Merge tag 'cxl-fixes-6.10-rc3' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/cxl/cxl
[linux-2.6-block.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 static int __init sched_dl_sysctl_init(void)
49 {
50         register_sysctl_init("kernel", sched_dl_sysctls);
51         return 0;
52 }
53 late_initcall(sched_dl_sysctl_init);
54 #endif
55
56 static bool dl_server(struct sched_dl_entity *dl_se)
57 {
58         return dl_se->dl_server;
59 }
60
61 static inline struct task_struct *dl_task_of(struct sched_dl_entity *dl_se)
62 {
63         BUG_ON(dl_server(dl_se));
64         return container_of(dl_se, struct task_struct, dl);
65 }
66
67 static inline struct rq *rq_of_dl_rq(struct dl_rq *dl_rq)
68 {
69         return container_of(dl_rq, struct rq, dl);
70 }
71
72 static inline struct rq *rq_of_dl_se(struct sched_dl_entity *dl_se)
73 {
74         struct rq *rq = dl_se->rq;
75
76         if (!dl_server(dl_se))
77                 rq = task_rq(dl_task_of(dl_se));
78
79         return rq;
80 }
81
82 static inline struct dl_rq *dl_rq_of_se(struct sched_dl_entity *dl_se)
83 {
84         return &rq_of_dl_se(dl_se)->dl;
85 }
86
87 static inline int on_dl_rq(struct sched_dl_entity *dl_se)
88 {
89         return !RB_EMPTY_NODE(&dl_se->rb_node);
90 }
91
92 #ifdef CONFIG_RT_MUTEXES
93 static inline struct sched_dl_entity *pi_of(struct sched_dl_entity *dl_se)
94 {
95         return dl_se->pi_se;
96 }
97
98 static inline bool is_dl_boosted(struct sched_dl_entity *dl_se)
99 {
100         return pi_of(dl_se) != dl_se;
101 }
102 #else
103 static inline struct sched_dl_entity *pi_of(struct sched_dl_entity *dl_se)
104 {
105         return dl_se;
106 }
107
108 static inline bool is_dl_boosted(struct sched_dl_entity *dl_se)
109 {
110         return false;
111 }
112 #endif
113
114 #ifdef CONFIG_SMP
115 static inline struct dl_bw *dl_bw_of(int i)
116 {
117         RCU_LOCKDEP_WARN(!rcu_read_lock_sched_held(),
118                          "sched RCU must be held");
119         return &cpu_rq(i)->rd->dl_bw;
120 }
121
122 static inline int dl_bw_cpus(int i)
123 {
124         struct root_domain *rd = cpu_rq(i)->rd;
125         int cpus;
126
127         RCU_LOCKDEP_WARN(!rcu_read_lock_sched_held(),
128                          "sched RCU must be held");
129
130         if (cpumask_subset(rd->span, cpu_active_mask))
131                 return cpumask_weight(rd->span);
132
133         cpus = 0;
134
135         for_each_cpu_and(i, rd->span, cpu_active_mask)
136                 cpus++;
137
138         return cpus;
139 }
140
141 static inline unsigned long __dl_bw_capacity(const struct cpumask *mask)
142 {
143         unsigned long cap = 0;
144         int i;
145
146         for_each_cpu_and(i, mask, cpu_active_mask)
147                 cap += arch_scale_cpu_capacity(i);
148
149         return cap;
150 }
151
152 /*
153  * XXX Fix: If 'rq->rd == def_root_domain' perform AC against capacity
154  * of the CPU the task is running on rather rd's \Sum CPU capacity.
155  */
156 static inline unsigned long dl_bw_capacity(int i)
157 {
158         if (!sched_asym_cpucap_active() &&
159             arch_scale_cpu_capacity(i) == SCHED_CAPACITY_SCALE) {
160                 return dl_bw_cpus(i) << SCHED_CAPACITY_SHIFT;
161         } else {
162                 RCU_LOCKDEP_WARN(!rcu_read_lock_sched_held(),
163                                  "sched RCU must be held");
164
165                 return __dl_bw_capacity(cpu_rq(i)->rd->span);
166         }
167 }
168
169 static inline bool dl_bw_visited(int cpu, u64 gen)
170 {
171         struct root_domain *rd = cpu_rq(cpu)->rd;
172
173         if (rd->visit_gen == gen)
174                 return true;
175
176         rd->visit_gen = gen;
177         return false;
178 }
179
180 static inline
181 void __dl_update(struct dl_bw *dl_b, s64 bw)
182 {
183         struct root_domain *rd = container_of(dl_b, struct root_domain, dl_bw);
184         int i;
185
186         RCU_LOCKDEP_WARN(!rcu_read_lock_sched_held(),
187                          "sched RCU must be held");
188         for_each_cpu_and(i, rd->span, cpu_active_mask) {
189                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
190
191                 rq->dl.extra_bw += bw;
192         }
193 }
194 #else
195 static inline struct dl_bw *dl_bw_of(int i)
196 {
197         return &cpu_rq(i)->dl.dl_bw;
198 }
199
200 static inline int dl_bw_cpus(int i)
201 {
202         return 1;
203 }
204
205 static inline unsigned long dl_bw_capacity(int i)
206 {
207         return SCHED_CAPACITY_SCALE;
208 }
209
210 static inline bool dl_bw_visited(int cpu, u64 gen)
211 {
212         return false;
213 }
214
215 static inline
216 void __dl_update(struct dl_bw *dl_b, s64 bw)
217 {
218         struct dl_rq *dl = container_of(dl_b, struct dl_rq, dl_bw);
219
220         dl->extra_bw += bw;
221 }
222 #endif
223
224 static inline
225 void __dl_sub(struct dl_bw *dl_b, u64 tsk_bw, int cpus)
226 {
227         dl_b->total_bw -= tsk_bw;
228         __dl_update(dl_b, (s32)tsk_bw / cpus);
229 }
230
231 static inline
232 void __dl_add(struct dl_bw *dl_b, u64 tsk_bw, int cpus)
233 {
234         dl_b->total_bw += tsk_bw;
235         __dl_update(dl_b, -((s32)tsk_bw / cpus));
236 }
237
238 static inline bool
239 __dl_overflow(struct dl_bw *dl_b, unsigned long cap, u64 old_bw, u64 new_bw)
240 {
241         return dl_b->bw != -1 &&
242                cap_scale(dl_b->bw, cap) < dl_b->total_bw - old_bw + new_bw;
243 }
244
245 static inline
246 void __add_running_bw(u64 dl_bw, struct dl_rq *dl_rq)
247 {
248         u64 old = dl_rq->running_bw;
249
250         lockdep_assert_rq_held(rq_of_dl_rq(dl_rq));
251         dl_rq->running_bw += dl_bw;
252         SCHED_WARN_ON(dl_rq->running_bw < old); /* overflow */
253         SCHED_WARN_ON(dl_rq->running_bw > dl_rq->this_bw);
254         /* kick cpufreq (see the comment in kernel/sched/sched.h). */
255         cpufreq_update_util(rq_of_dl_rq(dl_rq), 0);
256 }
257
258 static inline
259 void __sub_running_bw(u64 dl_bw, struct dl_rq *dl_rq)
260 {
261         u64 old = dl_rq->running_bw;
262
263         lockdep_assert_rq_held(rq_of_dl_rq(dl_rq));
264         dl_rq->running_bw -= dl_bw;
265         SCHED_WARN_ON(dl_rq->running_bw > old); /* underflow */
266         if (dl_rq->running_bw > old)
267                 dl_rq->running_bw = 0;
268         /* kick cpufreq (see the comment in kernel/sched/sched.h). */
269         cpufreq_update_util(rq_of_dl_rq(dl_rq), 0);
270 }
271
272 static inline
273 void __add_rq_bw(u64 dl_bw, struct dl_rq *dl_rq)
274 {
275         u64 old = dl_rq->this_bw;
276
277         lockdep_assert_rq_held(rq_of_dl_rq(dl_rq));
278         dl_rq->this_bw += dl_bw;
279         SCHED_WARN_ON(dl_rq->this_bw < old); /* overflow */
280 }
281
282 static inline
283 void __sub_rq_bw(u64 dl_bw, struct dl_rq *dl_rq)
284 {
285         u64 old = dl_rq->this_bw;
286
287         lockdep_assert_rq_held(rq_of_dl_rq(dl_rq));
288         dl_rq->this_bw -= dl_bw;
289         SCHED_WARN_ON(dl_rq->this_bw > old); /* underflow */
290         if (dl_rq->this_bw > old)
291                 dl_rq->this_bw = 0;
292         SCHED_WARN_ON(dl_rq->running_bw > dl_rq->this_bw);
293 }
294
295 static inline
296 void add_rq_bw(struct sched_dl_entity *dl_se, struct dl_rq *dl_rq)
297 {
298         if (!dl_entity_is_special(dl_se))
299                 __add_rq_bw(dl_se->dl_bw, dl_rq);
300 }
301
302 static inline
303 void sub_rq_bw(struct sched_dl_entity *dl_se, struct dl_rq *dl_rq)
304 {
305         if (!dl_entity_is_special(dl_se))
306                 __sub_rq_bw(dl_se->dl_bw, dl_rq);
307 }
308
309 static inline
310 void add_running_bw(struct sched_dl_entity *dl_se, struct dl_rq *dl_rq)
311 {
312         if (!dl_entity_is_special(dl_se))
313                 __add_running_bw(dl_se->dl_bw, dl_rq);
314 }
315
316 static inline
317 void sub_running_bw(struct sched_dl_entity *dl_se, struct dl_rq *dl_rq)
318 {
319         if (!dl_entity_is_special(dl_se))
320                 __sub_running_bw(dl_se->dl_bw, dl_rq);
321 }
322
323 static void dl_change_utilization(struct task_struct *p, u64 new_bw)
324 {
325         struct rq *rq;
326
327         WARN_ON_ONCE(p->dl.flags & SCHED_FLAG_SUGOV);
328
329         if (task_on_rq_queued(p))
330                 return;
331
332         rq = task_rq(p);
333         if (p->dl.dl_non_contending) {
334                 sub_running_bw(&p->dl, &rq->dl);
335                 p->dl.dl_non_contending = 0;
336                 /*
337                  * If the timer handler is currently running and the
338                  * timer cannot be canceled, inactive_task_timer()
339                  * will see that dl_not_contending is not set, and
340                  * will not touch the rq's active utilization,
341                  * so we are still safe.
