-signed' of git://git.kernel.org/pub/scm...
[platform/kernel/linux-rpi.git] / kernel / sched / deadline.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Deadline Scheduling Class (SCHED_DEADLINE)
4  *
5  * Earliest Deadline First (EDF) + Constant Bandwidth Server (CBS).
6  *
7  * Tasks that periodically executes their instances for less than their
8  * runtime won't miss any of their deadlines.
9  * Tasks that are not periodic or sporadic or that tries to execute more
10  * than their reserved bandwidth will be slowed down (and may potentially
11  * miss some of their deadlines), and won't affect any other task.
12  *
13  * Copyright (C) 2012 Dario Faggioli <raistlin@linux.it>,
14  *                    Juri Lelli <juri.lelli@gmail.com>,
15  *                    Michael Trimarchi <michael@amarulasolutions.com>,
16  *                    Fabio Checconi <fchecconi@gmail.com>
17  */
18
19 #include <linux/cpuset.h>
20
21 /*
22  * Default limits for DL period; on the top end we guard against small util
23  * tasks still getting ridiculously long effective runtimes, on the bottom end we
24  * guard against timer DoS.
25  */
26 static unsigned int sysctl_sched_dl_period_max = 1 << 22; /* ~4 seconds */
27 static unsigned int sysctl_sched_dl_period_min = 100;     /* 100 us */
28 #ifdef CONFIG_SYSCTL
29 static struct ctl_table sched_dl_sysctls[] = {
30         {
31                 .procname       = "sched_deadline_period_max_us",
32                 .data           = &sysctl_sched_dl_period_max,
33                 .maxlen         = sizeof(unsigned int),
34                 .mode           = 0644,
35                 .proc_handler   = proc_douintvec_minmax,
36                 .extra1         = (void *)&sysctl_sched_dl_period_min,
37         },
38         {
39                 .procname       = "sched_deadline_period_min_us",
40                 .data           = &sysctl_sched_dl_period_min,
41                 .maxlen         = sizeof(unsigned int),
42                 .mode           = 0644,
43                 .proc_handler   = proc_douintvec_minmax,
44                 .extra2         = (void *)&sysctl_sched_dl_period_max,
45         },
46         {}
47 };
48
49 static int __init sched_dl_sysctl_init(void)
50 {
51         register_sysctl_init("kernel", sched_dl_sysctls);
52         return 0;
53 }
54 late_initcall(sched_dl_sysctl_init);
55 #endif
56
57 static inline struct task_struct *dl_task_of(struct sched_dl_entity *dl_se)
58 {
59         return container_of(dl_se, struct task_struct, dl);
60 }
61
62 static inline struct rq *rq_of_dl_rq(struct dl_rq *dl_rq)
63 {
64         return container_of(dl_rq, struct rq, dl);
65 }
66
67 static inline struct dl_rq *dl_rq_of_se(struct sched_dl_entity *dl_se)
68 {
69         struct task_struct *p = dl_task_of(dl_se);
70         struct rq *rq = task_rq(p);
71
72         return &rq->dl;
73 }
74
75 static inline int on_dl_rq(struct sched_dl_entity *dl_se)
76 {
77         return !RB_EMPTY_NODE(&dl_se->rb_node);
78 }
79
80 #ifdef CONFIG_RT_MUTEXES
81 static inline struct sched_dl_entity *pi_of(struct sched_dl_entity *dl_se)
82 {
83         return dl_se->pi_se;
84 }
85
86 static inline bool is_dl_boosted(struct sched_dl_entity *dl_se)
87 {
88         return pi_of(dl_se) != dl_se;
89 }
90 #else
91 static inline struct sched_dl_entity *pi_of(struct sched_dl_entity *dl_se)
92 {
93         return dl_se;
94 }
95
96 static inline bool is_dl_boosted(struct sched_dl_entity *dl_se)
97 {
98         return false;
99 }
100 #endif
101
102 #ifdef CONFIG_SMP
103 static inline struct dl_bw *dl_bw_of(int i)
104 {
105         RCU_LOCKDEP_WARN(!rcu_read_lock_sched_held(),
106                          "sched RCU must be held");
107         return &cpu_rq(i)->rd->dl_bw;
108 }
109
110 static inline int dl_bw_cpus(int i)
111 {
112         struct root_domain *rd = cpu_rq(i)->rd;
113         int cpus;
114
115         RCU_LOCKDEP_WARN(!rcu_read_lock_sched_held(),
116                          "sched RCU must be held");
117
118         if (cpumask_subset(rd->span, cpu_active_mask))
119                 return cpumask_weight(rd->span);
120
121         cpus = 0;
122
123         for_each_cpu_and(i, rd->span, cpu_active_mask)
124                 cpus++;
125
126         return cpus;
127 }
128
129 static inline unsigned long __dl_bw_capacity(const struct cpumask *mask)
130 {
131         unsigned long cap = 0;
132         int i;
133
134         for_each_cpu_and(i, mask, cpu_active_mask)
135                 cap += capacity_orig_of(i);
136
137         return cap;
138 }
139
140 /*
141  * XXX Fix: If 'rq->rd == def_root_domain' perform AC against capacity
142  * of the CPU the task is running on rather rd's \Sum CPU capacity.
143  */
144 static inline unsigned long dl_bw_capacity(int i)
145 {
146         if (!sched_asym_cpucap_active() &&
147             capacity_orig_of(i) == SCHED_CAPACITY_SCALE) {
148                 return dl_bw_cpus(i) << SCHED_CAPACITY_SHIFT;
149         } else {
150                 RCU_LOCKDEP_WARN(!rcu_read_lock_sched_held(),
151                                  "sched RCU must be held");
152
153                 return __dl_bw_capacity(cpu_rq(i)->rd->span);
154         }
155 }
156
157 static inline bool dl_bw_visited(int cpu, u64 gen)
158 {
159         struct root_domain *rd = cpu_rq(cpu)->rd;
160
161         if (rd->visit_gen == gen)
162                 return true;
163
164         rd->visit_gen = gen;
165         return false;
166 }
167
168 static inline
169 void __dl_update(struct dl_bw *dl_b, s64 bw)
170 {
171         struct root_domain *rd = container_of(dl_b, struct root_domain, dl_bw);
172         int i;
173
174         RCU_LOCKDEP_WARN(!rcu_read_lock_sched_held(),
175                          "sched RCU must be held");
176         for_each_cpu_and(i, rd->span, cpu_active_mask) {
177                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
178
179                 rq->dl.extra_bw += bw;
180         }
181 }
182 #else
183 static inline struct dl_bw *dl_bw_of(int i)
184 {
185         return &cpu_rq(i)->dl.dl_bw;
186 }
187
188 static inline int dl_bw_cpus(int i)
189 {
190         return 1;
191 }
192
193 static inline unsigned long dl_bw_capacity(int i)
194 {
195         return SCHED_CAPACITY_SCALE;
196 }
197
198 static inline bool dl_bw_visited(int cpu, u64 gen)
199 {
200         return false;
201 }
202
203 static inline
204 void __dl_update(struct dl_bw *dl_b, s64 bw)
205 {
206         struct dl_rq *dl = container_of(dl_b, struct dl_rq, dl_bw);
207
208         dl->extra_bw += bw;
209 }
210 #endif
211
212 static inline
213 void __dl_sub(struct dl_bw *dl_b, u64 tsk_bw, int cpus)
214 {
215         dl_b->total_bw -= tsk_bw;
216         __dl_update(dl_b, (s32)tsk_bw / cpus);
217 }
218
219 static inline
220 void __dl_add(struct dl_bw *dl_b, u64 tsk_bw, int cpus)
221 {
222         dl_b->total_bw += tsk_bw;
223         __dl_update(dl_b, -((s32)tsk_bw / cpus));
224 }
225
226 static inline bool
227 __dl_overflow(struct dl_bw *dl_b, unsigned long cap, u64 old_bw, u64 new_bw)
228 {
229         return dl_b->bw != -1 &&
230                cap_scale(dl_b->bw, cap) < dl_b->total_bw - old_bw + new_bw;
231 }
232
233 static inline
234 void __add_running_bw(u64 dl_bw, struct dl_rq *dl_rq)
235 {
236         u64 old = dl_rq->running_bw;
237
238         lockdep_assert_rq_held(rq_of_dl_rq(dl_rq));
239         dl_rq->running_bw += dl_bw;
240         SCHED_WARN_ON(dl_rq->running_bw < old); /* overflow */
241         SCHED_WARN_ON(dl_rq->running_bw > dl_rq->this_bw);
242         /* kick cpufreq (see the comment in kernel/sched/sched.h). */
243         cpufreq_update_util(rq_of_dl_rq(dl_rq), 0);
244 }
245
246 static inline
247 void __sub_running_bw(u64 dl_bw, struct dl_rq *dl_rq)
248 {
249         u64 old = dl_rq->running_bw;
250
251         lockdep_assert_rq_held(rq_of_dl_rq(dl_rq));
252         dl_rq->running_bw -= dl_bw;
253         SCHED_WARN_ON(dl_rq->running_bw > old); /* underflow */
254         if (dl_rq->running_bw > old)
255                 dl_rq->running_bw = 0;
256         /* kick cpufreq (see the comment in kernel/sched/sched.h). */
257         cpufreq_update_util(rq_of_dl_rq(dl_rq), 0);
258 }
259
260 static inline
261 void __add_rq_bw(u64 dl_bw, struct dl_rq *dl_rq)
262 {
263         u64 old = dl_rq->this_bw;
264
265         lockdep_assert_rq_held(rq_of_dl_rq(dl_rq));
266         dl_rq->this_bw += dl_bw;
267         SCHED_WARN_ON(dl_rq->this_bw < old); /* overflow */
268 }
269
270 static inline
271 void __sub_rq_bw(u64 dl_bw, struct dl_rq *dl_rq)
272 {
273         u64 old = dl_rq->this_bw;
274
275         lockdep_assert_rq_held(rq_of_dl_rq(dl_rq));
276         dl_rq->this_bw -= dl_bw;
277         SCHED_WARN_ON(dl_rq->this_bw > old); /* underflow */
278         if (dl_rq->this_bw > old)
279                 dl_rq->this_bw = 0;
280         SCHED_WARN_ON(dl_rq->running_bw > dl_rq->this_bw);
281 }
282
283 static inline
284 void add_rq_bw(struct sched_dl_entity *dl_se, struct dl_rq *dl_rq)
285 {
286         if (!dl_entity_is_special(dl_se))
287                 __add_rq_bw(dl_se->dl_bw, dl_rq);
288 }
289
290 static inline
291 void sub_rq_bw(struct sched_dl_entity *dl_se, struct dl_rq *dl_rq)
292 {
293         if (!dl_entity_is_special(dl_se))
294                 __sub_rq_bw(dl_se->dl_bw, dl_rq);
295 }
296
297 static inline
298 void add_running_bw(struct sched_dl_entity *dl_se, struct dl_rq *dl_rq)
299 {
300         if (!dl_entity_is_special(dl_se))
301                 __add_running_bw(dl_se->dl_bw, dl_rq);
302 }
303
304 static inline
305 void sub_running_bw(struct sched_dl_entity *dl_se, struct dl_rq *dl_rq)
306 {
307         if (!dl_entity_is_special(dl_se))
308                 __sub_running_bw(dl_se->dl_bw, dl_rq);
309 }
310
311 static void dl_change_utilization(struct task_struct *p, u64 new_bw)
312 {
313         struct rq *rq;
314
315         WARN_ON_ONCE(p->dl.flags & SCHED_FLAG_SUGOV);
316
317         if (task_on_rq_queued(p))
318                 return;
319
320         rq = task_rq(p);
321         if (p->dl.dl_non_contending) {
322                 sub_running_bw(&p->dl, &rq->dl);
323                 p->dl.dl_non_contending = 0;
324                 /*
325                  * If the timer handler is currently running and the
326                  * timer cannot be canceled, inactive_task_timer()
327                  * will see that dl_not_contending is not set, and
328                  * will not touch the rq's active utilization,
329                  * so we are still safe.
330                  */
331                 if (hrtimer_try_to_cancel(&p->dl.inactive_timer) == 1)
332                         put_task_struct(p);
333         }
334         __sub_rq_bw(p->dl.dl_bw, &rq->dl);
335         __add_rq_bw(new_bw, &rq->dl);
336 }
337
338 /*
339  * The utilization of a task cannot be immediately removed from
340  * the rq active utilization (running_bw) when the task blocks.
341  * Instead, we have to wait for the so called "0-lag time".
342  *
343  * If a task blocks before the "0-lag time", a timer (the inactive
344  * timer) is armed, and running_bw is decreased when the timer
345  * fires.
346  *
347  * If the task wakes up again before the inactive timer fires,
348  * the timer is canceled, whereas if the task wakes up after the
349  * inactive timer fired (and running_bw has been decreased) the
350  * task's utilization has to be added to running_bw again.
351  * A flag in the deadline scheduling entity (dl_non_contending)
352  * is used to avoid race conditions between the inactive timer handler
353  * and task wakeups.
354  *
355  * The following diagram shows how running_bw is updated. A task is
356  * "ACTIVE" when its utilization contributes to running_bw; an
357  * "ACTIVE contending" task is in the TASK_RUNNING state, while an
358  * "ACTIVE non contending" task is a blocked task for which the "0-lag time"
359  * has not passed yet. An "INACTIVE" task is a task for which the "0-lag"
360  * time already passed, which does not contribute to running_bw anymore.
361  *                              +------------------+
362  *             wakeup           |    ACTIVE        |
363  *          +------------------>+   contending     |
364  *          | add_running_bw    |                  |
365  *          |                   +----+------+------+
366  *          |                        |      ^
367  *          |                dequeue |      |
368  * +--------+-------+                |      |
369  * |                |   t >= 0-lag   |      | wakeup
370  * |    INACTIVE    |<---------------+      |
371  * |                | sub_running_bw |      |
372  * +--------+-------+                |      |
373  *          ^                        |      |
374  *          |              t < 0-lag |      |
375  *          |                        |      |
376  *          |                        V      |
377  *          |                   +----+------+------+
378  *          | sub_running_bw    |    ACTIVE        |
379  *          +-------------------+                  |
380  *            inactive timer    |  non contending  |
381  *            fired             +------------------+
382  *
383  * The task_non_contending() function is invoked when a task
384  * blocks, and checks if the 0-lag time already passed or
385  * not (in the first case, it directly updates running_bw;
386  * in the second case, it arms the inactive timer).
387  *
388  * The task_contending() function is invoked when a task wakes
389  * up, and checks if the task is still in the "ACTIVE non contending"
390  * state or not (in the second case, it updates running_bw).