342                  */
343                 if (hrtimer_try_to_cancel(&p->dl.inactive_timer) == 1)
344                         put_task_struct(p);
345         }
346         __sub_rq_bw(p->dl.dl_bw, &rq->dl);
347         __add_rq_bw(new_bw, &rq->dl);
348 }
349
350 static void __dl_clear_params(struct sched_dl_entity *dl_se);
351
352 /*
353  * The utilization of a task cannot be immediately removed from
354  * the rq active utilization (running_bw) when the task blocks.
355  * Instead, we have to wait for the so called "0-lag time".
356  *
357  * If a task blocks before the "0-lag time", a timer (the inactive
358  * timer) is armed, and running_bw is decreased when the timer
359  * fires.
360  *
361  * If the task wakes up again before the inactive timer fires,
362  * the timer is canceled, whereas if the task wakes up after the
363  * inactive timer fired (and running_bw has been decreased) the
364  * task's utilization has to be added to running_bw again.
365  * A flag in the deadline scheduling entity (dl_non_contending)
366  * is used to avoid race conditions between the inactive timer handler
367  * and task wakeups.
368  *
369  * The following diagram shows how running_bw is updated. A task is
370  * "ACTIVE" when its utilization contributes to running_bw; an
371  * "ACTIVE contending" task is in the TASK_RUNNING state, while an
372  * "ACTIVE non contending" task is a blocked task for which the "0-lag time"
373  * has not passed yet. An "INACTIVE" task is a task for which the "0-lag"
374  * time already passed, which does not contribute to running_bw anymore.
375  *                              +------------------+
376  *             wakeup           |    ACTIVE        |
377  *          +------------------>+   contending     |
378  *          | add_running_bw    |                  |
379  *          |                   +----+------+------+
380  *          |                        |      ^
381  *          |                dequeue |      |
382  * +--------+-------+                |      |
383  * |                |   t >= 0-lag   |      | wakeup
384  * |    INACTIVE    |<---------------+      |
385  * |                | sub_running_bw |      |
386  * +--------+-------+                |      |
387  *          ^                        |      |
388  *          |              t < 0-lag |      |
389  *          |                        |      |
390  *          |                        V      |
391  *          |                   +----+------+------+
392  *          | sub_running_bw    |    ACTIVE        |
393  *          +-------------------+                  |
394  *            inactive timer    |  non contending  |
395  *            fired             +------------------+
396  *
397  * The task_non_contending() function is invoked when a task
398  * blocks, and checks if the 0-lag time already passed or
399  * not (in the first case, it directly updates running_bw;
400  * in the second case, it arms the inactive timer).
401  *
402  * The task_contending() function is invoked when a task wakes
403  * up, and checks if the task is still in the "ACTIVE non contending"
404  * state or not (in the second case, it updates running_bw).
405  */
406 static void task_non_contending(struct sched_dl_entity *dl_se)
407 {
408         struct hrtimer *timer = &dl_se->inactive_timer;
409         struct rq *rq = rq_of_dl_se(dl_se);
410         struct dl_rq *dl_rq = &rq->dl;
411         s64 zerolag_time;
412
413         /*
414          * If this is a non-deadline task that has been boosted,
415          * do nothing
416          */
417         if (dl_se->dl_runtime == 0)
418                 return;
419
420         if (dl_entity_is_special(dl_se))
421                 return;
422
423         WARN_ON(dl_se->dl_non_contending);
424
425         zerolag_time = dl_se->deadline -
426                  div64_long((dl_se->runtime * dl_se->dl_period),
427                         dl_se->dl_runtime);
428
429         /*
430          * Using relative times instead of the absolute "0-lag time"
431          * allows to simplify the code
432          */
433         zerolag_time -= rq_clock(rq);
434
435         /*
436          * If the "0-lag time" already passed, decrease the active
437          * utilization now, instead of starting a timer
438          */
439         if ((zerolag_time < 0) || hrtimer_active(&dl_se->inactive_timer)) {
440                 if (dl_server(dl_se)) {
441                         sub_running_bw(dl_se, dl_rq);
442                 } else {
443                         struct task_struct *p = dl_task_of(dl_se);
444
445                         if (dl_task(p))
446                                 sub_running_bw(dl_se, dl_rq);
447
448                         if (!dl_task(p) || READ_ONCE(p->__state) == TASK_DEAD) {
449                                 struct dl_bw *dl_b = dl_bw_of(task_cpu(p));
450
451                                 if (READ_ONCE(p->__state) == TASK_DEAD)
452                                         sub_rq_bw(dl_se, &rq->dl);
453                                 raw_spin_lock(&dl_b->lock);
454                                 __dl_sub(dl_b, dl_se->dl_bw, dl_bw_cpus(task_cpu(p)));
455                                 raw_spin_unlock(&dl_b->lock);
456                                 __dl_clear_params(dl_se);
457                         }
458                 }
459
460                 return;
461         }
462
463         dl_se->dl_non_contending = 1;
464         if (!dl_server(dl_se))
465                 get_task_struct(dl_task_of(dl_se));
466
467         hrtimer_start(timer, ns_to_ktime(zerolag_time), HRTIMER_MODE_REL_HARD);
468 }
469
470 static void task_contending(struct sched_dl_entity *dl_se, int flags)
471 {
472         struct dl_rq *dl_rq = dl_rq_of_se(dl_se);
473
474         /*
475          * If this is a non-deadline task that has been boosted,
476          * do nothing
477          */
478         if (dl_se->dl_runtime == 0)
479                 return;
480
481         if (flags & ENQUEUE_MIGRATED)
482                 add_rq_bw(dl_se, dl_rq);
483
484         if (dl_se->dl_non_contending) {
485                 dl_se->dl_non_contending = 0;
486                 /*
487                  * If the timer handler is currently running and the
488                  * timer cannot be canceled, inactive_task_timer()
489                  * will see that dl_not_contending is not set, and
490                  * will not touch the rq's active utilization,
491                  * so we are still safe.
492                  */
493                 if (hrtimer_try_to_cancel(&dl_se->inactive_timer) == 1) {
494                         if (!dl_server(dl_se))
495                                 put_task_struct(dl_task_of(dl_se));
496                 }
497         } else {
498                 /*
499                  * Since "dl_non_contending" is not set, the
500                  * task's utilization has already been removed from
501                  * active utilization (either when the task blocked,
502                  * when the "inactive timer" fired).
503                  * So, add it back.
504                  */
505                 add_running_bw(dl_se, dl_rq);
506         }
507 }
508
509 static inline int is_leftmost(struct sched_dl_entity *dl_se, struct dl_rq *dl_rq)
510 {
511         return rb_first_cached(&dl_rq->root) == &dl_se->rb_node;
512 }
513
514 static void init_dl_rq_bw_ratio(struct dl_rq *dl_rq);
515
516 void init_dl_bw(struct dl_bw *dl_b)
517 {
518         raw_spin_lock_init(&dl_b->lock);
519         if (global_rt_runtime() == RUNTIME_INF)
520                 dl_b->bw = -1;
521         else
522                 dl_b->bw = to_ratio(global_rt_period(), global_rt_runtime());
523         dl_b->total_bw = 0;
524 }
525
526 void init_dl_rq(struct dl_rq *dl_rq)
527 {
528         dl_rq->root = RB_ROOT_CACHED;
529
530 #ifdef CONFIG_SMP
531         /* zero means no -deadline tasks */
532         dl_rq->earliest_dl.curr = dl_rq->earliest_dl.next = 0;
533
534         dl_rq->overloaded = 0;
535         dl_rq->pushable_dl_tasks_root = RB_ROOT_CACHED;
536 #else
537         init_dl_bw(&dl_rq->dl_bw);
538 #endif
539
540         dl_rq->running_bw = 0;
541         dl_rq->this_bw = 0;
542         init_dl_rq_bw_ratio(dl_rq);
543 }
544
545 #ifdef CONFIG_SMP
546
547 static inline int dl_overloaded(struct rq *rq)
548 {
549         return atomic_read(&rq->rd->dlo_count);
550 }
551
552 static inline void dl_set_overload(struct rq *rq)
553 {
554         if (!rq->online)
555                 return;
556
557         cpumask_set_cpu(rq->cpu, rq->rd->dlo_mask);
558         /*
559          * Must be visible before the overload count is
560          * set (as in sched_rt.c).
561          *
562          * Matched by the barrier in pull_dl_task().
563          */
564         smp_wmb();
565         atomic_inc(&rq->rd->dlo_count);
566 }
567
568 static inline void dl_clear_overload(struct rq *rq)
569 {
570         if (!rq->online)
571                 return;
572
573         atomic_dec(&rq->rd->dlo_count);
574         cpumask_clear_cpu(rq->cpu, rq->rd->dlo_mask);
575 }
576
577 #define __node_2_pdl(node) \
578         rb_entry((node), struct task_struct, pushable_dl_tasks)
579
580 static inline bool __pushable_less(struct rb_node *a, const struct rb_node *b)
581 {
582         return dl_entity_preempt(&__node_2_pdl(a)->dl, &__node_2_pdl(b)->dl);
583 }
584
585 static inline int has_pushable_dl_tasks(struct rq *rq)
586 {
587         return !RB_EMPTY_ROOT(&rq->dl.pushable_dl_tasks_root.rb_root);
588 }
589
590 /*
591  * The list of pushable -deadline task is not a plist, like in
592  * sched_rt.c, it is an rb-tree with tasks ordered by deadline.
593  */
594 static void enqueue_pushable_dl_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
595 {
596         struct rb_node *leftmost;
597
598         WARN_ON_ONCE(!RB_EMPTY_NODE(&p->pushable_dl_tasks));
599
600         leftmost = rb_add_cached(&p->pushable_dl_tasks,
601                                  &rq->dl.pushable_dl_tasks_root,
602                                  __pushable_less);
603         if (leftmost)
604                 rq->dl.earliest_dl.next = p->dl.deadline;
605
606         if (!rq->dl.overloaded) {
607                 dl_set_overload(rq);
608                 rq->dl.overloaded = 1;
609         }
610 }
611
612 static void dequeue_pushable_dl_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
613 {
614         struct dl_rq *dl_rq = &rq->dl;
615         struct rb_root_cached *root = &dl_rq->pushable_dl_tasks_root;
616         struct rb_node *leftmost;
617
618         if (RB_EMPTY_NODE(&p->pushable_dl_tasks))
619                 return;
620
621         leftmost = rb_erase_cached(&p->pushable_dl_tasks, root);
622         if (leftmost)
623                 dl_rq->earliest_dl.next = __node_2_pdl(leftmost)->dl.deadline;
624
625         RB_CLEAR_NODE(&p->pushable_dl_tasks);
626
627         if (!has_pushable_dl_tasks(rq) && rq->dl.overloaded) {
628                 dl_clear_overload(rq);
629                 rq->dl.overloaded = 0;
630         }
631 }
632
633 static int push_dl_task(struct rq *rq);
634
635 static inline bool need_pull_dl_task(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
636 {
637         return rq->online && dl_task(prev);
638 }
639
640 static DEFINE_PER_CPU(struct balance_callback, dl_push_head);
641 static DEFINE_PER_CPU(struct balance_callback, dl_pull_head);
642
643 static void push_dl_tasks(struct rq *);
644 static void pull_dl_task(struct rq *);
645
646 static inline void deadline_queue_push_tasks(struct rq *rq)
647 {
648         if (!has_pushable_dl_tasks(rq))
649                 return;
650
651         queue_balance_callback(rq, &per_cpu(dl_push_head, rq->cpu), push_dl_tasks);
652 }
653
654 static inline void deadline_queue_pull_task(struct rq *rq)
655 {
656         queue_balance_callback(rq, &per_cpu(dl_pull_head, rq->cpu), pull_dl_task);
657 }
658
659 static struct rq *find_lock_later_rq(struct task_struct *task, struct rq *rq);
660
661 static struct rq *dl_task_offline_migration(struct rq *rq, struct task_struct *p)
662 {
663         struct rq *later_rq = NULL;
664         struct dl_bw *dl_b;
665
666         later_rq = find_lock_later_rq(p, rq);
667         if (!later_rq) {
668                 int cpu;
669
670                 /*
671                  * If we cannot preempt any rq, fall back to pick any
672                  * online CPU:
673                  */
674                 cpu = cpumask_any_and(cpu_active_mask, p->cpus_ptr);
675                 if (cpu >= nr_cpu_ids) {
676                         /*
677                          * Failed to find any suitable CPU.
678                          * The task will never come back!
679                          */
680                         WARN_ON_ONCE(dl_bandwidth_enabled());
681
682                         /*
683                          * If admission control is disabled we
684                          * try a little harder to let the task
685                          * run.
686                          */
687                         cpu = cpumask_any(cpu_active_mask);
688                 }
689                 later_rq = cpu_rq(cpu);
690                 double_lock_balance(rq, later_rq);
691         }
692
693         if (p->dl.dl_non_contending || p->dl.dl_throttled) {
694                 /*
695                  * Inactive timer is armed (or callback is running, but
696                  * waiting for us to release rq locks). In any case, when it
697                  * will fire (or continue), it will see running_bw of this
698                  * task migrated to later_rq (and correctly handle it).
699                  */
700                 sub_running_bw(&p->dl, &rq->dl);
701                 sub_rq_bw(&p->dl, &rq->dl);
702
703                 add_rq_bw(&p->dl, &later_rq->dl);
704                 add_running_bw(&p->dl, &later_rq->dl);
705         } else {
706                 sub_rq_bw(&p->dl, &rq->dl);
707                 add_rq_bw(&p->dl, &later_rq->dl);
708         }
709
710         /*
711          * And we finally need to fixup root_domain(s) bandwidth accounting,
712          * since p is still hanging out in the old (now moved to default) root
713          * domain.
714          */
715         dl_b = &rq->rd->dl_bw;
716         raw_spin_lock(&dl_b->lock);
717         __dl_sub(dl_b, p->dl.dl_bw, cpumask_weight(rq->rd->span));
718         raw_spin_unlock(&dl_b->lock);
719
720         dl_b = &later_rq->rd->dl_bw;
721         raw_spin_lock(&dl_b->lock);
722         __dl_add(dl_b, p->dl.dl_bw, cpumask_weight(later_rq->rd->span));
723         raw_spin_unlock(&dl_b->lock);
724
725         set_task_cpu(p, later_rq->cpu);
726         double_unlock_balance(later_rq, rq);
727
728         return later_rq;
729 }
730
731 #else
732
733 static inline
734 void enqueue_pushable_dl_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
735 {
736 }
737
738 static inline
739 void dequeue_pushable_dl_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
740 {
741 }
742
743 static inline
744 void inc_dl_migration(struct sched_dl_entity *dl_se, struct dl_rq *dl_rq)
745 {
746 }
747
748 static inline
749 void dec_dl_migration(struct sched_dl_entity *dl_se, struct dl_rq *dl_rq)
750 {
751 }
752
753 static inline void deadline_queue_push_tasks(struct rq *rq)
754 {
755 }
756
757 static inline void deadline_queue_pull_task(struct rq *rq)
758 {
759 }
760 #endif /* CONFIG_SMP */
761
762 static void
763 enqueue_dl_entity(struct sched_dl_entity *dl_se, int flags);
764 static void enqueue_task_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags);
765 static void dequeue_dl_entity(struct sched_dl_entity *dl_se, int flags);
766 static void wakeup_preempt_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 rq *rq = rq_of_dl_se(dl_se);
1014
1015         if (dl_time_before(dl_se->deadline, rq_clock(rq)) ||
1016             dl_entity_overflow(dl_se, rq_clock(rq))) {
1017
1018                 if (unlikely(!dl_is_implicit(dl_se) &&
1019                              !dl_time_before(dl_se->deadline, rq_clock(rq)) &&
1020                              !is_dl_boosted(dl_se))) {
1021                         update_dl_revised_wakeup(dl_se, rq);
1022                         return;
1023                 }
1024
1025                 replenish_dl_new_period(dl_se, rq);
1026         }
1027 }
1028
1029 static inline u64 dl_next_period(struct sched_dl_entity *dl_se)
1030 {
1031         return dl_se->deadline - dl_se->dl_deadline + dl_se->dl_period;
1032 }
1033
1034 /*
1035  * If the entity depleted all its runtime, and if we want it to sleep
1036  * while waiting for some new execution time to become available, we
1037  * set the bandwidth replenishment timer to the replenishment instant
1038  * and try to activate it.
1039  *
1040  * Notice that it is important for the caller to know if the timer
1041  * actually started or not (i.e., the replenishment instant is in
1042  * the future or in the past).
1043  */
1044 static int start_dl_timer(struct sched_dl_entity *dl_se)
1045 {
1046         struct hrtimer *timer = &dl_se->dl_timer;
1047         struct dl_rq *dl_rq = dl_rq_of_se(dl_se);
1048         struct rq *rq = rq_of_dl_rq(dl_rq);
1049         ktime_t now, act;
1050         s64 delta;
1051
1052         lockdep_assert_rq_held(rq);
1053
1054         /*
1055          * We want the timer to fire at the deadline, but considering
1056          * that it is actually coming from rq->clock and not from
1057          * hrtimer's time base reading.
1058          */
1059         act = ns_to_ktime(dl_next_period(dl_se));
1060         now = hrtimer_cb_get_time(timer);
1061         delta = ktime_to_ns(now) - rq_clock(rq);
1062         act = ktime_add_ns(act, delta);
1063
1064         /*
1065          * If the expiry time already passed, e.g., because the value
1066          * chosen as the deadline is too small, don't even try to
1067          * start the timer in the past!
1068          */
1069         if (ktime_us_delta(act, now) < 0)
1070                 return 0;
1071
1072         /*
1073          * !enqueued will guarantee another callback; even if one is already in
1074          * progress. This ensures a balanced {get,put}_task_struct().
1075          *
1076          * The race against __run_timer() clearing the enqueued state is
1077          * harmless because we're holding task_rq()->lock, therefore the timer
1078          * expiring after we've done the check will wait on its task_rq_lock()
1079          * and observe our state.
1080          */
1081         if (!hrtimer_is_queued(timer)) {
1082                 if (!dl_server(dl_se))
1083                         get_task_struct(dl_task_of(dl_se));
1084                 hrtimer_start(timer, act, HRTIMER_MODE_ABS_HARD);
1085         }
1086
1087         return 1;
1088 }
1089
1090 static void __push_dl_task(struct rq *rq, struct rq_flags *rf)
1091 {
1092 #ifdef CONFIG_SMP
1093         /*
1094          * Queueing this task back might have overloaded rq, check if we need
1095          * to kick someone away.