391  */
392 static void task_non_contending(struct task_struct *p)
393 {
394         struct sched_dl_entity *dl_se = &p->dl;
395         struct hrtimer *timer = &dl_se->inactive_timer;
396         struct dl_rq *dl_rq = dl_rq_of_se(dl_se);
397         struct rq *rq = rq_of_dl_rq(dl_rq);
398         s64 zerolag_time;
399
400         /*
401          * If this is a non-deadline task that has been boosted,
402          * do nothing
403          */
404         if (dl_se->dl_runtime == 0)
405                 return;
406
407         if (dl_entity_is_special(dl_se))
408                 return;
409
410         WARN_ON(dl_se->dl_non_contending);
411
412         zerolag_time = dl_se->deadline -
413                  div64_long((dl_se->runtime * dl_se->dl_period),
414                         dl_se->dl_runtime);
415
416         /*
417          * Using relative times instead of the absolute "0-lag time"
418          * allows to simplify the code
419          */
420         zerolag_time -= rq_clock(rq);
421
422         /*
423          * If the "0-lag time" already passed, decrease the active
424          * utilization now, instead of starting a timer
425          */
426         if ((zerolag_time < 0) || hrtimer_active(&dl_se->inactive_timer)) {
427                 if (dl_task(p))
428                         sub_running_bw(dl_se, dl_rq);
429                 if (!dl_task(p) || READ_ONCE(p->__state) == TASK_DEAD) {
430                         struct dl_bw *dl_b = dl_bw_of(task_cpu(p));
431
432                         if (READ_ONCE(p->__state) == TASK_DEAD)
433                                 sub_rq_bw(&p->dl, &rq->dl);
434                         raw_spin_lock(&dl_b->lock);
435                         __dl_sub(dl_b, p->dl.dl_bw, dl_bw_cpus(task_cpu(p)));
436                         raw_spin_unlock(&dl_b->lock);
437                         __dl_clear_params(p);
438                 }
439
440                 return;
441         }
442
443         dl_se->dl_non_contending = 1;
444         get_task_struct(p);
445         hrtimer_start(timer, ns_to_ktime(zerolag_time), HRTIMER_MODE_REL_HARD);
446 }
447
448 static void task_contending(struct sched_dl_entity *dl_se, int flags)
449 {
450         struct dl_rq *dl_rq = dl_rq_of_se(dl_se);
451
452         /*
453          * If this is a non-deadline task that has been boosted,
454          * do nothing
455          */
456         if (dl_se->dl_runtime == 0)
457                 return;
458
459         if (flags & ENQUEUE_MIGRATED)
460                 add_rq_bw(dl_se, dl_rq);
461
462         if (dl_se->dl_non_contending) {
463                 dl_se->dl_non_contending = 0;
464                 /*
465                  * If the timer handler is currently running and the
466                  * timer cannot be canceled, inactive_task_timer()
467                  * will see that dl_not_contending is not set, and
468                  * will not touch the rq's active utilization,
469                  * so we are still safe.
470                  */
471                 if (hrtimer_try_to_cancel(&dl_se->inactive_timer) == 1)
472                         put_task_struct(dl_task_of(dl_se));
473         } else {
474                 /*
475                  * Since "dl_non_contending" is not set, the
476                  * task's utilization has already been removed from
477                  * active utilization (either when the task blocked,
478                  * when the "inactive timer" fired).
479                  * So, add it back.
480                  */
481                 add_running_bw(dl_se, dl_rq);
482         }
483 }
484
485 static inline int is_leftmost(struct task_struct *p, struct dl_rq *dl_rq)
486 {
487         struct sched_dl_entity *dl_se = &p->dl;
488
489         return rb_first_cached(&dl_rq->root) == &dl_se->rb_node;
490 }
491
492 static void init_dl_rq_bw_ratio(struct dl_rq *dl_rq);
493
494 void init_dl_bw(struct dl_bw *dl_b)
495 {
496         raw_spin_lock_init(&dl_b->lock);
497         if (global_rt_runtime() == RUNTIME_INF)
498                 dl_b->bw = -1;
499         else
500                 dl_b->bw = to_ratio(global_rt_period(), global_rt_runtime());
501         dl_b->total_bw = 0;
502 }
503
504 void init_dl_rq(struct dl_rq *dl_rq)
505 {
506         dl_rq->root = RB_ROOT_CACHED;
507
508 #ifdef CONFIG_SMP
509         /* zero means no -deadline tasks */
510         dl_rq->earliest_dl.curr = dl_rq->earliest_dl.next = 0;
511
512         dl_rq->dl_nr_migratory = 0;
513         dl_rq->overloaded = 0;
514         dl_rq->pushable_dl_tasks_root = RB_ROOT_CACHED;
515 #else
516         init_dl_bw(&dl_rq->dl_bw);
517 #endif
518
519         dl_rq->running_bw = 0;
520         dl_rq->this_bw = 0;
521         init_dl_rq_bw_ratio(dl_rq);
522 }
523
524 #ifdef CONFIG_SMP
525
526 static inline int dl_overloaded(struct rq *rq)
527 {
528         return atomic_read(&rq->rd->dlo_count);
529 }
530
531 static inline void dl_set_overload(struct rq *rq)
532 {
533         if (!rq->online)
534                 return;
535
536         cpumask_set_cpu(rq->cpu, rq->rd->dlo_mask);
537         /*
538          * Must be visible before the overload count is
539          * set (as in sched_rt.c).
540          *
541          * Matched by the barrier in pull_dl_task().
542          */
543         smp_wmb();
544         atomic_inc(&rq->rd->dlo_count);
545 }
546
547 static inline void dl_clear_overload(struct rq *rq)
548 {
549         if (!rq->online)
550                 return;
551
552         atomic_dec(&rq->rd->dlo_count);
553         cpumask_clear_cpu(rq->cpu, rq->rd->dlo_mask);
554 }
555
556 static void update_dl_migration(struct dl_rq *dl_rq)
557 {
558         if (dl_rq->dl_nr_migratory && dl_rq->dl_nr_running > 1) {
559                 if (!dl_rq->overloaded) {
560                         dl_set_overload(rq_of_dl_rq(dl_rq));
561                         dl_rq->overloaded = 1;
562                 }
563         } else if (dl_rq->overloaded) {
564                 dl_clear_overload(rq_of_dl_rq(dl_rq));
565                 dl_rq->overloaded = 0;
566         }
567 }
568
569 static void inc_dl_migration(struct sched_dl_entity *dl_se, struct dl_rq *dl_rq)
570 {
571         struct task_struct *p = dl_task_of(dl_se);
572
573         if (p->nr_cpus_allowed > 1)
574                 dl_rq->dl_nr_migratory++;
575
576         update_dl_migration(dl_rq);
577 }
578
579 static void dec_dl_migration(struct sched_dl_entity *dl_se, struct dl_rq *dl_rq)
580 {
581         struct task_struct *p = dl_task_of(dl_se);
582
583         if (p->nr_cpus_allowed > 1)
584                 dl_rq->dl_nr_migratory--;
585
586         update_dl_migration(dl_rq);
587 }
588
589 #define __node_2_pdl(node) \
590         rb_entry((node), struct task_struct, pushable_dl_tasks)
591
592 static inline bool __pushable_less(struct rb_node *a, const struct rb_node *b)
593 {
594         return dl_entity_preempt(&__node_2_pdl(a)->dl, &__node_2_pdl(b)->dl);
595 }
596
597 /*
598  * The list of pushable -deadline task is not a plist, like in
599  * sched_rt.c, it is an rb-tree with tasks ordered by deadline.
600  */
601 static void enqueue_pushable_dl_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
602 {
603         struct rb_node *leftmost;
604
605         WARN_ON_ONCE(!RB_EMPTY_NODE(&p->pushable_dl_tasks));
606
607         leftmost = rb_add_cached(&p->pushable_dl_tasks,
608                                  &rq->dl.pushable_dl_tasks_root,
609                                  __pushable_less);
610         if (leftmost)
611                 rq->dl.earliest_dl.next = p->dl.deadline;
612 }
613
614 static void dequeue_pushable_dl_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
615 {
616         struct dl_rq *dl_rq = &rq->dl;
617         struct rb_root_cached *root = &dl_rq->pushable_dl_tasks_root;
618         struct rb_node *leftmost;
619
620         if (RB_EMPTY_NODE(&p->pushable_dl_tasks))
621                 return;
622
623         leftmost = rb_erase_cached(&p->pushable_dl_tasks, root);
624         if (leftmost)
625                 dl_rq->earliest_dl.next = __node_2_pdl(leftmost)->dl.deadline;
626
627         RB_CLEAR_NODE(&p->pushable_dl_tasks);
628 }
629
630 static inline int has_pushable_dl_tasks(struct rq *rq)
631 {
632         return !RB_EMPTY_ROOT(&rq->dl.pushable_dl_tasks_root.rb_root);
633 }
634
635 static int push_dl_task(struct rq *rq);
636
637 static inline bool need_pull_dl_task(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
638 {
639         return rq->online && dl_task(prev);
640 }
641
642 static DEFINE_PER_CPU(struct balance_callback, dl_push_head);
643 static DEFINE_PER_CPU(struct balance_callback, dl_pull_head);
644
645 static void push_dl_tasks(struct rq *);
646 static void pull_dl_task(struct rq *);
647
648 static inline void deadline_queue_push_tasks(struct rq *rq)
649 {
650         if (!has_pushable_dl_tasks(rq))
651                 return;
652
653         queue_balance_callback(rq, &per_cpu(dl_push_head, rq->cpu), push_dl_tasks);
654 }
655
656 static inline void deadline_queue_pull_task(struct rq *rq)
657 {
658         queue_balance_callback(rq, &per_cpu(dl_pull_head, rq->cpu), pull_dl_task);
659 }
660
661 static struct rq *find_lock_later_rq(struct task_struct *task, struct rq *rq);
662
663 static struct rq *dl_task_offline_migration(struct rq *rq, struct task_struct *p)
664 {
665         struct rq *later_rq = NULL;
666         struct dl_bw *dl_b;
667
668         later_rq = find_lock_later_rq(p, rq);
669         if (!later_rq) {
670                 int cpu;
671
672                 /*
673                  * If we cannot preempt any rq, fall back to pick any
674                  * online CPU:
675                  */
676                 cpu = cpumask_any_and(cpu_active_mask, p->cpus_ptr);
677                 if (cpu >= nr_cpu_ids) {
678                         /*
679                          * Failed to find any suitable CPU.
680                          * The task will never come back!
681                          */
682                         WARN_ON_ONCE(dl_bandwidth_enabled());
683
684                         /*
685                          * If admission control is disabled we
686                          * try a little harder to let the task
687                          * run.
688                          */
689                         cpu = cpumask_any(cpu_active_mask);
690                 }
691                 later_rq = cpu_rq(cpu);
692                 double_lock_balance(rq, later_rq);
693         }
694
695         if (p->dl.dl_non_contending || p->dl.dl_throttled) {
696                 /*
697                  * Inactive timer is armed (or callback is running, but
698                  * waiting for us to release rq locks). In any case, when it
699                  * will fire (or continue), it will see running_bw of this
700                  * task migrated to later_rq (and correctly handle it).
701                  */
702                 sub_running_bw(&p->dl, &rq->dl);
703                 sub_rq_bw(&p->dl, &rq->dl);
704
705                 add_rq_bw(&p->dl, &later_rq->dl);
706                 add_running_bw(&p->dl, &later_rq->dl);
707         } else {
708                 sub_rq_bw(&p->dl, &rq->dl);
709                 add_rq_bw(&p->dl, &later_rq->dl);
710         }
711
712         /*
713          * And we finally need to fixup root_domain(s) bandwidth accounting,
714          * since p is still hanging out in the old (now moved to default) root
715          * domain.
716          */
717         dl_b = &rq->rd->dl_bw;
718         raw_spin_lock(&dl_b->lock);
719         __dl_sub(dl_b, p->dl.dl_bw, cpumask_weight(rq->rd->span));
720         raw_spin_unlock(&dl_b->lock);
721
722         dl_b = &later_rq->rd->dl_bw;
723         raw_spin_lock(&dl_b->lock);
724         __dl_add(dl_b, p->dl.dl_bw, cpumask_weight(later_rq->rd->span));
725         raw_spin_unlock(&dl_b->lock);
726
727         set_task_cpu(p, later_rq->cpu);
728         double_unlock_balance(later_rq, rq);
729
730         return later_rq;
731 }
732
733 #else
734
735 static inline
736 void enqueue_pushable_dl_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
737 {
738 }
739
740 static inline
741 void dequeue_pushable_dl_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
742 {
743 }
744
745 static inline
746 void inc_dl_migration(struct sched_dl_entity *dl_se, struct dl_rq *dl_rq)
747 {
748 }
749
750 static inline
751 void dec_dl_migration(struct sched_dl_entity *dl_se, struct dl_rq *dl_rq)
752 {
753 }
754
755 static inline void deadline_queue_push_tasks(struct rq *rq)
756 {
757 }
758
759 static inline void deadline_queue_pull_task(struct rq *rq)
760 {
761 }
762 #endif /* CONFIG_SMP */
763
764 static void enqueue_task_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags);
765 static void __dequeue_task_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags);
766 static void check_preempt_curr_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags);
767
768 static inline void replenish_dl_new_period(struct sched_dl_entity *dl_se,
769                                             struct rq *rq)
770 {
771         /* for non-boosted task, pi_of(dl_se) == dl_se */
772         dl_se->deadline = rq_clock(rq) + pi_of(dl_se)->dl_deadline;
773         dl_se->runtime = pi_of(dl_se)->dl_runtime;
774 }
775
776 /*
777  * We are being explicitly informed that a new instance is starting,
778  * and this means that:
779  *  - the absolute deadline of the entity has to be placed at
780  *    current time + relative deadline;
781  *  - the runtime of the entity has to be set to the maximum value.
782  *
783  * The capability of specifying such event is useful whenever a -deadline
784  * entity wants to (try to!) synchronize its behaviour with the scheduler's
785  * one, and to (try to!) reconcile itself with its own scheduling
786  * parameters.
787  */
788 static inline void setup_new_dl_entity(struct sched_dl_entity *dl_se)
789 {
790         struct dl_rq *dl_rq = dl_rq_of_se(dl_se);
791         struct rq *rq = rq_of_dl_rq(dl_rq);
792
793         WARN_ON(is_dl_boosted(dl_se));
794         WARN_ON(dl_time_before(rq_clock(rq), dl_se->deadline));
795
796         /*
797          * We are racing with the deadline timer. So, do nothing because
798          * the deadline timer handler will take care of properly recharging
799          * the runtime and postponing the deadline
800          */
801         if (dl_se->dl_throttled)
802                 return;
803
804         /*
805          * We use the regular wall clock time to set deadlines in the
806          * future; in fact, we must consider execution overheads (time
807          * spent on hardirq context, etc.).
808          */
809         replenish_dl_new_period(dl_se, rq);
810 }
811
812 /*
813  * Pure Earliest Deadline First (EDF) scheduling does not deal with the
814  * possibility of a entity lasting more than what it declared, and thus
815  * exhausting its runtime.
816  *
817  * Here we are interested in making runtime overrun possible, but we do
818  * not want a entity which is misbehaving to affect the scheduling of all
819  * other entities.
820  * Therefore, a budgeting strategy called Constant Bandwidth Server (CBS)
821  * is used, in order to confine each entity within its own bandwidth.
822  *
823  * This function deals exactly with that, and ensures that when the runtime
824  * of a entity is replenished, its deadline is also postponed. That ensures
825  * the overrunning entity can't interfere with other entity in the system and
826  * can't make them miss their deadlines. Reasons why this kind of overruns
827  * could happen are, typically, a entity voluntarily trying to overcome its
828  * runtime, or it just underestimated it during sched_setattr().
829  */
830 static void replenish_dl_entity(struct sched_dl_entity *dl_se)
831 {
832         struct dl_rq *dl_rq = dl_rq_of_se(dl_se);
833         struct rq *rq = rq_of_dl_rq(dl_rq);
834
835         WARN_ON_ONCE(pi_of(dl_se)->dl_runtime <= 0);
836
837         /*
838          * This could be the case for a !-dl task that is boosted.
839          * Just go with full inherited parameters.
840          */
841         if (dl_se->dl_deadline == 0)
842                 replenish_dl_new_period(dl_se, rq);
843
844         if (dl_se->dl_yielded && dl_se->runtime > 0)
845                 dl_se->runtime = 0;
846
847         /*
848          * We keep moving the deadline away until we get some
849          * available runtime for the entity. This ensures correct
850          * handling of situations where the runtime overrun is
851          * arbitrary large.
852          */
853         while (dl_se->runtime <= 0) {
854                 dl_se->deadline += pi_of(dl_se)->dl_period;
855                 dl_se->runtime += pi_of(dl_se)->dl_runtime;
856         }
857
858         /*
859          * At this point, the deadline really should be "in
860          * the future" with respect to rq->clock. If it's
861          * not, we are, for some reason, lagging too much!
862          * Anyway, after having warn userspace abut that,
863          * we still try to keep the things running by
864          * resetting the deadline and the budget of the
865          * entity.
866          */
867         if (dl_time_before(dl_se->deadline, rq_clock(rq))) {
868                 printk_deferred_once("sched: DL replenish lagged too much\n");
869                 replenish_dl_new_period(dl_se, rq);
870         }
871
872         if (dl_se->dl_yielded)
873                 dl_se->dl_yielded = 0;
874         if (dl_se->dl_throttled)
875                 dl_se->dl_throttled = 0;
876 }
877
878 /*
879  * Here we check if --at time t-- an entity (which is probably being
880  * [re]activated or, in general, enqueued) can use its remaining runtime
881  * and its current deadline _without_ exceeding the bandwidth it is
882  * assigned (function returns true if it can't). We are in fact applying
883  * one of the CBS rules: when a task wakes up, if the residual runtime
884  * over residual deadline fits within the allocated bandwidth, then we
885  * can keep the current (absolute) deadline and residual budget without
886  * disrupting the schedulability of the system. Otherwise, we should
887  * refill the runtime and set the deadline a period in the future,
888  * because keeping the current (absolute) deadline of the task would
889  * result in breaking guarantees promised to other tasks (refer to
890  * Documentation/scheduler/sched-deadline.rst for more information).
891  *
892  * This function returns true if:
893  *
894  *   runtime / (deadline - t) > dl_runtime / dl_deadline ,
895  *
896  * IOW we can't recycle current parameters.
897  *
898  * Notice that the bandwidth check is done against the deadline. For
899  * task with deadline equal to period this is the same of using
900  * dl_period instead of dl_deadline in the equation above.
901  */
902 static bool dl_entity_overflow(struct sched_dl_entity *dl_se, u64 t)
903 {
904         u64 left, right;
905
906         /*
907          * left and right are the two sides of the equation above,
908          * after a bit of shuffling to use multiplications instead
909          * of divisions.
910          *
911          * Note that none of the time values involved in the two
912          * multiplications are absolute: dl_deadline and dl_runtime
913          * are the relative deadline and the maximum runtime of each
914          * instance, runtime is the runtime left for the last instance
915          * and (deadline - t), since t is rq->clock, is the time left
916          * to the (absolute) deadline. Even if overflowing the u64 type
917          * is very unlikely to occur in both cases, here we scale down
918          * as we want to avoid that risk at all. Scaling down by 10
919          * means that we reduce granularity to 1us. We are fine with it,
920          * since this is only a true/false check and, anyway, thinking
921          * of anything below microseconds resolution is actually fiction
922          * (but still we want to give the user that illusion >;).
923          */
924         left = (pi_of(dl_se)->dl_deadline >> DL_SCALE) * (dl_se->runtime >> DL_SCALE);
925         right = ((dl_se->deadline - t) >> DL_SCALE) *
926                 (pi_of(dl_se)->dl_runtime >> DL_SCALE);
927
928         return dl_time_before(right, left);
929 }
930
931 /*
932  * Revised wakeup rule [1]: For self-suspending tasks, rather then
933  * re-initializing task's runtime and deadline, the revised wakeup
934  * rule adjusts the task's runtime to avoid the task to overrun its
935  * density.
936  *
937  * Reasoning: a task may overrun the density if:
938  *    runtime / (deadline - t) > dl_runtime / dl_deadline
939  *
940  * Therefore, runtime can be adjusted to:
941  *     runtime = (dl_runtime / dl_deadline) * (deadline - t)
942  *
943  * In such way that runtime will be equal to the maximum density
944  * the task can use without breaking any rule.
945  *
946  * [1] Luca Abeni, Giuseppe Lipari, and Juri Lelli. 2015. Constant
947  * bandwidth server revisited. SIGBED Rev. 11, 4 (January 2015), 19-24.
948  */
949 static void
950 update_dl_revised_wakeup(struct sched_dl_entity *dl_se, struct rq *rq)
951 {
952         u64 laxity = dl_se->deadline - rq_clock(rq);
953
954         /*
955          * If the task has deadline < period, and the deadline is in the past,
956          * it should already be throttled before this check.
957          *
958          * See update_dl_entity() comments for further details.
959          */
960         WARN_ON(dl_time_before(dl_se->deadline, rq_clock(rq)));
961
962         dl_se->runtime = (dl_se->dl_density * laxity) >> BW_SHIFT;
963 }
964
965 /*
966  * Regarding the deadline, a task with implicit deadline has a relative
967  * deadline == relative period. A task with constrained deadline has a
968  * relative deadline <= relative period.
969  *
970  * We support constrained deadline tasks. However, there are some restrictions
971  * applied only for tasks which do not have an implicit deadline. See
972  * update_dl_entity() to know more about such restrictions.
973  *
974  * The dl_is_implicit() returns true if the task has an implicit deadline.
975  */
976 static inline bool dl_is_implicit(struct sched_dl_entity *dl_se)
977 {
978         return dl_se->dl_deadline == dl_se->dl_period;
979 }
980
981 /*
982  * When a deadline entity is placed in the runqueue, its runtime and deadline
983  * might need to be updated. This is done by a CBS wake up rule. There are two
984  * different rules: 1) the original CBS; and 2) the Revisited CBS.
985  *
986  * When the task is starting a new period, the Original CBS is used. In this
987  * case, the runtime is replenished and a new absolute deadline is set.
988  *
989  * When a task is queued before the begin of the next period, using the
990  * remaining runtime and deadline could make the entity to overflow, see
991  * dl_entity_overflow() to find more about runtime overflow. When such case
992  * is detected, the runtime and deadline need to be updated.
993  *
994  * If the task has an implicit deadline, i.e., deadline == period, the Original
995  * CBS is applied. the runtime is replenished and a new absolute deadline is
996  * set, as in the previous cases.
997  *
998  * However, the Original CBS does not work properly for tasks with
999  * deadline < period, which are said to have a constrained deadline. By
1000  * applying the Original CBS, a constrained deadline task would be able to run
1001  * runtime/deadline in a period. With deadline < period, the task would
1002  * overrun the runtime/period allowed bandwidth, breaking the admission test.
1003  *
1004  * In order to prevent this misbehave, the Revisited CBS is used for
1005  * constrained deadline tasks when a runtime overflow is detected. In the
1006  * Revisited CBS, rather than replenishing & setting a new absolute deadline,
1007  * the remaining runtime of the task is reduced to avoid runtime overflow.
1008  * Please refer to the comments update_dl_revised_wakeup() function to find
1009  * more about the Revised CBS rule.
1010  */
1011 static void update_dl_entity(struct sched_dl_entity *dl_se)
1012 {
1013         struct dl_rq *dl_rq = dl_rq_of_se(dl_se);
1014         struct rq *rq = rq_of_dl_rq(dl_rq);
1015
1016         if (dl_time_before(dl_se->deadline, rq_clock(rq)) ||
1017             dl_entity_overflow(dl_se, rq_clock(rq))) {
1018
1019                 if (unlikely(!dl_is_implicit(dl_se) &&
1020                              !dl_time_before(dl_se->deadline, rq_clock(rq)) &&
1021                              !is_dl_boosted(dl_se))) {
1022                         update_dl_revised_wakeup(dl_se, rq);
1023                         return;
1024                 }
1025
1026                 replenish_dl_new_period(dl_se, rq);
1027         }
1028 }
1029
1030 static inline u64 dl_next_period(struct sched_dl_entity *dl_se)
1031 {
1032         return dl_se->deadline - dl_se->dl_deadline + dl_se->dl_period;
1033 }
1034
1035 /*
1036  * If the entity depleted all its runtime, and if we want it to sleep
1037  * while waiting for some new execution time to become available, we
1038  * set the bandwidth replenishment timer to the replenishment instant
1039  * and try to activate it.
1040  *
1041  * Notice that it is important for the caller to know if the timer
1042  * actually started or not (i.e., the replenishment instant is in
1043  * the future or in the past).
1044  */
1045 static int start_dl_timer(struct task_struct *p)
1046 {
1047         struct sched_dl_entity *dl_se = &p->dl;
1048         struct hrtimer *timer = &dl_se->dl_timer;
1049         struct rq *rq = task_rq(p);
1050         ktime_t now, act;
1051         s64 delta;
1052
1053         lockdep_assert_rq_held(rq);
1054
1055         /*
1056          * We want the timer to fire at the deadline, but considering
1057          * that it is actually coming from rq->clock and not from
1058          * hrtimer's time base reading.
1059          */
1060         act = ns_to_ktime(dl_next_period(dl_se));
1061         now = hrtimer_cb_get_time(timer);
1062         delta = ktime_to_ns(now) - rq_clock(rq);
1063         act = ktime_add_ns(act, delta);
1064
1065         /*
1066          * If the expiry time already passed, e.g., because the value
1067          * chosen as the deadline is too small, don't even try to
1068          * start the timer in the past!
1069          */
1070         if (ktime_us_delta(act, now) < 0)
1071                 return 0;
1072
1073         /*
1074          * !enqueued will guarantee another callback; even if one is already in
1075          * progress. This ensures a balanced {get,put}_task_struct().
1076          *
1077          * The race against __run_timer() clearing the enqueued state is
1078          * harmless because we're holding task_rq()->lock, therefore the timer
1079          * expiring after we've done the check will wait on its task_rq_lock()
1080          * and observe our state.
1081          */
1082         if (!hrtimer_is_queued(timer)) {
1083                 get_task_struct(p);
1084                 hrtimer_start(timer, act, HRTIMER_MODE_ABS_HARD);
1085         }
1086
1087         return 1;
1088 }
1089
1090 /*
1091  * This is the bandwidth enforcement timer callback. If here, we know
1092  * a task is not on its dl_rq, since the fact that the timer was running
1093  * means the task is throttled and needs a runtime replenishment.
1094  *
1095  * However, what we actually do depends on the fact the task is active,
1096  * (it is on its rq) or has been removed from there by a call to
1097  * dequeue_task_dl(). In the former case we must issue the runtime
1098  * replenishment and add the task back to the dl_rq; in the latter, we just
1099  * do nothing but clearing dl_throttled, so that runtime and deadline
1100  * updating (and the queueing back to dl_rq) will be done by the
1101  * next call to enqueue_task_dl().
1102  */
1103 static enum hrtimer_restart dl_task_timer(struct hrtimer *timer)
1104 {
1105         struct sched_dl_entity *dl_se = container_of(timer,
1106                                                      struct sched_dl_entity,
1107                                                      dl_timer);
1108         struct task_struct *p = dl_task_of(dl_se);
1109         struct rq_flags rf;
1110         struct rq *rq;
1111
1112         rq = task_rq_lock(p, &rf);
1113
1114         /*
1115          * The task might have changed its scheduling policy to something
1116          * different than SCHED_DEADLINE (through switched_from_dl()).
1117          */
1118         if (!dl_task(p))
1119                 goto unlock;
1120
1121         /*
1122          * The task might have been boosted by someone else and might be in the
1123          * boosting/deboosting path, its not throttled.
1124          */
1125         if (is_dl_boosted(dl_se))
1126                 goto unlock;
1127
1128         /*
1129          * Spurious timer due to start_dl_timer() race; or we already received
1130          * a replenishment from rt_mutex_setprio().
1131          */
1132         if (!dl_se->dl_throttled)
1133                 goto unlock;
1134
1135         sched_clock_tick();
1136         update_rq_clock(rq);
1137
1138         /*
1139          * If the throttle happened during sched-out; like:
1140          *
1141          *   schedule()
1142          *     deactivate_task()
1143          *       dequeue_task_dl()
1144          *         update_curr_dl()
1145          *           start_dl_timer()
1146          *         __dequeue_task_dl()
1147          *     prev->on_rq = 0;
1148          *
1149          * We can be both throttled and !queued. Replenish the counter
1150          * but do not enqueue -- wait for our wakeup to do that.
1151          */
1152         if (!task_on_rq_queued(p)) {
1153                 replenish_dl_entity(dl_se);
1154                 goto unlock;
1155         }
1156
1157 #ifdef CONFIG_SMP
1158         if (unlikely(!rq->online)) {
1159                 /*
1160                  * If the runqueue is no longer available, migrate the
1161                  * task elsewhere. This necessarily changes rq.