1096          */
1097         if (has_pushable_dl_tasks(rq)) {
1098                 /*
1099                  * Nothing relies on rq->lock after this, so its safe to drop
1100                  * rq->lock.
1101                  */
1102                 rq_unpin_lock(rq, rf);
1103                 push_dl_task(rq);
1104                 rq_repin_lock(rq, rf);
1105         }
1106 #endif
1107 }
1108
1109 /*
1110  * This is the bandwidth enforcement timer callback. If here, we know
1111  * a task is not on its dl_rq, since the fact that the timer was running
1112  * means the task is throttled and needs a runtime replenishment.
1113  *
1114  * However, what we actually do depends on the fact the task is active,
1115  * (it is on its rq) or has been removed from there by a call to
1116  * dequeue_task_dl(). In the former case we must issue the runtime
1117  * replenishment and add the task back to the dl_rq; in the latter, we just
1118  * do nothing but clearing dl_throttled, so that runtime and deadline
1119  * updating (and the queueing back to dl_rq) will be done by the
1120  * next call to enqueue_task_dl().
1121  */
1122 static enum hrtimer_restart dl_task_timer(struct hrtimer *timer)
1123 {
1124         struct sched_dl_entity *dl_se = container_of(timer,
1125                                                      struct sched_dl_entity,
1126                                                      dl_timer);
1127         struct task_struct *p;
1128         struct rq_flags rf;
1129         struct rq *rq;
1130
1131         if (dl_server(dl_se)) {
1132                 struct rq *rq = rq_of_dl_se(dl_se);
1133                 struct rq_flags rf;
1134
1135                 rq_lock(rq, &rf);
1136                 if (dl_se->dl_throttled) {
1137                         sched_clock_tick();
1138                         update_rq_clock(rq);
1139
1140                         if (dl_se->server_has_tasks(dl_se)) {
1141                                 enqueue_dl_entity(dl_se, ENQUEUE_REPLENISH);
1142                                 resched_curr(rq);
1143                                 __push_dl_task(rq, &rf);
1144                         } else {
1145                                 replenish_dl_entity(dl_se);
1146                         }
1147
1148                 }
1149                 rq_unlock(rq, &rf);
1150
1151                 return HRTIMER_NORESTART;
1152         }
1153
1154         p = dl_task_of(dl_se);
1155         rq = task_rq_lock(p, &rf);
1156
1157         /*
1158          * The task might have changed its scheduling policy to something
1159          * different than SCHED_DEADLINE (through switched_from_dl()).
1160          */
1161         if (!dl_task(p))
1162                 goto unlock;
1163
1164         /*
1165          * The task might have been boosted by someone else and might be in the
1166          * boosting/deboosting path, its not throttled.
1167          */
1168         if (is_dl_boosted(dl_se))
1169                 goto unlock;
1170
1171         /*
1172          * Spurious timer due to start_dl_timer() race; or we already received
1173          * a replenishment from rt_mutex_setprio().
1174          */
1175         if (!dl_se->dl_throttled)
1176                 goto unlock;
1177
1178         sched_clock_tick();
1179         update_rq_clock(rq);
1180
1181         /*
1182          * If the throttle happened during sched-out; like:
1183          *
1184          *   schedule()
1185          *     deactivate_task()
1186          *       dequeue_task_dl()
1187          *         update_curr_dl()
1188          *           start_dl_timer()
1189          *         __dequeue_task_dl()
1190          *     prev->on_rq = 0;
1191          *
1192          * We can be both throttled and !queued. Replenish the counter
1193          * but do not enqueue -- wait for our wakeup to do that.
1194          */
1195         if (!task_on_rq_queued(p)) {
1196                 replenish_dl_entity(dl_se);
1197                 goto unlock;
1198         }
1199
1200 #ifdef CONFIG_SMP
1201         if (unlikely(!rq->online)) {
1202                 /*
1203                  * If the runqueue is no longer available, migrate the
1204                  * task elsewhere. This necessarily changes rq.
1205                  */
1206                 lockdep_unpin_lock(__rq_lockp(rq), rf.cookie);
1207                 rq = dl_task_offline_migration(rq, p);
1208                 rf.cookie = lockdep_pin_lock(__rq_lockp(rq));
1209                 update_rq_clock(rq);
1210
1211                 /*
1212                  * Now that the task has been migrated to the new RQ and we
1213                  * have that locked, proceed as normal and enqueue the task
1214                  * there.
1215                  */
1216         }
1217 #endif
1218
1219         enqueue_task_dl(rq, p, ENQUEUE_REPLENISH);
1220         if (dl_task(rq->curr))
1221                 wakeup_preempt_dl(rq, p, 0);
1222         else
1223                 resched_curr(rq);
1224
1225         __push_dl_task(rq, &rf);
1226
1227 unlock:
1228         task_rq_unlock(rq, p, &rf);
1229
1230         /*
1231          * This can free the task_struct, including this hrtimer, do not touch
1232          * anything related to that after this.
1233          */
1234         put_task_struct(p);
1235
1236         return HRTIMER_NORESTART;
1237 }
1238
1239 static void init_dl_task_timer(struct sched_dl_entity *dl_se)
1240 {
1241         struct hrtimer *timer = &dl_se->dl_timer;
1242
1243         hrtimer_init(timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL_HARD);
1244         timer->function = dl_task_timer;
1245 }
1246
1247 /*
1248  * During the activation, CBS checks if it can reuse the current task's
1249  * runtime and period. If the deadline of the task is in the past, CBS
1250  * cannot use the runtime, and so it replenishes the task. This rule
1251  * works fine for implicit deadline tasks (deadline == period), and the
1252  * CBS was designed for implicit deadline tasks. However, a task with
1253  * constrained deadline (deadline < period) might be awakened after the
1254  * deadline, but before the next period. In this case, replenishing the
1255  * task would allow it to run for runtime / deadline. As in this case
1256  * deadline < period, CBS enables a task to run for more than the
1257  * runtime / period. In a very loaded system, this can cause a domino
1258  * effect, making other tasks miss their deadlines.
1259  *
1260  * To avoid this problem, in the activation of a constrained deadline
1261  * task after the deadline but before the next period, throttle the
1262  * task and set the replenishing timer to the begin of the next period,
1263  * unless it is boosted.
1264  */
1265 static inline void dl_check_constrained_dl(struct sched_dl_entity *dl_se)
1266 {
1267         struct rq *rq = rq_of_dl_se(dl_se);
1268
1269         if (dl_time_before(dl_se->deadline, rq_clock(rq)) &&
1270             dl_time_before(rq_clock(rq), dl_next_period(dl_se))) {
1271                 if (unlikely(is_dl_boosted(dl_se) || !start_dl_timer(dl_se)))
1272                         return;
1273                 dl_se->dl_throttled = 1;
1274                 if (dl_se->runtime > 0)
1275                         dl_se->runtime = 0;
1276         }
1277 }
1278
1279 static
1280 int dl_runtime_exceeded(struct sched_dl_entity *dl_se)
1281 {
1282         return (dl_se->runtime <= 0);
1283 }
1284
1285 /*
1286  * This function implements the GRUB accounting rule. According to the
1287  * GRUB reclaiming algorithm, the runtime is not decreased as "dq = -dt",
1288  * but as "dq = -(max{u, (Umax - Uinact - Uextra)} / Umax) dt",
1289  * where u is the utilization of the task, Umax is the maximum reclaimable
1290  * utilization, Uinact is the (per-runqueue) inactive utilization, computed
1291  * as the difference between the "total runqueue utilization" and the
1292  * "runqueue active utilization", and Uextra is the (per runqueue) extra
1293  * reclaimable utilization.
1294  * Since rq->dl.running_bw and rq->dl.this_bw contain utilizations multiplied
1295  * by 2^BW_SHIFT, the result has to be shifted right by BW_SHIFT.
1296  * Since rq->dl.bw_ratio contains 1 / Umax multiplied by 2^RATIO_SHIFT, dl_bw
1297  * is multiped by rq->dl.bw_ratio and shifted right by RATIO_SHIFT.
1298  * Since delta is a 64 bit variable, to have an overflow its value should be
1299  * larger than 2^(64 - 20 - 8), which is more than 64 seconds. So, overflow is
1300  * not an issue here.
1301  */
1302 static u64 grub_reclaim(u64 delta, struct rq *rq, struct sched_dl_entity *dl_se)
1303 {
1304         u64 u_act;
1305         u64 u_inact = rq->dl.this_bw - rq->dl.running_bw; /* Utot - Uact */
1306
1307         /*
1308          * Instead of computing max{u, (u_max - u_inact - u_extra)}, we
1309          * compare u_inact + u_extra with u_max - u, because u_inact + u_extra
1310          * can be larger than u_max. So, u_max - u_inact - u_extra would be
1311          * negative leading to wrong results.
1312          */
1313         if (u_inact + rq->dl.extra_bw > rq->dl.max_bw - dl_se->dl_bw)
1314                 u_act = dl_se->dl_bw;
1315         else
1316                 u_act = rq->dl.max_bw - u_inact - rq->dl.extra_bw;
1317
1318         u_act = (u_act * rq->dl.bw_ratio) >> RATIO_SHIFT;
1319         return (delta * u_act) >> BW_SHIFT;
1320 }
1321
1322 static inline void
1323 update_stats_dequeue_dl(struct dl_rq *dl_rq, struct sched_dl_entity *dl_se,
1324                         int flags);
1325 static void update_curr_dl_se(struct rq *rq, struct sched_dl_entity *dl_se, s64 delta_exec)
1326 {
1327         s64 scaled_delta_exec;
1328
1329         if (unlikely(delta_exec <= 0)) {
1330                 if (unlikely(dl_se->dl_yielded))
1331                         goto throttle;
1332                 return;
1333         }
1334
1335         if (dl_entity_is_special(dl_se))
1336                 return;
1337
1338         /*
1339          * For tasks that participate in GRUB, we implement GRUB-PA: the
1340          * spare reclaimed bandwidth is used to clock down frequency.