1162                  */
1163                 lockdep_unpin_lock(__rq_lockp(rq), rf.cookie);
1164                 rq = dl_task_offline_migration(rq, p);
1165                 rf.cookie = lockdep_pin_lock(__rq_lockp(rq));
1166                 update_rq_clock(rq);
1167
1168                 /*
1169                  * Now that the task has been migrated to the new RQ and we
1170                  * have that locked, proceed as normal and enqueue the task
1171                  * there.
1172                  */
1173         }
1174 #endif
1175
1176         enqueue_task_dl(rq, p, ENQUEUE_REPLENISH);
1177         if (dl_task(rq->curr))
1178                 check_preempt_curr_dl(rq, p, 0);
1179         else
1180                 resched_curr(rq);
1181
1182 #ifdef CONFIG_SMP
1183         /*
1184          * Queueing this task back might have overloaded rq, check if we need
1185          * to kick someone away.
1186          */
1187         if (has_pushable_dl_tasks(rq)) {
1188                 /*
1189                  * Nothing relies on rq->lock after this, so its safe to drop
1190                  * rq->lock.
1191                  */
1192                 rq_unpin_lock(rq, &rf);
1193                 push_dl_task(rq);
1194                 rq_repin_lock(rq, &rf);
1195         }
1196 #endif
1197
1198 unlock:
1199         task_rq_unlock(rq, p, &rf);
1200
1201         /*
1202          * This can free the task_struct, including this hrtimer, do not touch
1203          * anything related to that after this.
1204          */
1205         put_task_struct(p);
1206
1207         return HRTIMER_NORESTART;
1208 }
1209
1210 void init_dl_task_timer(struct sched_dl_entity *dl_se)
1211 {
1212         struct hrtimer *timer = &dl_se->dl_timer;
1213
1214         hrtimer_init(timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL_HARD);
1215         timer->function = dl_task_timer;
1216 }
1217
1218 /*
1219  * During the activation, CBS checks if it can reuse the current task's
1220  * runtime and period. If the deadline of the task is in the past, CBS
1221  * cannot use the runtime, and so it replenishes the task. This rule
1222  * works fine for implicit deadline tasks (deadline == period), and the
1223  * CBS was designed for implicit deadline tasks. However, a task with
1224  * constrained deadline (deadline < period) might be awakened after the
1225  * deadline, but before the next period. In this case, replenishing the
1226  * task would allow it to run for runtime / deadline. As in this case
1227  * deadline < period, CBS enables a task to run for more than the
1228  * runtime / period. In a very loaded system, this can cause a domino
1229  * effect, making other tasks miss their deadlines.
1230  *
1231  * To avoid this problem, in the activation of a constrained deadline
1232  * task after the deadline but before the next period, throttle the
1233  * task and set the replenishing timer to the begin of the next period,
1234  * unless it is boosted.
1235  */
1236 static inline void dl_check_constrained_dl(struct sched_dl_entity *dl_se)
1237 {
1238         struct task_struct *p = dl_task_of(dl_se);
1239         struct rq *rq = rq_of_dl_rq(dl_rq_of_se(dl_se));
1240
1241         if (dl_time_before(dl_se->deadline, rq_clock(rq)) &&
1242             dl_time_before(rq_clock(rq), dl_next_period(dl_se))) {
1243                 if (unlikely(is_dl_boosted(dl_se) || !start_dl_timer(p)))
1244                         return;
1245                 dl_se->dl_throttled = 1;
1246                 if (dl_se->runtime > 0)
1247                         dl_se->runtime = 0;
1248         }
1249 }
1250
1251 static
1252 int dl_runtime_exceeded(struct sched_dl_entity *dl_se)
1253 {
1254         return (dl_se->runtime <= 0);
1255 }
1256
1257 /*
1258  * This function implements the GRUB accounting rule. According to the
1259  * GRUB reclaiming algorithm, the runtime is not decreased as "dq = -dt",
1260  * but as "dq = -(max{u, (Umax - Uinact - Uextra)} / Umax) dt",
1261  * where u is the utilization of the task, Umax is the maximum reclaimable
1262  * utilization, Uinact is the (per-runqueue) inactive utilization, computed
1263  * as the difference between the "total runqueue utilization" and the
1264  * "runqueue active utilization", and Uextra is the (per runqueue) extra
1265  * reclaimable utilization.
1266  * Since rq->dl.running_bw and rq->dl.this_bw contain utilizations multiplied
1267  * by 2^BW_SHIFT, the result has to be shifted right by BW_SHIFT.
1268  * Since rq->dl.bw_ratio contains 1 / Umax multiplied by 2^RATIO_SHIFT, dl_bw
1269  * is multiped by rq->dl.bw_ratio and shifted right by RATIO_SHIFT.
1270  * Since delta is a 64 bit variable, to have an overflow its value should be
1271  * larger than 2^(64 - 20 - 8), which is more than 64 seconds. So, overflow is
1272  * not an issue here.
1273  */
1274 static u64 grub_reclaim(u64 delta, struct rq *rq, struct sched_dl_entity *dl_se)
1275 {
1276         u64 u_act;
1277         u64 u_inact = rq->dl.this_bw - rq->dl.running_bw; /* Utot - Uact */
1278
1279         /*
1280          * Instead of computing max{u, (u_max - u_inact - u_extra)}, we
1281          * compare u_inact + u_extra with u_max - u, because u_inact + u_extra
1282          * can be larger than u_max. So, u_max - u_inact - u_extra would be
1283          * negative leading to wrong results.
1284          */
1285         if (u_inact + rq->dl.extra_bw > rq->dl.max_bw - dl_se->dl_bw)
1286                 u_act = dl_se->dl_bw;
1287         else
1288                 u_act = rq->dl.max_bw - u_inact - rq->dl.extra_bw;
1289
1290         u_act = (u_act * rq->dl.bw_ratio) >> RATIO_SHIFT;
1291         return (delta * u_act) >> BW_SHIFT;
1292 }
1293
1294 /*
1295  * Update the current task's runtime statistics (provided it is still
1296  * a -deadline task and has not been removed from the dl_rq).
1297  */
1298 static void update_curr_dl(struct rq *rq)
1299 {
1300         struct task_struct *curr = rq->curr;
1301         struct sched_dl_entity *dl_se = &curr->dl;
1302         u64 delta_exec, scaled_delta_exec;
1303         int cpu = cpu_of(rq);
1304         u64 now;
1305
1306         if (!dl_task(curr) || !on_dl_rq(dl_se))
1307                 return;
1308
1309         /*
1310          * Consumed budget is computed considering the time as
1311          * observed by schedulable tasks (excluding time spent
1312          * in hardirq context, etc.). Deadlines are instead
1313          * computed using hard walltime. This seems to be the more
1314          * natural solution, but the full ramifications of this
1315          * approach need further study.
1316          */
1317         now = rq_clock_task(rq);
1318         delta_exec = now - curr->se.exec_start;
1319         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0)) {
1320                 if (unlikely(dl_se->dl_yielded))
1321                         goto throttle;
1322                 return;
1323         }
1324
1325         schedstat_set(curr->stats.exec_max,
1326                       max(curr->stats.exec_max, delta_exec));
1327
1328         trace_sched_stat_runtime(curr, delta_exec, 0);
1329
1330         update_current_exec_runtime(curr, now, delta_exec);
1331
1332         if (dl_entity_is_special(dl_se))
1333                 return;
1334
1335         /*
1336          * For tasks that participate in GRUB, we implement GRUB-PA: the
1337          * spare reclaimed bandwidth is used to clock down frequency.
1338          *
1339          * For the others, we still need to scale reservation parameters
1340          * according to current frequency and CPU maximum capacity.
1341          */
1342         if (unlikely(dl_se->flags & SCHED_FLAG_RECLAIM)) {
1343                 scaled_delta_exec = grub_reclaim(delta_exec,
1344                                                  rq,
1345                                                  &curr->dl);
1346         } else {
1347                 unsigned long scale_freq = arch_scale_freq_capacity(cpu);
1348                 unsigned long scale_cpu = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
1349
1350                 scaled_delta_exec = cap_scale(delta_exec, scale_freq);
1351                 scaled_delta_exec = cap_scale(scaled_delta_exec, scale_cpu);
1352         }
1353
1354         dl_se->runtime -= scaled_delta_exec;
1355
1356 throttle:
1357         if (dl_runtime_exceeded(dl_se) || dl_se->dl_yielded) {
1358                 dl_se->dl_throttled = 1;
1359
1360                 /* If requested, inform the user about runtime overruns. */
1361                 if (dl_runtime_exceeded(dl_se) &&
1362                     (dl_se->flags & SCHED_FLAG_DL_OVERRUN))
1363                         dl_se->dl_overrun = 1;
1364
1365                 __dequeue_task_dl(rq, curr, 0);
1366                 if (unlikely(is_dl_boosted(dl_se) || !start_dl_timer(curr)))
1367                         enqueue_task_dl(rq, curr, ENQUEUE_REPLENISH);
1368
1369                 if (!is_leftmost(curr, &rq->dl))
1370                         resched_curr(rq);
1371         }
1372
1373         /*
1374          * Because -- for now -- we share the rt bandwidth, we need to
1375          * account our runtime there too, otherwise actual rt tasks
1376          * would be able to exceed the shared quota.
1377          *
1378          * Account to the root rt group for now.
1379          *
1380          * The solution we're working towards is having the RT groups scheduled
1381          * using deadline servers -- however there's a few nasties to figure
1382          * out before that can happen.
1383          */
1384         if (rt_bandwidth_enabled()) {
1385                 struct rt_rq *rt_rq = &rq->rt;
1386
1387                 raw_spin_lock(&rt_rq->rt_runtime_lock);
1388                 /*
1389                  * We'll let actual RT tasks worry about the overflow here, we
1390                  * have our own CBS to keep us inline; only account when RT
1391                  * bandwidth is relevant.
1392                  */
1393                 if (sched_rt_bandwidth_account(rt_rq))
1394                         rt_rq->rt_time += delta_exec;
1395                 raw_spin_unlock(&rt_rq->rt_runtime_lock);
1396         }
1397 }
1398
1399 static enum hrtimer_restart inactive_task_timer(struct hrtimer *timer)
1400 {
1401         struct sched_dl_entity *dl_se = container_of(timer,
1402                                                      struct sched_dl_entity,
1403                                                      inactive_timer);
1404         struct task_struct *p = dl_task_of(dl_se);
1405         struct rq_flags rf;
1406         struct rq *rq;
1407
1408         rq = task_rq_lock(p, &rf);
1409
1410         sched_clock_tick();
1411         update_rq_clock(rq);
1412
1413         if (!dl_task(p) || READ_ONCE(p->__state) == TASK_DEAD) {
1414                 struct dl_bw *dl_b = dl_bw_of(task_cpu(p));
1415
1416                 if (READ_ONCE(p->__state) == TASK_DEAD && dl_se->dl_non_contending) {
1417                         sub_running_bw(&p->dl, dl_rq_of_se(&p->dl));
1418                         sub_rq_bw(&p->dl, dl_rq_of_se(&p->dl));
1419                         dl_se->dl_non_contending = 0;
1420                 }
1421
1422                 raw_spin_lock(&dl_b->lock);
1423                 __dl_sub(dl_b, p->dl.dl_bw, dl_bw_cpus(task_cpu(p)));
1424                 raw_spin_unlock(&dl_b->lock);
1425                 __dl_clear_params(p);
1426
1427                 goto unlock;
1428         }
1429         if (dl_se->dl_non_contending == 0)
1430                 goto unlock;
1431
1432         sub_running_bw(dl_se, &rq->dl);
1433         dl_se->dl_non_contending = 0;
1434 unlock:
1435         task_rq_unlock(rq, p, &rf);
1436         put_task_struct(p);
1437
1438         return HRTIMER_NORESTART;
1439 }
1440
1441 void init_dl_inactive_task_timer(struct sched_dl_entity *dl_se)
1442 {
1443         struct hrtimer *timer = &dl_se->inactive_timer;
1444
1445         hrtimer_init(timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL_HARD);
1446         timer->function = inactive_task_timer;
1447 }
1448
1449 #define __node_2_dle(node) \
1450         rb_entry((node), struct sched_dl_entity, rb_node)
1451
1452 #ifdef CONFIG_SMP
1453
1454 static void inc_dl_deadline(struct dl_rq *dl_rq, u64 deadline)
1455 {
1456         struct rq *rq = rq_of_dl_rq(dl_rq);
1457
1458         if (dl_rq->earliest_dl.curr == 0 ||
1459             dl_time_before(deadline, dl_rq->earliest_dl.curr)) {
1460                 if (dl_rq->earliest_dl.curr == 0)
1461                         cpupri_set(&rq->rd->cpupri, rq->cpu, CPUPRI_HIGHER);
1462                 dl_rq->earliest_dl.curr = deadline;
1463                 cpudl_set(&rq->rd->cpudl, rq->cpu, deadline);
1464         }
1465 }
1466
1467 static void dec_dl_deadline(struct dl_rq *dl_rq, u64 deadline)
1468 {
1469         struct rq *rq = rq_of_dl_rq(dl_rq);
1470
1471         /*
1472          * Since we may have removed our earliest (and/or next earliest)
1473          * task we must recompute them.
1474          */
1475         if (!dl_rq->dl_nr_running) {
1476                 dl_rq->earliest_dl.curr = 0;
1477                 dl_rq->earliest_dl.next = 0;
1478                 cpudl_clear(&rq->rd->cpudl, rq->cpu);
1479                 cpupri_set(&rq->rd->cpupri, rq->cpu, rq->rt.highest_prio.curr);
1480         } else {
1481                 struct rb_node *leftmost = rb_first_cached(&dl_rq->root);
1482                 struct sched_dl_entity *entry = __node_2_dle(leftmost);
1483
1484                 dl_rq->earliest_dl.curr = entry->deadline;
1485                 cpudl_set(&rq->rd->cpudl, rq->cpu, entry->deadline);
1486         }
1487 }
1488
1489 #else
1490
1491 static inline void inc_dl_deadline(struct dl_rq *dl_rq, u64 deadline) {}
1492 static inline void dec_dl_deadline(struct dl_rq *dl_rq, u64 deadline) {}
1493
1494 #endif /* CONFIG_SMP */
1495
1496 static inline
1497 void inc_dl_tasks(struct sched_dl_entity *dl_se, struct dl_rq *dl_rq)
1498 {
1499         int prio = dl_task_of(dl_se)->prio;
1500         u64 deadline = dl_se->deadline;
1501
1502         WARN_ON(!dl_prio(prio));
1503         dl_rq->dl_nr_running++;
1504         add_nr_running(rq_of_dl_rq(dl_rq), 1);
1505
1506         inc_dl_deadline(dl_rq, deadline);
1507         inc_dl_migration(dl_se, dl_rq);
1508 }
1509
1510 static inline
1511 void dec_dl_tasks(struct sched_dl_entity *dl_se, struct dl_rq *dl_rq)
1512 {
1513         int prio = dl_task_of(dl_se)->prio;
1514
1515         WARN_ON(!dl_prio(prio));
1516         WARN_ON(!dl_rq->dl_nr_running);
1517         dl_rq->dl_nr_running--;
1518         sub_nr_running(rq_of_dl_rq(dl_rq), 1);
1519
1520         dec_dl_deadline(dl_rq, dl_se->deadline);
1521         dec_dl_migration(dl_se, dl_rq);
1522 }
1523
1524 static inline bool __dl_less(struct rb_node *a, const struct rb_node *b)
1525 {
1526         return dl_time_before(__node_2_dle(a)->deadline, __node_2_dle(b)->deadline);
1527 }
1528
1529 static inline struct sched_statistics *
1530 __schedstats_from_dl_se(struct sched_dl_entity *dl_se)
1531 {
1532         return &dl_task_of(dl_se)->stats;
1533 }
1534
1535 static inline void
1536 update_stats_wait_start_dl(struct dl_rq *dl_rq, struct sched_dl_entity *dl_se)
1537 {
1538         struct sched_statistics *stats;
1539
1540         if (!schedstat_enabled())
1541                 return;
1542
1543         stats = __schedstats_from_dl_se(dl_se);
1544         __update_stats_wait_start(rq_of_dl_rq(dl_rq), dl_task_of(dl_se), stats);
1545 }
1546
1547 static inline void
1548 update_stats_wait_end_dl(struct dl_rq *dl_rq, struct sched_dl_entity *dl_se)
1549 {
1550         struct sched_statistics *stats;
1551
1552         if (!schedstat_enabled())
1553                 return;
1554
1555         stats = __schedstats_from_dl_se(dl_se);
1556         __update_stats_wait_end(rq_of_dl_rq(dl_rq), dl_task_of(dl_se), stats);
1557 }
1558
1559 static inline void
1560 update_stats_enqueue_sleeper_dl(struct dl_rq *dl_rq, struct sched_dl_entity *dl_se)
1561 {
1562         struct sched_statistics *stats;
1563
1564         if (!schedstat_enabled())
1565                 return;
1566
1567         stats = __schedstats_from_dl_se(dl_se);
1568         __update_stats_enqueue_sleeper(rq_of_dl_rq(dl_rq), dl_task_of(dl_se), stats);
1569 }
1570
1571 static inline void
1572 update_stats_enqueue_dl(struct dl_rq *dl_rq, struct sched_dl_entity *dl_se,
1573                         int flags)
1574 {
1575         if (!schedstat_enabled())
1576                 return;
1577
1578         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
1579                 update_stats_enqueue_sleeper_dl(dl_rq, dl_se);
1580 }
1581
1582 static inline void
1583 update_stats_dequeue_dl(struct dl_rq *dl_rq, struct sched_dl_entity *dl_se,
1584                         int flags)
1585 {
1586         struct task_struct *p = dl_task_of(dl_se);
1587
1588         if (!schedstat_enabled())
1589                 return;
1590
1591         if ((flags & DEQUEUE_SLEEP)) {
1592                 unsigned int state;
1593
1594                 state = READ_ONCE(p->__state);
1595                 if (state & TASK_INTERRUPTIBLE)
1596                         __schedstat_set(p->stats.sleep_start,
1597                                         rq_clock(rq_of_dl_rq(dl_rq)));
1598
1599                 if (state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
1600                         __schedstat_set(p->stats.block_start,
1601                                         rq_clock(rq_of_dl_rq(dl_rq)));
1602         }
1603 }
1604
1605 static void __enqueue_dl_entity(struct sched_dl_entity *dl_se)
1606 {
1607         struct dl_rq *dl_rq = dl_rq_of_se(dl_se);
1608
1609         WARN_ON_ONCE(!RB_EMPTY_NODE(&dl_se->rb_node));
1610
1611         rb_add_cached(&dl_se->rb_node, &dl_rq->root, __dl_less);
1612
1613         inc_dl_tasks(dl_se, dl_rq);
1614 }
1615
1616 static void __dequeue_dl_entity(struct sched_dl_entity *dl_se)
1617 {
1618         struct dl_rq *dl_rq = dl_rq_of_se(dl_se);
1619
1620         if (RB_EMPTY_NODE(&dl_se->rb_node))
1621                 return;
1622
1623         rb_erase_cached(&dl_se->rb_node, &dl_rq->root);
1624
1625         RB_CLEAR_NODE(&dl_se->rb_node);
1626
1627         dec_dl_tasks(dl_se, dl_rq);
1628 }
1629
1630 static void
1631 enqueue_dl_entity(struct sched_dl_entity *dl_se, int flags)
1632 {
1633         WARN_ON_ONCE(on_dl_rq(dl_se));
1634
1635         update_stats_enqueue_dl(dl_rq_of_se(dl_se), dl_se, flags);
1636
1637         /*
1638          * If this is a wakeup or a new instance, the scheduling
1639          * parameters of the task might need updating. Otherwise,
1640          * we want a replenishment of its runtime.
1641          */
1642         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
1643                 task_contending(dl_se, flags);
1644                 update_dl_entity(dl_se);
1645         } else if (flags & ENQUEUE_REPLENISH) {
1646                 replenish_dl_entity(dl_se);
1647         } else if ((flags & ENQUEUE_RESTORE) &&
1648                   dl_time_before(dl_se->deadline,
1649                                  rq_clock(rq_of_dl_rq(dl_rq_of_se(dl_se))))) {
1650                 setup_new_dl_entity(dl_se);
1651         }
1652
1653         __enqueue_dl_entity(dl_se);
1654 }
1655
1656 static void dequeue_dl_entity(struct sched_dl_entity *dl_se)
1657 {
1658         __dequeue_dl_entity(dl_se);
1659 }
1660
1661 static void enqueue_task_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
1662 {
1663         if (is_dl_boosted(&p->dl)) {
1664                 /*
1665                  * Because of delays in the detection of the overrun of a
1666                  * thread's runtime, it might be the case that a thread
1667                  * goes to sleep in a rt mutex with negative runtime. As
1668                  * a consequence, the thread will be throttled.
1669                  *
1670                  * While waiting for the mutex, this thread can also be
1671                  * boosted via PI, resulting in a thread that is throttled
1672                  * and boosted at the same time.
1673                  *
1674                  * In this case, the boost overrides the throttle.
1675                  */
1676                 if (p->dl.dl_throttled) {
1677                         /*
1678                          * The replenish timer needs to be canceled. No
1679                          * problem if it fires concurrently: boosted threads
1680                          * are ignored in dl_task_timer().
1681                          */
1682                         hrtimer_try_to_cancel(&p->dl.dl_timer);
1683                         p->dl.dl_throttled = 0;
1684                 }
1685         } else if (!dl_prio(p->normal_prio)) {
1686                 /*
1687                  * Special case in which we have a !SCHED_DEADLINE task that is going
1688                  * to be deboosted, but exceeds its runtime while doing so. No point in
1689                  * replenishing it, as it's going to return back to its original
1690                  * scheduling class after this. If it has been throttled, we need to
1691                  * clear the flag, otherwise the task may wake up as throttled after
1692                  * being boosted again with no means to replenish the runtime and clear
1693                  * the throttle.
1694                  */
1695                 p->dl.dl_throttled = 0;
1696                 if (!(flags & ENQUEUE_REPLENISH))
1697                         printk_deferred_once("sched: DL de-boosted task PID %d: REPLENISH flag missing\n",
1698                                              task_pid_nr(p));
1699
1700                 return;
1701         }
1702
1703         /*
1704          * Check if a constrained deadline task was activated
1705          * after the deadline but before the next period.
1706          * If that is the case, the task will be throttled and
1707          * the replenishment timer will be set to the next period.
1708          */
1709         if (!p->dl.dl_throttled && !dl_is_implicit(&p->dl))
1710                 dl_check_constrained_dl(&p->dl);
1711
1712         if (p->on_rq == TASK_ON_RQ_MIGRATING || flags & ENQUEUE_RESTORE) {
1713                 add_rq_bw(&p->dl, &rq->dl);
1714                 add_running_bw(&p->dl, &rq->dl);
1715         }
1716
1717         /*
1718          * If p is throttled, we do not enqueue it. In fact, if it exhausted
1719          * its budget it needs a replenishment and, since it now is on
1720          * its rq, the bandwidth timer callback (which clearly has not
1721          * run yet) will take care of this.
1722          * However, the active utilization does not depend on the fact
1723          * that the task is on the runqueue or not (but depends on the
1724          * task's state - in GRUB parlance, "inactive" vs "active contending").
1725          * In other words, even if a task is throttled its utilization must
1726          * be counted in the active utilization; hence, we need to call
1727          * add_running_bw().
1728          */
1729         if (p->dl.dl_throttled && !(flags & ENQUEUE_REPLENISH)) {
1730                 if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
1731                         task_contending(&p->dl, flags);
1732
1733                 return;
1734         }
1735
1736         check_schedstat_required();
1737         update_stats_wait_start_dl(dl_rq_of_se(&p->dl), &p->dl);
1738
1739         enqueue_dl_entity(&p->dl, flags);
1740
1741         if (!task_current(rq, p) && p->nr_cpus_allowed > 1)
1742                 enqueue_pushable_dl_task(rq, p);
1743 }
1744
1745 static void __dequeue_task_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
1746 {
1747         update_stats_dequeue_dl(&rq->dl, &p->dl, flags);
1748         dequeue_dl_entity(&p->dl);
1749         dequeue_pushable_dl_task(rq, p);
1750 }
1751
1752 static void dequeue_task_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
1753 {
1754         update_curr_dl(rq);
1755         __dequeue_task_dl(rq, p, flags);
1756
1757         if (p->on_rq == TASK_ON_RQ_MIGRATING || flags & DEQUEUE_SAVE) {
1758                 sub_running_bw(&p->dl, &rq->dl);
1759                 sub_rq_bw(&p->dl, &rq->dl);
1760         }
1761
1762         /*
1763          * This check allows to start the inactive timer (or to immediately
1764          * decrease the active utilization, if needed) in two cases:
1765          * when the task blocks and when it is terminating
1766          * (p->state == TASK_DEAD). We can handle the two cases in the same
1767          * way, because from GRUB's point of view the same thing is happening
1768          * (the task moves from "active contending" to "active non contending"
1769          * or "inactive")
1770          */
1771         if (flags & DEQUEUE_SLEEP)
1772                 task_non_contending(p);
1773 }
1774
1775 /*
1776  * Yield task semantic for -deadline tasks is:
1777  *
1778  *   get off from the CPU until our next instance, with
1779  *   a new runtime. This is of little use now, since we
1780  *   don't have a bandwidth reclaiming mechanism. Anyway,
1781  *   bandwidth reclaiming is planned for the future, and
1782  *   yield_task_dl will indicate that some spare budget
1783  *   is available for other task instances to use it.
1784  */
1785 static void yield_task_dl(struct rq *rq)
1786 {
1787         /*
1788          * We make the task go to sleep until its current deadline by
1789          * forcing its runtime to zero. This way, update_curr_dl() stops
1790          * it and the bandwidth timer will wake it up and will give it
1791          * new scheduling parameters (thanks to dl_yielded=1).
1792          */
1793         rq->curr->dl.dl_yielded = 1;
1794
1795         update_rq_clock(rq);
1796         update_curr_dl(rq);
1797         /*
1798          * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
1799          * so we don't do microscopic update in schedule()
1800          * and double the fastpath cost.
1801          */
1802         rq_clock_skip_update(rq);
1803 }
1804
1805 #ifdef CONFIG_SMP
1806
1807 static inline bool dl_task_is_earliest_deadline(struct task_struct *p,
1808                                                  struct rq *rq)
1809 {
1810         return (!rq->dl.dl_nr_running ||
1811                 dl_time_before(p->dl.deadline,
1812                                rq->dl.earliest_dl.curr));
1813 }
1814
1815 static int find_later_rq(struct task_struct *task);
1816
1817 static int
1818 select_task_rq_dl(struct task_struct *p, int cpu, int flags)
1819 {
1820         struct task_struct *curr;
1821         bool select_rq;
1822         struct rq *rq;
1823
1824         if (!(flags & WF_TTWU))
1825                 goto out;
1826
1827         rq = cpu_rq(cpu);
1828
1829         rcu_read_lock();
1830         curr = READ_ONCE(rq->curr); /* unlocked access */
1831
1832         /*
1833          * If we are dealing with a -deadline task, we must
1834          * decide where to wake it up.
1835          * If it has a later deadline and the current task
1836          * on this rq can't move (provided the waking task
1837          * can!) we prefer to send it somewhere else. On the
1838          * other hand, if it has a shorter deadline, we
1839          * try to make it stay here, it might be important.
1840          */
1841         select_rq = unlikely(dl_task(curr)) &&
1842                     (curr->nr_cpus_allowed < 2 ||
1843                      !dl_entity_preempt(&p->dl, &curr->dl)) &&
1844                     p->nr_cpus_allowed > 1;
1845
1846         /*
1847          * Take the capacity of the CPU into account to
1848          * ensure it fits the requirement of the task.
1849          */
1850         if (sched_asym_cpucap_active())
1851                 select_rq |= !dl_task_fits_capacity(p, cpu);
1852
1853         if (select_rq) {
1854                 int target = find_later_rq(p);
1855
1856                 if (target != -1 &&
1857                     dl_task_is_earliest_deadline(p, cpu_rq(target)))
1858                         cpu = target;
1859         }
1860         rcu_read_unlock();
1861
1862 out:
1863         return cpu;
1864 }
1865
1866 static void migrate_task_rq_dl(struct task_struct *p, int new_cpu __maybe_unused)
1867 {
1868         struct rq_flags rf;
1869         struct rq *rq;
1870
1871         if (READ_ONCE(p->__state) != TASK_WAKING)
1872                 return;
1873
1874         rq = task_rq(p);
1875         /*
1876          * Since p->state == TASK_WAKING, set_task_cpu() has been called
1877          * from try_to_wake_up(). Hence, p->pi_lock is locked, but
1878          * rq->lock is not... So, lock it
1879          */
1880         rq_lock(rq, &rf);
1881         if (p->dl.dl_non_contending) {
1882                 update_rq_clock(rq);
1883                 sub_running_bw(&p->dl, &rq->dl);
1884                 p->dl.dl_non_contending = 0;
1885                 /*
1886                  * If the timer handler is currently running and the
1887                  * timer cannot be canceled, inactive_task_timer()
1888                  * will see that dl_not_contending is not set, and
1889                  * will not touch the rq's active utilization,
1890                  * so we are still safe.