1341          *
1342          * For the others, we still need to scale reservation parameters
1343          * according to current frequency and CPU maximum capacity.
1344          */
1345         if (unlikely(dl_se->flags & SCHED_FLAG_RECLAIM)) {
1346                 scaled_delta_exec = grub_reclaim(delta_exec, rq, dl_se);
1347         } else {
1348                 int cpu = cpu_of(rq);
1349                 unsigned long scale_freq = arch_scale_freq_capacity(cpu);
1350                 unsigned long scale_cpu = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
1351
1352                 scaled_delta_exec = cap_scale(delta_exec, scale_freq);
1353                 scaled_delta_exec = cap_scale(scaled_delta_exec, scale_cpu);
1354         }
1355
1356         dl_se->runtime -= scaled_delta_exec;
1357
1358 throttle:
1359         if (dl_runtime_exceeded(dl_se) || dl_se->dl_yielded) {
1360                 dl_se->dl_throttled = 1;
1361
1362                 /* If requested, inform the user about runtime overruns. */
1363                 if (dl_runtime_exceeded(dl_se) &&
1364                     (dl_se->flags & SCHED_FLAG_DL_OVERRUN))
1365                         dl_se->dl_overrun = 1;
1366
1367                 dequeue_dl_entity(dl_se, 0);
1368                 if (!dl_server(dl_se)) {
1369                         update_stats_dequeue_dl(&rq->dl, dl_se, 0);
1370                         dequeue_pushable_dl_task(rq, dl_task_of(dl_se));
1371                 }
1372
1373                 if (unlikely(is_dl_boosted(dl_se) || !start_dl_timer(dl_se))) {
1374                         if (dl_server(dl_se))
1375                                 enqueue_dl_entity(dl_se, ENQUEUE_REPLENISH);
1376                         else
1377                                 enqueue_task_dl(rq, dl_task_of(dl_se), ENQUEUE_REPLENISH);
1378                 }
1379
1380                 if (!is_leftmost(dl_se, &rq->dl))
1381                         resched_curr(rq);
1382         }
1383
1384         /*
1385          * Because -- for now -- we share the rt bandwidth, we need to
1386          * account our runtime there too, otherwise actual rt tasks
1387          * would be able to exceed the shared quota.
1388          *
1389          * Account to the root rt group for now.
1390          *
1391          * The solution we're working towards is having the RT groups scheduled
1392          * using deadline servers -- however there's a few nasties to figure
1393          * out before that can happen.
1394          */
1395         if (rt_bandwidth_enabled()) {
1396                 struct rt_rq *rt_rq = &rq->rt;
1397
1398                 raw_spin_lock(&rt_rq->rt_runtime_lock);
1399                 /*
1400                  * We'll let actual RT tasks worry about the overflow here, we
1401                  * have our own CBS to keep us inline; only account when RT
1402                  * bandwidth is relevant.
1403                  */
1404                 if (sched_rt_bandwidth_account(rt_rq))
1405                         rt_rq->rt_time += delta_exec;
1406                 raw_spin_unlock(&rt_rq->rt_runtime_lock);
1407         }
1408 }
1409
1410 void dl_server_update(struct sched_dl_entity *dl_se, s64 delta_exec)
1411 {
1412         update_curr_dl_se(dl_se->rq, dl_se, delta_exec);
1413 }
1414
1415 void dl_server_start(struct sched_dl_entity *dl_se)
1416 {
1417         if (!dl_server(dl_se)) {
1418                 dl_se->dl_server = 1;
1419                 setup_new_dl_entity(dl_se);
1420         }
1421         enqueue_dl_entity(dl_se, ENQUEUE_WAKEUP);
1422 }
1423
1424 void dl_server_stop(struct sched_dl_entity *dl_se)
1425 {
1426         dequeue_dl_entity(dl_se, DEQUEUE_SLEEP);
1427 }
1428
1429 void dl_server_init(struct sched_dl_entity *dl_se, struct rq *rq,
1430                     dl_server_has_tasks_f has_tasks,
1431                     dl_server_pick_f pick)
1432 {
1433         dl_se->rq = rq;
1434         dl_se->server_has_tasks = has_tasks;
1435         dl_se->server_pick = pick;
1436 }
1437
1438 /*
1439  * Update the current task's runtime statistics (provided it is still
1440  * a -deadline task and has not been removed from the dl_rq).
1441  */
1442 static void update_curr_dl(struct rq *rq)
1443 {
1444         struct task_struct *curr = rq->curr;
1445         struct sched_dl_entity *dl_se = &curr->dl;
1446         s64 delta_exec;
1447
1448         if (!dl_task(curr) || !on_dl_rq(dl_se))
1449                 return;
1450
1451         /*
1452          * Consumed budget is computed considering the time as
1453          * observed by schedulable tasks (excluding time spent
1454          * in hardirq context, etc.). Deadlines are instead
1455          * computed using hard walltime. This seems to be the more
1456          * natural solution, but the full ramifications of this
1457          * approach need further study.
1458          */
1459         delta_exec = update_curr_common(rq);
1460         update_curr_dl_se(rq, dl_se, delta_exec);
1461 }
1462
1463 static enum hrtimer_restart inactive_task_timer(struct hrtimer *timer)
1464 {
1465         struct sched_dl_entity *dl_se = container_of(timer,
1466                                                      struct sched_dl_entity,
1467                                                      inactive_timer);
1468         struct task_struct *p = NULL;
1469         struct rq_flags rf;
1470         struct rq *rq;
1471
1472         if (!dl_server(dl_se)) {
1473                 p = dl_task_of(dl_se);
1474                 rq = task_rq_lock(p, &rf);
1475         } else {
1476                 rq = dl_se->rq;
1477                 rq_lock(rq, &rf);
1478         }
1479
1480         sched_clock_tick();
1481         update_rq_clock(rq);
1482
1483         if (dl_server(dl_se))
1484                 goto no_task;
1485
1486         if (!dl_task(p) || READ_ONCE(p->__state) == TASK_DEAD) {
1487                 struct dl_bw *dl_b = dl_bw_of(task_cpu(p));
1488
1489                 if (READ_ONCE(p->__state) == TASK_DEAD && dl_se->dl_non_contending) {
1490                         sub_running_bw(&p->dl, dl_rq_of_se(&p->dl));
1491                         sub_rq_bw(&p->dl, dl_rq_of_se(&p->dl));
1492                         dl_se->dl_non_contending = 0;
1493                 }
1494
1495                 raw_spin_lock(&dl_b->lock);
1496                 __dl_sub(dl_b, p->dl.dl_bw, dl_bw_cpus(task_cpu(p)));
1497                 raw_spin_unlock(&dl_b->lock);
1498                 __dl_clear_params(dl_se);
1499
1500                 goto unlock;
1501         }
1502
1503 no_task:
1504         if (dl_se->dl_non_contending == 0)
1505                 goto unlock;
1506
1507         sub_running_bw(dl_se, &rq->dl);
1508         dl_se->dl_non_contending = 0;
1509 unlock:
1510
1511         if (!dl_server(dl_se)) {
1512                 task_rq_unlock(rq, p, &rf);
1513                 put_task_struct(p);
1514         } else {
1515                 rq_unlock(rq, &rf);
1516         }
1517
1518         return HRTIMER_NORESTART;
1519 }
1520
1521 static void init_dl_inactive_task_timer(struct sched_dl_entity *dl_se)
1522 {
1523         struct hrtimer *timer = &dl_se->inactive_timer;
1524
1525         hrtimer_init(timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL_HARD);
1526         timer->function = inactive_task_timer;
1527 }
1528
1529 #define __node_2_dle(node) \
1530         rb_entry((node), struct sched_dl_entity, rb_node)
1531
1532 #ifdef CONFIG_SMP
1533
1534 static void inc_dl_deadline(struct dl_rq *dl_rq, u64 deadline)
1535 {
1536         struct rq *rq = rq_of_dl_rq(dl_rq);
1537
1538         if (dl_rq->earliest_dl.curr == 0 ||
1539             dl_time_before(deadline, dl_rq->earliest_dl.curr)) {
1540                 if (dl_rq->earliest_dl.curr == 0)
1541                         cpupri_set(&rq->rd->cpupri, rq->cpu, CPUPRI_HIGHER);
1542                 dl_rq->earliest_dl.curr = deadline;
1543                 cpudl_set(&rq->rd->cpudl, rq->cpu, deadline);
1544         }
1545 }
1546
1547 static void dec_dl_deadline(struct dl_rq *dl_rq, u64 deadline)
1548 {
1549         struct rq *rq = rq_of_dl_rq(dl_rq);
1550
1551         /*
1552          * Since we may have removed our earliest (and/or next earliest)
1553          * task we must recompute them.