1891                  */
1892                 if (hrtimer_try_to_cancel(&p->dl.inactive_timer) == 1)
1893                         put_task_struct(p);
1894         }
1895         sub_rq_bw(&p->dl, &rq->dl);
1896         rq_unlock(rq, &rf);
1897 }
1898
1899 static void check_preempt_equal_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1900 {
1901         /*
1902          * Current can't be migrated, useless to reschedule,
1903          * let's hope p can move out.
1904          */
1905         if (rq->curr->nr_cpus_allowed == 1 ||
1906             !cpudl_find(&rq->rd->cpudl, rq->curr, NULL))
1907                 return;
1908
1909         /*
1910          * p is migratable, so let's not schedule it and
1911          * see if it is pushed or pulled somewhere else.
1912          */
1913         if (p->nr_cpus_allowed != 1 &&
1914             cpudl_find(&rq->rd->cpudl, p, NULL))
1915                 return;
1916
1917         resched_curr(rq);
1918 }
1919
1920 static int balance_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p, struct rq_flags *rf)
1921 {
1922         if (!on_dl_rq(&p->dl) && need_pull_dl_task(rq, p)) {
1923                 /*
1924                  * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being
1925                  * picked for load-balance and preemption/IRQs are still
1926                  * disabled avoiding further scheduler activity on it and we've
1927                  * not yet started the picking loop.
1928                  */
1929                 rq_unpin_lock(rq, rf);
1930                 pull_dl_task(rq);
1931                 rq_repin_lock(rq, rf);
1932         }
1933
1934         return sched_stop_runnable(rq) || sched_dl_runnable(rq);
1935 }
1936 #endif /* CONFIG_SMP */
1937
1938 /*
1939  * Only called when both the current and waking task are -deadline
1940  * tasks.
1941  */
1942 static void check_preempt_curr_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p,
1943                                   int flags)
1944 {
1945         if (dl_entity_preempt(&p->dl, &rq->curr->dl)) {
1946                 resched_curr(rq);
1947                 return;
1948         }
1949
1950 #ifdef CONFIG_SMP
1951         /*
1952          * In the unlikely case current and p have the same deadline
1953          * let us try to decide what's the best thing to do...
1954          */
1955         if ((p->dl.deadline == rq->curr->dl.deadline) &&
1956             !test_tsk_need_resched(rq->curr))
1957                 check_preempt_equal_dl(rq, p);
1958 #endif /* CONFIG_SMP */
1959 }
1960
1961 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
1962 static void start_hrtick_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1963 {
1964         hrtick_start(rq, p->dl.runtime);
1965 }
1966 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
1967 static void start_hrtick_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1968 {
1969 }
1970 #endif
1971
1972 static void set_next_task_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool first)
1973 {
1974         struct sched_dl_entity *dl_se = &p->dl;
1975         struct dl_rq *dl_rq = &rq->dl;
1976
1977         p->se.exec_start = rq_clock_task(rq);
1978         if (on_dl_rq(&p->dl))
1979                 update_stats_wait_end_dl(dl_rq, dl_se);
1980
1981         /* You can't push away the running task */
1982         dequeue_pushable_dl_task(rq, p);
1983
1984         if (!first)
1985                 return;
1986
1987         if (hrtick_enabled_dl(rq))
1988                 start_hrtick_dl(rq, p);
1989
1990         if (rq->curr->sched_class != &dl_sched_class)
1991                 update_dl_rq_load_avg(rq_clock_pelt(rq), rq, 0);
1992
1993         deadline_queue_push_tasks(rq);
1994 }
1995
1996 static struct sched_dl_entity *pick_next_dl_entity(struct dl_rq *dl_rq)
1997 {
1998         struct rb_node *left = rb_first_cached(&dl_rq->root);
1999
2000         if (!left)
2001                 return NULL;
2002
2003         return __node_2_dle(left);
2004 }
2005
2006 static struct task_struct *pick_task_dl(struct rq *rq)
2007 {
2008         struct sched_dl_entity *dl_se;
2009         struct dl_rq *dl_rq = &rq->dl;
2010         struct task_struct *p;
2011
2012         if (!sched_dl_runnable(rq))
2013                 return NULL;
2014
2015         dl_se = pick_next_dl_entity(dl_rq);
2016         WARN_ON_ONCE(!dl_se);
2017         p = dl_task_of(dl_se);
2018
2019         return p;
2020 }
2021
2022 static struct task_struct *pick_next_task_dl(struct rq *rq)
2023 {
2024         struct task_struct *p;
2025
2026         p = pick_task_dl(rq);
2027         if (p)
2028                 set_next_task_dl(rq, p, true);
2029
2030         return p;
2031 }
2032
2033 static void put_prev_task_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2034 {
2035         struct sched_dl_entity *dl_se = &p->dl;
2036         struct dl_rq *dl_rq = &rq->dl;
2037
2038         if (on_dl_rq(&p->dl))
2039                 update_stats_wait_start_dl(dl_rq, dl_se);
2040
2041         update_curr_dl(rq);
2042
2043         update_dl_rq_load_avg(rq_clock_pelt(rq), rq, 1);
2044         if (on_dl_rq(&p->dl) && p->nr_cpus_allowed > 1)
2045                 enqueue_pushable_dl_task(rq, p);
2046 }
2047
2048 /*
2049  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class.
2050  *
2051  * NOTE: This function can be called remotely by the tick offload that
2052  * goes along full dynticks. Therefore no local assumption can be made
2053  * and everything must be accessed through the @rq and @curr passed in
2054  * parameters.
2055  */
2056 static void task_tick_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p, int queued)
2057 {
2058         update_curr_dl(rq);
2059
2060         update_dl_rq_load_avg(rq_clock_pelt(rq), rq, 1);
2061         /*
2062          * Even when we have runtime, update_curr_dl() might have resulted in us
2063          * not being the leftmost task anymore. In that case NEED_RESCHED will
2064          * be set and schedule() will start a new hrtick for the next task.
2065          */
2066         if (hrtick_enabled_dl(rq) && queued && p->dl.runtime > 0 &&
2067             is_leftmost(p, &rq->dl))
2068                 start_hrtick_dl(rq, p);
2069 }
2070
2071 static void task_fork_dl(struct task_struct *p)
2072 {
2073         /*
2074          * SCHED_DEADLINE tasks cannot fork and this is achieved through
2075          * sched_fork()
2076          */
2077 }
2078
2079 #ifdef CONFIG_SMP
2080
2081 /* Only try algorithms three times */
2082 #define DL_MAX_TRIES 3
2083
2084 static int pick_dl_task(struct rq *rq, struct task_struct *p, int cpu)
2085 {
2086         if (!task_on_cpu(rq, p) &&
2087             cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_mask))
2088                 return 1;
2089         return 0;
2090 }
2091
2092 /*
2093  * Return the earliest pushable rq's task, which is suitable to be executed
2094  * on the CPU, NULL otherwise:
2095  */
2096 static struct task_struct *pick_earliest_pushable_dl_task(struct rq *rq, int cpu)
2097 {
2098         struct task_struct *p = NULL;
2099         struct rb_node *next_node;
2100
2101         if (!has_pushable_dl_tasks(rq))
2102                 return NULL;
2103
2104         next_node = rb_first_cached(&rq->dl.pushable_dl_tasks_root);
2105
2106 next_node:
2107         if (next_node) {
2108                 p = __node_2_pdl(next_node);
2109
2110                 if (pick_dl_task(rq, p, cpu))
2111                         return p;
2112
2113                 next_node = rb_next(next_node);
2114                 goto next_node;
2115         }
2116
2117         return NULL;
2118 }
2119
2120 static DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, local_cpu_mask_dl);
2121
2122 static int find_later_rq(struct task_struct *task)
2123 {
2124         struct sched_domain *sd;
2125         struct cpumask *later_mask = this_cpu_cpumask_var_ptr(local_cpu_mask_dl);
2126         int this_cpu = smp_processor_id();
2127         int cpu = task_cpu(task);
2128
2129         /* Make sure the mask is initialized first */
2130         if (unlikely(!later_mask))
2131                 return -1;
2132
2133         if (task->nr_cpus_allowed == 1)
2134                 return -1;
2135
2136         /*
2137          * We have to consider system topology and task affinity
2138          * first, then we can look for a suitable CPU.
2139          */
2140         if (!cpudl_find(&task_rq(task)->rd->cpudl, task, later_mask))
2141                 return -1;
2142
2143         /*
2144          * If we are here, some targets have been found, including
2145          * the most suitable which is, among the runqueues where the
2146          * current tasks have later deadlines than the task's one, the
2147          * rq with the latest possible one.
2148          *
2149          * Now we check how well this matches with task's
2150          * affinity and system topology.
2151          *
2152          * The last CPU where the task run is our first
2153          * guess, since it is most likely cache-hot there.
2154          */
2155         if (cpumask_test_cpu(cpu, later_mask))
2156                 return cpu;
2157         /*
2158          * Check if this_cpu is to be skipped (i.e., it is
2159          * not in the mask) or not.
2160          */
2161         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu, later_mask))
2162                 this_cpu = -1;
2163
2164         rcu_read_lock();
2165         for_each_domain(cpu, sd) {
2166                 if (sd->flags & SD_WAKE_AFFINE) {
2167                         int best_cpu;
2168
2169                         /*
2170                          * If possible, preempting this_cpu is
2171                          * cheaper than migrating.
2172                          */
2173                         if (this_cpu != -1 &&
2174                             cpumask_test_cpu(this_cpu, sched_domain_span(sd))) {
2175                                 rcu_read_unlock();
2176                                 return this_cpu;
2177                         }
2178
2179                         best_cpu = cpumask_any_and_distribute(later_mask,
2180                                                               sched_domain_span(sd));
2181                         /*
2182                          * Last chance: if a CPU being in both later_mask
2183                          * and current sd span is valid, that becomes our
2184                          * choice. Of course, the latest possible CPU is
2185                          * already under consideration through later_mask.
2186                          */
2187                         if (best_cpu < nr_cpu_ids) {
2188                                 rcu_read_unlock();
2189                                 return best_cpu;
2190                         }
2191                 }
2192         }
2193         rcu_read_unlock();
2194
2195         /*
2196          * At this point, all our guesses failed, we just return
2197          * 'something', and let the caller sort the things out.
2198          */
2199         if (this_cpu != -1)
2200                 return this_cpu;
2201
2202         cpu = cpumask_any_distribute(later_mask);
2203         if (cpu < nr_cpu_ids)
2204                 return cpu;
2205
2206         return -1;
2207 }
2208
2209 /* Locks the rq it finds */
2210 static struct rq *find_lock_later_rq(struct task_struct *task, struct rq *rq)
2211 {
2212         struct rq *later_rq = NULL;
2213         int tries;
2214         int cpu;
2215
2216         for (tries = 0; tries < DL_MAX_TRIES; tries++) {
2217                 cpu = find_later_rq(task);
2218
2219                 if ((cpu == -1) || (cpu == rq->cpu))
2220                         break;
2221
2222                 later_rq = cpu_rq(cpu);
2223
2224                 if (!dl_task_is_earliest_deadline(task, later_rq)) {
2225                         /*
2226                          * Target rq has tasks of equal or earlier deadline,
2227                          * retrying does not release any lock and is unlikely
2228                          * to yield a different result.
2229                          */
2230                         later_rq = NULL;
2231                         break;
2232                 }
2233
2234                 /* Retry if something changed. */
2235                 if (double_lock_balance(rq, later_rq)) {
2236                         if (unlikely(task_rq(task) != rq ||
2237                                      !cpumask_test_cpu(later_rq->cpu, &task->cpus_mask) ||
2238                                      task_on_cpu(rq, task) ||
2239                                      !dl_task(task) ||
2240                                      is_migration_disabled(task) ||
2241                                      !task_on_rq_queued(task))) {
2242                                 double_unlock_balance(rq, later_rq);
2243                                 later_rq = NULL;
2244                                 break;
2245                         }
2246                 }
2247
2248                 /*
2249                  * If the rq we found has no -deadline task, or
2250                  * its earliest one has a later deadline than our
2251                  * task, the rq is a good one.
2252                  */
2253                 if (dl_task_is_earliest_deadline(task, later_rq))
2254                         break;
2255
2256                 /* Otherwise we try again. */
2257                 double_unlock_balance(rq, later_rq);
2258                 later_rq = NULL;
2259         }
2260
2261         return later_rq;
2262 }
2263
2264 static struct task_struct *pick_next_pushable_dl_task(struct rq *rq)
2265 {
2266         struct task_struct *p;
2267
2268         if (!has_pushable_dl_tasks(rq))
2269                 return NULL;
2270
2271         p = __node_2_pdl(rb_first_cached(&rq->dl.pushable_dl_tasks_root));
2272
2273         WARN_ON_ONCE(rq->cpu != task_cpu(p));
2274         WARN_ON_ONCE(task_current(rq, p));
2275         WARN_ON_ONCE(p->nr_cpus_allowed <= 1);
2276
2277         WARN_ON_ONCE(!task_on_rq_queued(p));
2278         WARN_ON_ONCE(!dl_task(p));
2279
2280         return p;
2281 }
2282
2283 /*
2284  * See if the non running -deadline tasks on this rq
2285  * can be sent to some other CPU where they can preempt
2286  * and start executing.
2287  */
2288 static int push_dl_task(struct rq *rq)
2289 {
2290         struct task_struct *next_task;
2291         struct rq *later_rq;
2292         int ret = 0;
2293
2294         if (!rq->dl.overloaded)
2295                 return 0;
2296
2297         next_task = pick_next_pushable_dl_task(rq);
2298         if (!next_task)
2299                 return 0;
2300
2301 retry:
2302         /*
2303          * If next_task preempts rq->curr, and rq->curr
2304          * can move away, it makes sense to just reschedule
2305          * without going further in pushing next_task.
2306          */
2307         if (dl_task(rq->curr) &&
2308             dl_time_before(next_task->dl.deadline, rq->curr->dl.deadline) &&
2309             rq->curr->nr_cpus_allowed > 1) {
2310                 resched_curr(rq);
2311                 return 0;
2312         }
2313
2314         if (is_migration_disabled(next_task))
2315                 return 0;
2316
2317         if (WARN_ON(next_task == rq->curr))
2318                 return 0;
2319
2320         /* We might release rq lock */
2321         get_task_struct(next_task);
2322
2323         /* Will lock the rq it'll find */
2324         later_rq = find_lock_later_rq(next_task, rq);
2325         if (!later_rq) {
2326                 struct task_struct *task;
2327
2328                 /*
2329                  * We must check all this again, since
2330                  * find_lock_later_rq releases rq->lock and it is
2331                  * then possible that next_task has migrated.
2332                  */
2333                 task = pick_next_pushable_dl_task(rq);
2334                 if (task == next_task) {
2335                         /*
2336                          * The task is still there. We don't try
2337                          * again, some other CPU will pull it when ready.
2338                          */
2339                         goto out;
2340                 }
2341
2342                 if (!task)
2343                         /* No more tasks */
2344                         goto out;
2345
2346                 put_task_struct(next_task);
2347                 next_task = task;
2348                 goto retry;
2349         }
2350
2351         deactivate_task(rq, next_task, 0);
2352         set_task_cpu(next_task, later_rq->cpu);
2353         activate_task(later_rq, next_task, 0);
2354         ret = 1;
2355
2356         resched_curr(later_rq);
2357
2358         double_unlock_balance(rq, later_rq);
2359
2360 out:
2361         put_task_struct(next_task);
2362
2363         return ret;
2364 }
2365
2366 static void push_dl_tasks(struct rq *rq)
2367 {
2368         /* push_dl_task() will return true if it moved a -deadline task */
2369         while (push_dl_task(rq))
2370                 ;
2371 }
2372
2373 static void pull_dl_task(struct rq *this_rq)
2374 {
2375         int this_cpu = this_rq->cpu, cpu;
2376         struct task_struct *p, *push_task;
2377         bool resched = false;
2378         struct rq *src_rq;
2379         u64 dmin = LONG_MAX;
2380
2381         if (likely(!dl_overloaded(this_rq)))
2382                 return;
2383
2384         /*
2385          * Match the barrier from dl_set_overloaded; this guarantees that if we
2386          * see overloaded we must also see the dlo_mask bit.
2387          */
2388         smp_rmb();
2389
2390         for_each_cpu(cpu, this_rq->rd->dlo_mask) {
2391                 if (this_cpu == cpu)
2392                         continue;
2393
2394                 src_rq = cpu_rq(cpu);
2395
2396                 /*
2397                  * It looks racy, abd it is! However, as in sched_rt.c,
2398                  * we are fine with this.
2399                  */
2400                 if (this_rq->dl.dl_nr_running &&
2401                     dl_time_before(this_rq->dl.earliest_dl.curr,
2402                                    src_rq->dl.earliest_dl.next))
2403                         continue;
2404
2405                 /* Might drop this_rq->lock */
2406                 push_task = NULL;
2407                 double_lock_balance(this_rq, src_rq);
2408
2409                 /*
2410                  * If there are no more pullable tasks on the
2411                  * rq, we're done with it.
2412                  */
2413                 if (src_rq->dl.dl_nr_running <= 1)
2414                         goto skip;
2415
2416                 p = pick_earliest_pushable_dl_task(src_rq, this_cpu);
2417
2418                 /*
2419                  * We found a task to be pulled if:
2420                  *  - it preempts our current (if there's one),
2421                  *  - it will preempt the last one we pulled (if any).
2422                  */
2423                 if (p && dl_time_before(p->dl.deadline, dmin) &&
2424                     dl_task_is_earliest_deadline(p, this_rq)) {
2425                         WARN_ON(p == src_rq->curr);
2426                         WARN_ON(!task_on_rq_queued(p));
2427
2428                         /*
2429                          * Then we pull iff p has actually an earlier
2430                          * deadline than the current task of its runqueue.
2431                          */
2432                         if (dl_time_before(p->dl.deadline,
2433                                            src_rq->curr->dl.deadline))
2434                                 goto skip;
2435
2436                         if (is_migration_disabled(p)) {
2437                                 push_task = get_push_task(src_rq);
2438                         } else {
2439                                 deactivate_task(src_rq, p, 0);
2440                                 set_task_cpu(p, this_cpu);
2441                                 activate_task(this_rq, p, 0);
2442                                 dmin = p->dl.deadline;
2443                                 resched = true;
2444                         }
2445
2446                         /* Is there any other task even earlier? */
2447                 }
2448 skip:
2449                 double_unlock_balance(this_rq, src_rq);
2450
2451                 if (push_task) {
2452                         raw_spin_rq_unlock(this_rq);
2453                         stop_one_cpu_nowait(src_rq->cpu, push_cpu_stop,
2454                                             push_task, &src_rq->push_work);
2455                         raw_spin_rq_lock(this_rq);
2456                 }
2457         }
2458
2459         if (resched)
2460                 resched_curr(this_rq);
2461 }
2462
2463 /*
2464  * Since the task is not running and a reschedule is not going to happen
2465  * anytime soon on its runqueue, we try pushing it away now.
2466  */
2467 static void task_woken_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2468 {
2469         if (!task_on_cpu(rq, p) &&
2470             !test_tsk_need_resched(rq->curr) &&
2471             p->nr_cpus_allowed > 1 &&
2472             dl_task(rq->curr) &&
2473             (rq->curr->nr_cpus_allowed < 2 ||
2474              !dl_entity_preempt(&p->dl, &rq->curr->dl))) {
2475                 push_dl_tasks(rq);
2476         }
2477 }
2478
2479 static void set_cpus_allowed_dl(struct task_struct *p,
2480                                 struct affinity_context *ctx)
2481 {
2482         struct root_domain *src_rd;
2483         struct rq *rq;
2484
2485         WARN_ON_ONCE(!dl_task(p));
2486
2487         rq = task_rq(p);
2488         src_rd = rq->rd;
2489         /*
2490          * Migrating a SCHED_DEADLINE task between exclusive
2491          * cpusets (different root_domains) entails a bandwidth
2492          * update. We already made space for us in the destination
2493          * domain (see cpuset_can_attach()).
2494          */
2495         if (!cpumask_intersects(src_rd->span, ctx->new_mask)) {
2496                 struct dl_bw *src_dl_b;
2497
2498                 src_dl_b = dl_bw_of(cpu_of(rq));
2499                 /*
2500                  * We now free resources of the root_domain we are migrating
2501                  * off. In the worst case, sched_setattr() may temporary fail
2502                  * until we complete the update.
2503                  */
2504                 raw_spin_lock(&src_dl_b->lock);
2505                 __dl_sub(src_dl_b, p->dl.dl_bw, dl_bw_cpus(task_cpu(p)));
2506                 raw_spin_unlock(&src_dl_b->lock);
2507         }
2508
2509         set_cpus_allowed_common(p, ctx);
2510 }
2511
2512 /* Assumes rq->lock is held */
2513 static void rq_online_dl(struct rq *rq)
2514 {
2515         if (rq->dl.overloaded)
2516                 dl_set_overload(rq);
2517
2518         cpudl_set_freecpu(&rq->rd->cpudl, rq->cpu);
2519         if (rq->dl.dl_nr_running > 0)
2520                 cpudl_set(&rq->rd->cpudl, rq->cpu, rq->dl.earliest_dl.curr);
2521 }
2522
2523 /* Assumes rq->lock is held */
2524 static void rq_offline_dl(struct rq *rq)
2525 {
2526         if (rq->dl.overloaded)
2527                 dl_clear_overload(rq);
2528
2529         cpudl_clear(&rq->rd->cpudl, rq->cpu);
2530         cpudl_clear_freecpu(&rq->rd->cpudl, rq->cpu);
2531 }
2532
2533 void __init init_sched_dl_class(void)
2534 {
2535         unsigned int i;
2536
2537         for_each_possible_cpu(i)
2538                 zalloc_cpumask_var_node(&per_cpu(local_cpu_mask_dl, i),
2539                                         GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
2540 }
2541
2542 void dl_add_task_root_domain(struct task_struct *p)
2543 {
2544         struct rq_flags rf;
2545         struct rq *rq;
2546         struct dl_bw *dl_b;
2547
2548         raw_spin_lock_irqsave(&p->pi_lock, rf.flags);
2549         if (!dl_task(p)) {
2550                 raw_spin_unlock_irqrestore(&p->pi_lock, rf.flags);
2551                 return;
2552         }
2553
2554         rq = __task_rq_lock(p, &rf);
2555
2556         dl_b = &rq->rd->dl_bw;
2557         raw_spin_lock(&dl_b->lock);
2558
2559         __dl_add(dl_b, p->dl.dl_bw, cpumask_weight(rq->rd->span));
2560
2561         raw_spin_unlock(&dl_b->lock);
2562
2563         task_rq_unlock(rq, p, &rf);
2564 }
2565
2566 void dl_clear_root_domain(struct root_domain *rd)
2567 {
2568         unsigned long flags;
2569
2570         raw_spin_lock_irqsave(&rd->dl_bw.lock, flags);
2571         rd->dl_bw.total_bw = 0;
2572         raw_spin_unlock_irqrestore(&rd->dl_bw.lock, flags);
2573 }
2574
2575 #endif /* CONFIG_SMP */
2576
2577 static void switched_from_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2578 {
2579         /*
2580          * task_non_contending() can start the "inactive timer" (if the 0-lag
2581          * time is in the future). If the task switches back to dl before
2582          * the "inactive timer" fires, it can continue to consume its current
2583          * runtime using its current deadline. If it stays outside of
2584          * SCHED_DEADLINE until the 0-lag time passes, inactive_task_timer()
2585          * will reset the task parameters.
2586          */
2587         if (task_on_rq_queued(p) && p->dl.dl_runtime)
2588                 task_non_contending(p);
2589
2590         /*
2591          * In case a task is setscheduled out from SCHED_DEADLINE we need to
2592          * keep track of that on its cpuset (for correct bandwidth tracking).
2593          */
2594         dec_dl_tasks_cs(p);
2595
2596         if (!task_on_rq_queued(p)) {
2597                 /*
2598                  * Inactive timer is armed. However, p is leaving DEADLINE and
2599                  * might migrate away from this rq while continuing to run on
2600                  * some other class. We need to remove its contribution from
2601                  * this rq running_bw now, or sub_rq_bw (below) will complain.
2602                  */
2603                 if (p->dl.dl_non_contending)
2604                         sub_running_bw(&p->dl, &rq->dl);
2605                 sub_rq_bw(&p->dl, &rq->dl);
2606         }
2607
2608         /*
2609          * We cannot use inactive_task_timer() to invoke sub_running_bw()
2610          * at the 0-lag time, because the task could have been migrated
2611          * while SCHED_OTHER in the meanwhile.
2612          */
2613         if (p->dl.dl_non_contending)
2614                 p->dl.dl_non_contending = 0;
2615
2616         /*
2617          * Since this might be the only -deadline task on the rq,
2618          * this is the right place to try to pull some other one
2619          * from an overloaded CPU, if any.
2620          */
2621         if (!task_on_rq_queued(p) || rq->dl.dl_nr_running)
2622                 return;
2623
2624         deadline_queue_pull_task(rq);
2625 }
2626
2627 /*
2628  * When switching to -deadline, we may overload the rq, then
2629  * we try to push someone off, if possible.
2630  */
2631 static void switched_to_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2632 {
2633         if (hrtimer_try_to_cancel(&p->dl.inactive_timer) == 1)
2634                 put_task_struct(p);
2635
2636         /*
2637          * In case a task is setscheduled to SCHED_DEADLINE we need to keep
2638          * track of that on its cpuset (for correct bandwidth tracking).
2639          */
2640         inc_dl_tasks_cs(p);
2641
2642         /* If p is not queued we will update its parameters at next wakeup. */
2643         if (!task_on_rq_queued(p)) {
2644                 add_rq_bw(&p->dl, &rq->dl);
2645
2646                 return;
2647         }
2648
2649         if (rq->curr != p) {
2650 #ifdef CONFIG_SMP
2651                 if (p->nr_cpus_allowed > 1 && rq->dl.overloaded)
2652                         deadline_queue_push_tasks(rq);
2653 #endif
2654                 if (dl_task(rq->curr))
2655                         check_preempt_curr_dl(rq, p, 0);
2656                 else
2657                         resched_curr(rq);
2658         } else {
2659                 update_dl_rq_load_avg(rq_clock_pelt(rq), rq, 0);
2660         }
2661 }
2662
2663 /*
2664  * If the scheduling parameters of a -deadline task changed,
2665  * a push or pull operation might be needed.
2666  */
2667 static void prio_changed_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p,
2668                             int oldprio)
2669 {
2670         if (!task_on_rq_queued(p))
2671                 return;
2672
2673 #ifdef CONFIG_SMP
2674         /*
2675          * This might be too much, but unfortunately
2676          * we don't have the old deadline value, and
2677          * we can't argue if the task is increasing
2678          * or lowering its prio, so...
2679          */
2680         if (!rq->dl.overloaded)
2681                 deadline_queue_pull_task(rq);
2682
2683         if (task_current(rq, p)) {
2684                 /*
2685                  * If we now have a earlier deadline task than p,
2686                  * then reschedule, provided p is still on this
2687                  * runqueue.
2688                  */
2689                 if (dl_time_before(rq->dl.earliest_dl.curr, p->dl.deadline))
2690                         resched_curr(rq);
2691         } else {
2692                 /*
2693                  * Current may not be deadline in case p was throttled but we
2694                  * have just replenished it (e.g. rt_mutex_setprio()).
2695                  *
2696                  * Otherwise, if p was given an earlier deadline, reschedule.
2697                  */
2698                 if (!dl_task(rq->curr) ||
2699                     dl_time_before(p->dl.deadline, rq->curr->dl.deadline))
2700                         resched_curr(rq);
2701         }
2702 #else
2703         /*
2704          * We don't know if p has a earlier or later deadline, so let's blindly
2705          * set a (maybe not needed) rescheduling point.