1554          */
1555         if (!dl_rq->dl_nr_running) {
1556                 dl_rq->earliest_dl.curr = 0;
1557                 dl_rq->earliest_dl.next = 0;
1558                 cpudl_clear(&rq->rd->cpudl, rq->cpu);
1559                 cpupri_set(&rq->rd->cpupri, rq->cpu, rq->rt.highest_prio.curr);
1560         } else {
1561                 struct rb_node *leftmost = rb_first_cached(&dl_rq->root);
1562                 struct sched_dl_entity *entry = __node_2_dle(leftmost);
1563
1564                 dl_rq->earliest_dl.curr = entry->deadline;
1565                 cpudl_set(&rq->rd->cpudl, rq->cpu, entry->deadline);
1566         }
1567 }
1568
1569 #else
1570
1571 static inline void inc_dl_deadline(struct dl_rq *dl_rq, u64 deadline) {}
1572 static inline void dec_dl_deadline(struct dl_rq *dl_rq, u64 deadline) {}
1573
1574 #endif /* CONFIG_SMP */
1575
1576 static inline
1577 void inc_dl_tasks(struct sched_dl_entity *dl_se, struct dl_rq *dl_rq)
1578 {
1579         u64 deadline = dl_se->deadline;
1580
1581         dl_rq->dl_nr_running++;
1582         add_nr_running(rq_of_dl_rq(dl_rq), 1);
1583
1584         inc_dl_deadline(dl_rq, deadline);
1585 }
1586
1587 static inline
1588 void dec_dl_tasks(struct sched_dl_entity *dl_se, struct dl_rq *dl_rq)
1589 {
1590         WARN_ON(!dl_rq->dl_nr_running);
1591         dl_rq->dl_nr_running--;
1592         sub_nr_running(rq_of_dl_rq(dl_rq), 1);
1593
1594         dec_dl_deadline(dl_rq, dl_se->deadline);
1595 }
1596
1597 static inline bool __dl_less(struct rb_node *a, const struct rb_node *b)
1598 {
1599         return dl_time_before(__node_2_dle(a)->deadline, __node_2_dle(b)->deadline);
1600 }
1601
1602 static inline struct sched_statistics *
1603 __schedstats_from_dl_se(struct sched_dl_entity *dl_se)
1604 {
1605         return &dl_task_of(dl_se)->stats;
1606 }
1607
1608 static inline void
1609 update_stats_wait_start_dl(struct dl_rq *dl_rq, struct sched_dl_entity *dl_se)
1610 {
1611         struct sched_statistics *stats;
1612
1613         if (!schedstat_enabled())
1614                 return;
1615
1616         stats = __schedstats_from_dl_se(dl_se);
1617         __update_stats_wait_start(rq_of_dl_rq(dl_rq), dl_task_of(dl_se), stats);
1618 }
1619
1620 static inline void
1621 update_stats_wait_end_dl(struct dl_rq *dl_rq, struct sched_dl_entity *dl_se)
1622 {
1623         struct sched_statistics *stats;
1624
1625         if (!schedstat_enabled())
1626                 return;
1627
1628         stats = __schedstats_from_dl_se(dl_se);
1629         __update_stats_wait_end(rq_of_dl_rq(dl_rq), dl_task_of(dl_se), stats);
1630 }
1631
1632 static inline void
1633 update_stats_enqueue_sleeper_dl(struct dl_rq *dl_rq, struct sched_dl_entity *dl_se)
1634 {
1635         struct sched_statistics *stats;
1636
1637         if (!schedstat_enabled())
1638                 return;
1639
1640         stats = __schedstats_from_dl_se(dl_se);
1641         __update_stats_enqueue_sleeper(rq_of_dl_rq(dl_rq), dl_task_of(dl_se), stats);
1642 }
1643
1644 static inline void
1645 update_stats_enqueue_dl(struct dl_rq *dl_rq, struct sched_dl_entity *dl_se,
1646                         int flags)
1647 {
1648         if (!schedstat_enabled())
1649                 return;
1650
1651         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
1652                 update_stats_enqueue_sleeper_dl(dl_rq, dl_se);
1653 }
1654
1655 static inline void
1656 update_stats_dequeue_dl(struct dl_rq *dl_rq, struct sched_dl_entity *dl_se,
1657                         int flags)
1658 {
1659         struct task_struct *p = dl_task_of(dl_se);
1660
1661         if (!schedstat_enabled())
1662                 return;
1663
1664         if ((flags & DEQUEUE_SLEEP)) {
1665                 unsigned int state;
1666
1667                 state = READ_ONCE(p->__state);
1668                 if (state & TASK_INTERRUPTIBLE)
1669                         __schedstat_set(p->stats.sleep_start,
1670                                         rq_clock(rq_of_dl_rq(dl_rq)));
1671
1672                 if (state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
1673                         __schedstat_set(p->stats.block_start,
1674                                         rq_clock(rq_of_dl_rq(dl_rq)));
1675         }
1676 }
1677
1678 static void __enqueue_dl_entity(struct sched_dl_entity *dl_se)
1679 {
1680         struct dl_rq *dl_rq = dl_rq_of_se(dl_se);
1681
1682         WARN_ON_ONCE(!RB_EMPTY_NODE(&dl_se->rb_node));
1683
1684         rb_add_cached(&dl_se->rb_node, &dl_rq->root, __dl_less);
1685
1686         inc_dl_tasks(dl_se, dl_rq);
1687 }
1688
1689 static void __dequeue_dl_entity(struct sched_dl_entity *dl_se)
1690 {
1691         struct dl_rq *dl_rq = dl_rq_of_se(dl_se);
1692
1693         if (RB_EMPTY_NODE(&dl_se->rb_node))
1694                 return;
1695
1696         rb_erase_cached(&dl_se->rb_node, &dl_rq->root);
1697
1698         RB_CLEAR_NODE(&dl_se->rb_node);
1699
1700         dec_dl_tasks(dl_se, dl_rq);
1701 }
1702
1703 static void
1704 enqueue_dl_entity(struct sched_dl_entity *dl_se, int flags)
1705 {
1706         WARN_ON_ONCE(on_dl_rq(dl_se));
1707
1708         update_stats_enqueue_dl(dl_rq_of_se(dl_se), dl_se, flags);
1709
1710         /*
1711          * Check if a constrained deadline task was activated
1712          * after the deadline but before the next period.
1713          * If that is the case, the task will be throttled and
1714          * the replenishment timer will be set to the next period.
1715          */
1716         if (!dl_se->dl_throttled && !dl_is_implicit(dl_se))
1717                 dl_check_constrained_dl(dl_se);
1718
1719         if (flags & (ENQUEUE_RESTORE|ENQUEUE_MIGRATING)) {
1720                 struct dl_rq *dl_rq = dl_rq_of_se(dl_se);
1721
1722                 add_rq_bw(dl_se, dl_rq);
1723                 add_running_bw(dl_se, dl_rq);
1724         }
1725
1726         /*
1727          * If p is throttled, we do not enqueue it. In fact, if it exhausted
1728          * its budget it needs a replenishment and, since it now is on
1729          * its rq, the bandwidth timer callback (which clearly has not
1730          * run yet) will take care of this.
1731          * However, the active utilization does not depend on the fact
1732          * that the task is on the runqueue or not (but depends on the
1733          * task's state - in GRUB parlance, "inactive" vs "active contending").
1734          * In other words, even if a task is throttled its utilization must
1735          * be counted in the active utilization; hence, we need to call
1736          * add_running_bw().
1737          */
1738         if (dl_se->dl_throttled && !(flags & ENQUEUE_REPLENISH)) {
1739                 if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
1740                         task_contending(dl_se, flags);
1741
1742                 return;
1743         }
1744
1745         /*
1746          * If this is a wakeup or a new instance, the scheduling
1747          * parameters of the task might need updating. Otherwise,
1748          * we want a replenishment of its runtime.
1749          */
1750         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
1751                 task_contending(dl_se, flags);
1752                 update_dl_entity(dl_se);
1753         } else if (flags & ENQUEUE_REPLENISH) {
1754                 replenish_dl_entity(dl_se);
1755         } else if ((flags & ENQUEUE_RESTORE) &&
1756                    dl_time_before(dl_se->deadline, rq_clock(rq_of_dl_se(dl_se)))) {
1757                 setup_new_dl_entity(dl_se);
1758         }
1759
1760         __enqueue_dl_entity(dl_se);
1761 }
1762
1763 static void dequeue_dl_entity(struct sched_dl_entity *dl_se, int flags)
1764 {
1765         __dequeue_dl_entity(dl_se);
1766
1767         if (flags & (DEQUEUE_SAVE|DEQUEUE_MIGRATING)) {
1768                 struct dl_rq *dl_rq = dl_rq_of_se(dl_se);
1769
1770                 sub_running_bw(dl_se, dl_rq);
1771                 sub_rq_bw(dl_se, dl_rq);
1772         }
1773
1774         /*
1775          * This check allows to start the inactive timer (or to immediately
1776          * decrease the active utilization, if needed) in two cases:
1777          * when the task blocks and when it is terminating
1778          * (p->state == TASK_DEAD). We can handle the two cases in the same
1779          * way, because from GRUB's point of view the same thing is happening
1780          * (the task moves from "active contending" to "active non contending"
1781          * or "inactive")
1782          */
1783         if (flags & DEQUEUE_SLEEP)
1784                 task_non_contending(dl_se);
1785 }
1786
1787 static void enqueue_task_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
1788 {
1789         if (is_dl_boosted(&p->dl)) {
1790                 /*
1791                  * Because of delays in the detection of the overrun of a
1792                  * thread's runtime, it might be the case that a thread
1793                  * goes to sleep in a rt mutex with negative runtime. As
1794                  * a consequence, the thread will be throttled.
1795                  *
1796                  * While waiting for the mutex, this thread can also be
1797                  * boosted via PI, resulting in a thread that is throttled
1798                  * and boosted at the same time.
1799                  *
1800                  * In this case, the boost overrides the throttle.
1801                  */
1802                 if (p->dl.dl_throttled) {
1803                         /*
1804                          * The replenish timer needs to be canceled. No
1805                          * problem if it fires concurrently: boosted threads
1806                          * are ignored in dl_task_timer().
1807                          */
1808                         hrtimer_try_to_cancel(&p->dl.dl_timer);
1809                         p->dl.dl_throttled = 0;
1810                 }
1811         } else if (!dl_prio(p->normal_prio)) {
1812                 /*
1813                  * Special case in which we have a !SCHED_DEADLINE task that is going
1814                  * to be deboosted, but exceeds its runtime while doing so. No point in
1815                  * replenishing it, as it's going to return back to its original
1816                  * scheduling class after this. If it has been throttled, we need to
1817                  * clear the flag, otherwise the task may wake up as throttled after
1818                  * being boosted again with no means to replenish the runtime and clear
1819                  * the throttle.
1820                  */
1821                 p->dl.dl_throttled = 0;
1822                 if (!(flags & ENQUEUE_REPLENISH))
1823                         printk_deferred_once("sched: DL de-boosted task PID %d: REPLENISH flag missing\n",
1824                                              task_pid_nr(p));
1825
1826                 return;
1827         }
1828
1829         check_schedstat_required();
1830         update_stats_wait_start_dl(dl_rq_of_se(&p->dl), &p->dl);
1831
1832         if (p->on_rq == TASK_ON_RQ_MIGRATING)
1833                 flags |= ENQUEUE_MIGRATING;
1834
1835         enqueue_dl_entity(&p->dl, flags);
1836
1837         if (dl_server(&p->dl))
1838                 return;
1839
1840         if (!task_current(rq, p) && !p->dl.dl_throttled && p->nr_cpus_allowed > 1)
1841                 enqueue_pushable_dl_task(rq, p);
1842 }
1843
1844 static void dequeue_task_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
1845 {
1846         update_curr_dl(rq);
1847
1848         if (p->on_rq == TASK_ON_RQ_MIGRATING)
1849                 flags |= DEQUEUE_MIGRATING;
1850
1851         dequeue_dl_entity(&p->dl, flags);
1852         if (!p->dl.dl_throttled && !dl_server(&p->dl))
1853                 dequeue_pushable_dl_task(rq, p);
1854 }
1855
1856 /*
1857  * Yield task semantic for -deadline tasks is:
1858  *
1859  *   get off from the CPU until our next instance, with
1860  *   a new runtime. This is of little use now, since we
1861  *   don't have a bandwidth reclaiming mechanism. Anyway,
1862  *   bandwidth reclaiming is planned for the future, and
1863  *   yield_task_dl will indicate that some spare budget
1864  *   is available for other task instances to use it.
1865  */
1866 static void yield_task_dl(struct rq *rq)
1867 {
1868         /*
1869          * We make the task go to sleep until its current deadline by
1870          * forcing its runtime to zero. This way, update_curr_dl() stops
1871          * it and the bandwidth timer will wake it up and will give it
1872          * new scheduling parameters (thanks to dl_yielded=1).
1873          */
1874         rq->curr->dl.dl_yielded = 1;
1875
1876         update_rq_clock(rq);
1877         update_curr_dl(rq);
1878         /*
1879          * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
1880          * so we don't do microscopic update in schedule()
1881          * and double the fastpath cost.
1882          */
1883         rq_clock_skip_update(rq);
1884 }
1885
1886 #ifdef CONFIG_SMP
1887
1888 static inline bool dl_task_is_earliest_deadline(struct task_struct *p,
1889                                                  struct rq *rq)
1890 {
1891         return (!rq->dl.dl_nr_running ||
1892                 dl_time_before(p->dl.deadline,
1893                                rq->dl.earliest_dl.curr));
1894 }
1895
1896 static int find_later_rq(struct task_struct *task);
1897
1898 static int
1899 select_task_rq_dl(struct task_struct *p, int cpu, int flags)
1900 {
1901         struct task_struct *curr;
1902         bool select_rq;
1903         struct rq *rq;
1904
1905         if (!(flags & WF_TTWU))
1906                 goto out;
1907
1908         rq = cpu_rq(cpu);
1909
1910         rcu_read_lock();
1911         curr = READ_ONCE(rq->curr); /* unlocked access */
1912
1913         /*
1914          * If we are dealing with a -deadline task, we must
1915          * decide where to wake it up.
1916          * If it has a later deadline and the current task
1917          * on this rq can't move (provided the waking task
1918          * can!) we prefer to send it somewhere else. On the
1919          * other hand, if it has a shorter deadline, we
1920          * try to make it stay here, it might be important.
1921          */
1922         select_rq = unlikely(dl_task(curr)) &&
1923                     (curr->nr_cpus_allowed < 2 ||
1924                      !dl_entity_preempt(&p->dl, &curr->dl)) &&
1925                     p->nr_cpus_allowed > 1;
1926
1927         /*
1928          * Take the capacity of the CPU into account to
1929          * ensure it fits the requirement of the task.
1930          */
1931         if (sched_asym_cpucap_active())
1932                 select_rq |= !dl_task_fits_capacity(p, cpu);
1933
1934         if (select_rq) {
1935                 int target = find_later_rq(p);
1936
1937                 if (target != -1 &&
1938                     dl_task_is_earliest_deadline(p, cpu_rq(target)))
1939                         cpu = target;
1940         }
1941         rcu_read_unlock();
1942
1943 out:
1944         return cpu;
1945 }
1946
1947 static void migrate_task_rq_dl(struct task_struct *p, int new_cpu __maybe_unused)
1948 {
1949         struct rq_flags rf;
1950         struct rq *rq;
1951
1952         if (READ_ONCE(p->__state) != TASK_WAKING)
1953                 return;
1954
1955         rq = task_rq(p);
1956         /*
1957          * Since p->state == TASK_WAKING, set_task_cpu() has been called
1958          * from try_to_wake_up(). Hence, p->pi_lock is locked, but
1959          * rq->lock is not... So, lock it
1960          */
1961         rq_lock(rq, &rf);
1962         if (p->dl.dl_non_contending) {
1963                 update_rq_clock(rq);
1964                 sub_running_bw(&p->dl, &rq->dl);
1965                 p->dl.dl_non_contending = 0;
1966                 /*
1967                  * If the timer handler is currently running and the
1968                  * timer cannot be canceled, inactive_task_timer()
1969                  * will see that dl_not_contending is not set, and
1970                  * will not touch the rq's active utilization,
1971                  * so we are still safe.
1972                  */
1973                 if (hrtimer_try_to_cancel(&p->dl.inactive_timer) == 1)
1974                         put_task_struct(p);
1975         }
1976         sub_rq_bw(&p->dl, &rq->dl);
1977         rq_unlock(rq, &rf);
1978 }
1979
1980 static void check_preempt_equal_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1981 {
1982         /*
1983          * Current can't be migrated, useless to reschedule,
1984          * let's hope p can move out.
1985          */
1986         if (rq->curr->nr_cpus_allowed == 1 ||
1987             !cpudl_find(&rq->rd->cpudl, rq->curr, NULL))
1988                 return;
1989
1990         /*
1991          * p is migratable, so let's not schedule it and
1992          * see if it is pushed or pulled somewhere else.
1993          */
1994         if (p->nr_cpus_allowed != 1 &&
1995             cpudl_find(&rq->rd->cpudl, p, NULL))
1996                 return;
1997
1998         resched_curr(rq);
1999 }
2000
2001 static int balance_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p, struct rq_flags *rf)
2002 {
2003         if (!on_dl_rq(&p->dl) && need_pull_dl_task(rq, p)) {
2004                 /*
2005                  * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being
2006                  * picked for load-balance and preemption/IRQs are still
2007                  * disabled avoiding further scheduler activity on it and we've
2008                  * not yet started the picking loop.
2009                  */
2010                 rq_unpin_lock(rq, rf);
2011                 pull_dl_task(rq);
2012                 rq_repin_lock(rq, rf);
2013         }
2014
2015         return sched_stop_runnable(rq) || sched_dl_runnable(rq);
2016 }
2017 #endif /* CONFIG_SMP */
2018
2019 /*
2020  * Only called when both the current and waking task are -deadline
2021  * tasks.
2022  */
2023 static void wakeup_preempt_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p,
2024                                   int flags)
2025 {
2026         if (dl_entity_preempt(&p->dl, &rq->curr->dl)) {
2027                 resched_curr(rq);
2028                 return;
2029         }
2030
2031 #ifdef CONFIG_SMP
2032         /*
2033          * In the unlikely case current and p have the same deadline
2034          * let us try to decide what's the best thing to do...
2035          */
2036         if ((p->dl.deadline == rq->curr->dl.deadline) &&
2037             !test_tsk_need_resched(rq->curr))
2038                 check_preempt_equal_dl(rq, p);
2039 #endif /* CONFIG_SMP */
2040 }
2041
2042 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
2043 static void start_hrtick_dl(struct rq *rq, struct sched_dl_entity *dl_se)
2044 {
2045         hrtick_start(rq, dl_se->runtime);
2046 }
2047 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
2048 static void start_hrtick_dl(struct rq *rq, struct sched_dl_entity *dl_se)
2049 {
2050 }
2051 #endif
2052
2053 static void set_next_task_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool first)
2054 {
2055         struct sched_dl_entity *dl_se = &p->dl;
2056         struct dl_rq *dl_rq = &rq->dl;
2057
2058         p->se.exec_start = rq_clock_task(rq);
2059         if (on_dl_rq(&p->dl))
2060                 update_stats_wait_end_dl(dl_rq, dl_se);
2061
2062         /* You can't push away the running task */
2063         dequeue_pushable_dl_task(rq, p);
2064
2065         if (!first)
2066                 return;
2067
2068         if (rq->curr->sched_class != &dl_sched_class)
2069                 update_dl_rq_load_avg(rq_clock_pelt(rq), rq, 0);
2070
2071         deadline_queue_push_tasks(rq);
2072 }
2073
2074 static struct sched_dl_entity *pick_next_dl_entity(struct dl_rq *dl_rq)
2075 {
2076         struct rb_node *left = rb_first_cached(&dl_rq->root);
2077
2078         if (!left)
2079                 return NULL;
2080
2081         return __node_2_dle(left);
2082 }
2083
2084 static struct task_struct *pick_task_dl(struct rq *rq)
2085 {
2086         struct sched_dl_entity *dl_se;
2087         struct dl_rq *dl_rq = &rq->dl;
2088         struct task_struct *p;
2089
2090 again:
2091         if (!sched_dl_runnable(rq))
2092                 return NULL;
2093
2094         dl_se = pick_next_dl_entity(dl_rq);
2095         WARN_ON_ONCE(!dl_se);
2096
2097         if (dl_server(dl_se)) {
2098                 p = dl_se->server_pick(dl_se);
2099                 if (!p) {
2100                         WARN_ON_ONCE(1);
2101                         dl_se->dl_yielded = 1;
2102                         update_curr_dl_se(rq, dl_se, 0);
2103                         goto again;
2104                 }
2105                 p->dl_server = dl_se;
2106         } else {
2107                 p = dl_task_of(dl_se);
2108         }
2109
2110         return p;
2111 }
2112
2113 static struct task_struct *pick_next_task_dl(struct rq *rq)
2114 {
2115         struct task_struct *p;
2116
2117         p = pick_task_dl(rq);
2118         if (!p)
2119                 return p;
2120
2121         if (!p->dl_server)
2122                 set_next_task_dl(rq, p, true);
2123
2124         if (hrtick_enabled(rq))
2125                 start_hrtick_dl(rq, &p->dl);
2126
2127         return p;
2128 }
2129
2130 static void put_prev_task_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2131 {
2132         struct sched_dl_entity *dl_se = &p->dl;
2133         struct dl_rq *dl_rq = &rq->dl;
2134
2135         if (on_dl_rq(&p->dl))
2136                 update_stats_wait_start_dl(dl_rq, dl_se);
2137
2138         update_curr_dl(rq);
2139
2140         update_dl_rq_load_avg(rq_clock_pelt(rq), rq, 1);
2141         if (on_dl_rq(&p->dl) && p->nr_cpus_allowed > 1)
2142                 enqueue_pushable_dl_task(rq, p);
2143 }
2144
2145 /*
2146  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class.
2147  *
2148  * NOTE: This function can be called remotely by the tick offload that
2149  * goes along full dynticks. Therefore no local assumption can be made
2150  * and everything must be accessed through the @rq and @curr passed in
2151  * parameters.
2152  */
2153 static void task_tick_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p, int queued)
2154 {
2155         update_curr_dl(rq);
2156
2157         update_dl_rq_load_avg(rq_clock_pelt(rq), rq, 1);
2158         /*
2159          * Even when we have runtime, update_curr_dl() might have resulted in us
2160          * not being the leftmost task anymore. In that case NEED_RESCHED will
2161          * be set and schedule() will start a new hrtick for the next task.
2162          */
2163         if (hrtick_enabled_dl(rq) && queued && p->dl.runtime > 0 &&
2164             is_leftmost(&p->dl, &rq->dl))
2165                 start_hrtick_dl(rq, &p->dl);
2166 }
2167
2168 static void task_fork_dl(struct task_struct *p)
2169 {
2170         /*
2171          * SCHED_DEADLINE tasks cannot fork and this is achieved through
2172          * sched_fork()
2173          */
2174 }
2175
2176 #ifdef CONFIG_SMP
2177
2178 /* Only try algorithms three times */
2179 #define DL_MAX_TRIES 3
2180
2181 static int pick_dl_task(struct rq *rq, struct task_struct *p, int cpu)
2182 {
2183         if (!task_on_cpu(rq, p) &&
2184             cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_mask))
2185                 return 1;
2186         return 0;
2187 }
2188
2189 /*
2190  * Return the earliest pushable rq's task, which is suitable to be executed
2191  * on the CPU, NULL otherwise:
2192  */
2193 static struct task_struct *pick_earliest_pushable_dl_task(struct rq *rq, int cpu)
2194 {
2195         struct task_struct *p = NULL;
2196         struct rb_node *next_node;
2197
2198         if (!has_pushable_dl_tasks(rq))
2199                 return NULL;
2200
2201         next_node = rb_first_cached(&rq->dl.pushable_dl_tasks_root);
2202
2203 next_node:
2204         if (next_node) {
2205                 p = __node_2_pdl(next_node);
2206
2207                 if (pick_dl_task(rq, p, cpu))
2208                         return p;
2209
2210                 next_node = rb_next(next_node);
2211                 goto next_node;
2212         }
2213
2214         return NULL;
2215 }
2216
2217 static DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, local_cpu_mask_dl);
2218
2219 static int find_later_rq(struct task_struct *task)
2220 {
2221         struct sched_domain *sd;
2222         struct cpumask *later_mask = this_cpu_cpumask_var_ptr(local_cpu_mask_dl);
2223         int this_cpu = smp_processor_id();
2224         int cpu = task_cpu(task);
2225
2226         /* Make sure the mask is initialized first */
2227         if (unlikely(!later_mask))
2228                 return -1;
2229
2230         if (task->nr_cpus_allowed == 1)
2231                 return -1;
2232
2233         /*
2234          * We have to consider system topology and task affinity
2235          * first, then we can look for a suitable CPU.
2236          */
2237         if (!cpudl_find(&task_rq(task)->rd->cpudl, task, later_mask))
2238                 return -1;
2239
2240         /*
2241          * If we are here, some targets have been found, including
2242          * the most suitable which is, among the runqueues where the
2243          * current tasks have later deadlines than the task's one, the
2244          * rq with the latest possible one.
2245          *
2246          * Now we check how well this matches with task's
2247          * affinity and system topology.
2248          *
2249          * The last CPU where the task run is our first
2250          * guess, since it is most likely cache-hot there.
2251          */
2252         if (cpumask_test_cpu(cpu, later_mask))
2253                 return cpu;
2254         /*
2255          * Check if this_cpu is to be skipped (i.e., it is
2256          * not in the mask) or not.
2257          */
2258         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu, later_mask))
2259                 this_cpu = -1;
2260
2261         rcu_read_lock();
2262         for_each_domain(cpu, sd) {
2263                 if (sd->flags & SD_WAKE_AFFINE) {
2264                         int best_cpu;
2265
2266                         /*
2267                          * If possible, preempting this_cpu is
2268                          * cheaper than migrating.
2269                          */
2270                         if (this_cpu != -1 &&
2271                             cpumask_test_cpu(this_cpu, sched_domain_span(sd))) {
2272                                 rcu_read_unlock();
2273                                 return this_cpu;
2274                         }
2275
2276                         best_cpu = cpumask_any_and_distribute(later_mask,
2277                                                               sched_domain_span(sd));
2278                         /*
2279                          * Last chance: if a CPU being in both later_mask
2280                          * and current sd span is valid, that becomes our
2281                          * choice. Of course, the latest possible CPU is
2282                          * already under consideration through later_mask.
2283                          */
2284                         if (best_cpu < nr_cpu_ids) {
2285                                 rcu_read_unlock();
2286                                 return best_cpu;
2287                         }
2288                 }
2289         }
2290         rcu_read_unlock();
2291
2292         /*
2293          * At this point, all our guesses failed, we just return
2294          * 'something', and let the caller sort the things out.
2295          */
2296         if (this_cpu != -1)
2297                 return this_cpu;
2298
2299         cpu = cpumask_any_distribute(later_mask);
2300         if (cpu < nr_cpu_ids)
2301                 return cpu;
2302
2303         return -1;
2304 }
2305
2306 /* Locks the rq it finds */
2307 static struct rq *find_lock_later_rq(struct task_struct *task, struct rq *rq)
2308 {
2309         struct rq *later_rq = NULL;
2310         int tries;
2311         int cpu;
2312
2313         for (tries = 0; tries < DL_MAX_TRIES; tries++) {
2314                 cpu = find_later_rq(task);
2315
2316                 if ((cpu == -1) || (cpu == rq->cpu))
2317                         break;
2318
2319                 later_rq = cpu_rq(cpu);
2320
2321                 if (!dl_task_is_earliest_deadline(task, later_rq)) {
2322                         /*
2323                          * Target rq has tasks of equal or earlier deadline,
2324                          * retrying does not release any lock and is unlikely
2325                          * to yield a different result.
2326                          */
2327                         later_rq = NULL;
2328                         break;
2329                 }
2330
2331                 /* Retry if something changed. */
2332                 if (double_lock_balance(rq, later_rq)) {
2333                         if (unlikely(task_rq(task) != rq ||
2334                                      !cpumask_test_cpu(later_rq->cpu, &task->cpus_mask) ||
2335                                      task_on_cpu(rq, task) ||
2336                                      !dl_task(task) ||
2337                                      is_migration_disabled(task) ||
2338                                      !task_on_rq_queued(task))) {
2339                                 double_unlock_balance(rq, later_rq);
2340                                 later_rq = NULL;
2341                                 break;
2342                         }
2343                 }
2344
2345                 /*
2346                  * If the rq we found has no -deadline task, or
2347                  * its earliest one has a later deadline than our
2348                  * task, the rq is a good one.
2349                  */
2350                 if (dl_task_is_earliest_deadline(task, later_rq))
2351                         break;
2352
2353                 /* Otherwise we try again. */
2354                 double_unlock_balance(rq, later_rq);
2355                 later_rq = NULL;
2356         }
2357
2358         return later_rq;
2359 }
2360
2361 static struct task_struct *pick_next_pushable_dl_task(struct rq *rq)
2362 {
2363         struct task_struct *p;
2364
2365         if (!has_pushable