2706          */
2707         resched_curr(rq);
2708 #endif
2709 }
2710
2711 #ifdef CONFIG_SCHED_CORE
2712 static int task_is_throttled_dl(struct task_struct *p, int cpu)
2713 {
2714         return p->dl.dl_throttled;
2715 }
2716 #endif
2717
2718 DEFINE_SCHED_CLASS(dl) = {
2719
2720         .enqueue_task           = enqueue_task_dl,
2721         .dequeue_task           = dequeue_task_dl,
2722         .yield_task             = yield_task_dl,
2723
2724         .check_preempt_curr     = check_preempt_curr_dl,
2725
2726         .pick_next_task         = pick_next_task_dl,
2727         .put_prev_task          = put_prev_task_dl,
2728         .set_next_task          = set_next_task_dl,
2729
2730 #ifdef CONFIG_SMP
2731         .balance                = balance_dl,
2732         .pick_task              = pick_task_dl,
2733         .select_task_rq         = select_task_rq_dl,
2734         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_dl,
2735         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_dl,
2736         .rq_online              = rq_online_dl,
2737         .rq_offline             = rq_offline_dl,
2738         .task_woken             = task_woken_dl,
2739         .find_lock_rq           = find_lock_later_rq,
2740 #endif
2741
2742         .task_tick              = task_tick_dl,
2743         .task_fork              = task_fork_dl,
2744
2745         .prio_changed           = prio_changed_dl,
2746         .switched_from          = switched_from_dl,
2747         .switched_to            = switched_to_dl,
2748
2749         .update_curr            = update_curr_dl,
2750 #ifdef CONFIG_SCHED_CORE
2751         .task_is_throttled      = task_is_throttled_dl,
2752 #endif
2753 };
2754
2755 /* Used for dl_bw check and update, used under sched_rt_handler()::mutex */
2756 static u64 dl_generation;
2757
2758 int sched_dl_global_validate(void)
2759 {
2760         u64 runtime = global_rt_runtime();
2761         u64 period = global_rt_period();
2762         u64 new_bw = to_ratio(period, runtime);
2763         u64 gen = ++dl_generation;
2764         struct dl_bw *dl_b;
2765         int cpu, cpus, ret = 0;
2766         unsigned long flags;
2767
2768         /*
2769          * Here we want to check the bandwidth not being set to some
2770          * value smaller than the currently allocated bandwidth in
2771          * any of the root_domains.
2772          */
2773         for_each_possible_cpu(cpu) {
2774                 rcu_read_lock_sched();
2775
2776                 if (dl_bw_visited(cpu, gen))
2777                         goto next;
2778
2779                 dl_b = dl_bw_of(cpu);
2780                 cpus = dl_bw_cpus(cpu);
2781
2782                 raw_spin_lock_irqsave(&dl_b->lock, flags);
2783                 if (new_bw * cpus < dl_b->total_bw)
2784                         ret = -EBUSY;
2785                 raw_spin_unlock_irqrestore(&dl_b->lock, flags);
2786
2787 next:
2788                 rcu_read_unlock_sched();
2789
2790                 if (ret)
2791                         break;
2792         }
2793
2794         return ret;
2795 }
2796
2797 static void init_dl_rq_bw_ratio(struct dl_rq *dl_rq)
2798 {
2799         if (global_rt_runtime() == RUNTIME_INF) {
2800                 dl_rq->bw_ratio = 1 << RATIO_SHIFT;
2801                 dl_rq->max_bw = dl_rq->extra_bw = 1 << BW_SHIFT;
2802         } else {
2803                 dl_rq->bw_ratio = to_ratio(global_rt_runtime(),
2804                           global_rt_period()) >> (BW_SHIFT - RATIO_SHIFT);
2805                 dl_rq->max_bw = dl_rq->extra_bw =
2806                         to_ratio(global_rt_period(), global_rt_runtime());
2807         }
2808 }
2809
2810 void sched_dl_do_global(void)
2811 {
2812         u64 new_bw = -1;
2813         u64 gen = ++dl_generation;
2814         struct dl_bw *dl_b;
2815         int cpu;
2816         unsigned long flags;
2817
2818         if (global_rt_runtime() != RUNTIME_INF)
2819                 new_bw = to_ratio(global_rt_period(), global_rt_runtime());
2820
2821         for_each_possible_cpu(cpu) {
2822                 rcu_read_lock_sched();
2823
2824                 if (dl_bw_visited(cpu, gen)) {
2825                         rcu_read_unlock_sched();
2826                         continue;
2827                 }
2828
2829                 dl_b = dl_bw_of(cpu);
2830
2831                 raw_spin_lock_irqsave(&dl_b->lock, flags);
2832                 dl_b->bw = new_bw;
2833                 raw_spin_unlock_irqrestore(&dl_b->lock, flags);
2834
2835                 rcu_read_unlock_sched();
2836                 init_dl_rq_bw_ratio(&cpu_rq(cpu)->dl);
2837         }
2838 }
2839
2840 /*
2841  * We must be sure that accepting a new task (or allowing changing the
2842  * parameters of an existing one) is consistent with the bandwidth
2843  * constraints. If yes, this function also accordingly updates the currently
2844  * allocated bandwidth to reflect the new situation.
2845  *
2846  * This function is called while holding p's rq->lock.
2847  */
2848 int sched_dl_overflow(struct task_struct *p, int policy,
2849                       const struct sched_attr *attr)
2850 {
2851         u64 period = attr->sched_period ?: attr->sched_deadline;
2852         u64 runtime = attr->sched_runtime;
2853         u64 new_bw = dl_policy(policy) ? to_ratio(period, runtime) : 0;
2854         int cpus, err = -1, cpu = task_cpu(p);
2855         struct dl_bw *dl_b = dl_bw_of(cpu);
2856         unsigned long cap;
2857
2858         if (attr->sched_flags & SCHED_FLAG_SUGOV)
2859                 return 0;
2860
2861         /* !deadline task may carry old deadline bandwidth */
2862         if (new_bw == p->dl.dl_bw && task_has_dl_policy(p))
2863                 return 0;
2864
2865         /*
2866          * Either if a task, enters, leave, or stays -deadline but changes
2867          * its parameters, we may need to update accordingly the total
2868          * allocated bandwidth of the container.
2869          */
2870         raw_spin_lock(&dl_b->lock);
2871         cpus = dl_bw_cpus(cpu);
2872         cap = dl_bw_capacity(cpu);
2873
2874         if (dl_policy(policy) && !task_has_dl_policy(p) &&
2875             !__dl_overflow(dl_b, cap, 0, new_bw)) {
2876                 if (hrtimer_active(&p->dl.inactive_timer))
2877                         __dl_sub(dl_b, p->dl.dl_bw, cpus);
2878                 __dl_add(dl_b, new_bw, cpus);
2879                 err = 0;
2880         } else if (dl_policy(policy) && task_has_dl_policy(p) &&
2881                    !__dl_overflow(dl_b, cap, p->dl.dl_bw, new_bw)) {
2882                 /*
2883                  * XXX this is slightly incorrect: when the task
2884                  * utilization decreases, we should delay the total
2885                  * utilization change until the task's 0-lag point.
2886                  * But this would require to set the task's "inactive
2887                  * timer" when the task is not inactive.
2888                  */
2889                 __dl_sub(dl_b, p->dl.dl_bw, cpus);
2890                 __dl_add(dl_b, new_bw, cpus);
2891                 dl_change_utilization(p, new_bw);
2892                 err = 0;
2893         } else if (!dl_policy(policy) && task_has_dl_policy(p)) {
2894                 /*
2895                  * Do not decrease the total deadline utilization here,
2896                  * switched_from_dl() will take care to do it at the correct
2897                  * (0-lag) time.
2898                  */
2899                 err = 0;
2900         }
2901         raw_spin_unlock(&dl_b->lock);
2902
2903         return err;
2904 }
2905
2906 /*
2907  * This function initializes the sched_dl_entity of a newly becoming
2908  * SCHED_DEADLINE task.
2909  *
2910  * Only the static values are considered here, the actual runtime and the
2911  * absolute deadline will be properly calculated when the task is enqueued
2912  * for the first time with its new policy.
2913  */
2914 void __setparam_dl(struct task_struct *p, const struct sched_attr *attr)
2915 {
2916         struct sched_dl_entity *dl_se = &p->dl;
2917
2918         dl_se->dl_runtime = attr->sched_runtime;
2919         dl_se->dl_deadline = attr->sched_deadline;
2920         dl_se->dl_period = attr->sched_period ?: dl_se->dl_deadline;
2921         dl_se->flags = attr->sched_flags & SCHED_DL_FLAGS;
2922         dl_se->dl_bw = to_ratio(dl_se->dl_period, dl_se->dl_runtime);
2923         dl_se->dl_density = to_ratio(dl_se->dl_deadline, dl_se->dl_runtime);
2924 }
2925
2926 void __getparam_dl(struct task_struct *p, struct sched_attr *attr)
2927 {
2928         struct sched_dl_entity *dl_se = &p->dl;
2929
2930         attr->sched_priority = p->rt_priority;
2931         attr->sched_runtime = dl_se->dl_runtime;
2932         attr->sched_deadline = dl_se->dl_deadline;
2933         attr->sched_period = dl_se->dl_period;
2934         attr->sched_flags &= ~SCHED_DL_FLAGS;
2935         attr->sched_flags |= dl_se->flags;
2936 }
2937
2938 /*
2939  * This function validates the new parameters of a -deadline task.
2940  * We ask for the deadline not being zero, and greater or equal
2941  * than the runtime, as well as the period of being zero or
2942  * greater than deadline. Furthermore, we have to be sure that
2943  * user parameters are above the internal resolution of 1us (we
2944  * check sched_runtime only since it is always the smaller one) and
2945  * below 2^63 ns (we have to check both sched_deadline and
2946  * sched_period, as the latter can be zero).
2947  */
2948 bool __checkparam_dl(const struct sched_attr *attr)
2949 {
2950         u64 period, max, min;
2951
2952         /* special dl tasks don't actually use any parameter */
2953         if (attr->sched_flags & SCHED_FLAG_SUGOV)
2954                 return true;
2955
2956         /* deadline != 0 */
2957         if (attr->sched_deadline == 0)
2958                 return false;
2959
2960         /*
2961          * Since we truncate DL_SCALE bits, make sure we're at least
2962          * that big.
2963          */
2964         if (attr->sched_runtime < (1ULL << DL_SCALE))
2965                 return false;
2966
2967         /*
2968          * Since we use the MSB for wrap-around and sign issues, make
2969          * sure it's not set (mind that period can be equal to zero).
2970          */
2971         if (attr->sched_deadline & (1ULL << 63) ||
2972             attr->sched_period & (1ULL << 63))
2973                 return false;
2974
2975         period = attr->sched_period;
2976         if (!period)
2977                 period = attr->sched_deadline;
2978
2979         /* runtime <= deadline <= period (if period != 0) */
2980         if (period < attr->sched_deadline ||
2981             attr->sched_deadline < attr->sched_runtime)
2982                 return false;
2983
2984         max = (u64)READ_ONCE(sysctl_sched_dl_period_max) * NSEC_PER_USEC;
2985         min = (u64)READ_ONCE(sysctl_sched_dl_period_min) * NSEC_PER_USEC;
2986
2987         if (period < min || period > max)
2988                 return false;
2989
2990         return true;
2991 }
2992
2993 /*
2994  * This function clears the sched_dl_entity static params.
2995  */
2996 void __dl_clear_params(struct task_struct *p)
2997 {
2998         struct sched_dl_entity *dl_se = &p->dl;
2999
3000         dl_se->dl_runtime               = 0;
3001         dl_se->dl_deadline              = 0;
3002         dl_se->dl_period                = 0;
3003         dl_se->flags                    = 0;
3004         dl_se->dl_bw                    = 0;
3005         dl_se->dl_density               = 0;
3006
3007         dl_se->dl_throttled             = 0;
3008         dl_se->dl_yielded               = 0;
3009         dl_se->dl_non_contending        = 0;
3010         dl_se->dl_overrun               = 0;
3011
3012 #ifdef CONFIG_RT_MUTEXES
3013         dl_se->pi_se                    = dl_se;
3014 #endif
3015 }
3016
3017 bool dl_param_changed(struct task_struct *p, const struct sched_attr *attr)
3018 {
3019         struct sched_dl_entity *dl_se = &p->dl;
3020
3021         if (dl_se->dl_runtime != attr->sched_runtime ||
3022             dl_se->dl_deadline != attr->sched_deadline ||
3023             dl_se->dl_period != attr->sched_period ||
3024             dl_se->flags != (attr->sched_flags & SCHED_DL_FLAGS))
3025                 return true;
3026
3027         return false;
3028 }
3029
3030 #ifdef CONFIG_SMP
3031 int dl_cpuset_cpumask_can_shrink(const struct cpumask *cur,
3032                                  const struct cpumask *trial)
3033 {
3034         unsigned long flags, cap;
3035         struct dl_bw *cur_dl_b;
3036         int ret = 1;
3037
3038         rcu_read_lock_sched();
3039         cur_dl_b = dl_bw_of(cpumask_any(cur));
3040         cap = __dl_bw_capacity(trial);
3041         raw_spin_lock_irqsave(&cur_dl_b->lock, flags);
3042         if (__dl_overflow(cur_dl_b, cap, 0, 0))
3043                 ret = 0;
3044         raw_spin_unlock_irqrestore(&cur_dl_b->lock, flags);
3045         rcu_read_unlock_sched();
3046
3047         return ret;
3048 }
3049
3050 enum dl_bw_request {
3051         dl_bw_req_check_overflow = 0,
3052         dl_bw_req_alloc,
3053         dl_bw_req_free
3054 };
3055
3056 static int dl_bw_manage(enum dl_bw_request req, int cpu, u64 dl_bw)
3057 {
3058         unsigned long flags;
3059         struct dl_bw *dl_b;
3060         bool overflow = 0;
3061
3062         rcu_read_lock_sched();
3063         dl_b = dl_bw_of(cpu);
3064         raw_spin_lock_irqsave(&dl_b->lock, flags);
3065
3066         if (req == dl_bw_req_free) {
3067                 __dl_sub(dl_b, dl_bw, dl_bw_cpus(cpu));
3068         } else {
3069                 unsigned long cap = dl_bw_capacity(cpu);
3070
3071                 overflow = __dl_overflow(dl_b, cap, 0, dl_bw);
3072
3073                 if (req == dl_bw_req_alloc && !overflow) {
3074                         /*
3075                          * We reserve space in the destination
3076                          * root_domain, as we can't fail after this point.
3077                          * We will free resources in the source root_domain
3078                          * later on (see set_cpus_allowed_dl()).
3079                          */
3080                         __dl_add(dl_b, dl_bw, dl_bw_cpus(cpu));
3081                 }
3082         }
3083
3084         raw_spin_unlock_irqrestore(&dl_b->lock, flags);
3085         rcu_read_unlock_sched();
3086
3087         return overflow ? -EBUSY : 0;
3088 }
3089
3090 int dl_bw_check_overflow(int cpu)
3091 {
3092         return dl_bw_manage(dl_bw_req_check_overflow, cpu, 0);
3093 }
3094
3095 int dl_bw_alloc(int cpu, u64 dl_bw)
3096 {
3097         return dl_bw_manage(dl_bw_req_alloc, cpu, dl_bw);
3098 }
3099
3100 void dl_bw_free(int cpu, u64 dl_bw)
3101 {
3102         dl_bw_manage(dl_bw_req_free, cpu, dl_bw);
3103 }
3104 #endif
3105
3106 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
3107 void print_dl_stats(struct seq_file *m, int cpu)
3108 {
3109         print_dl_rq(m, cpu, &cpu_rq(cpu)->dl);
3110 }
3111 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */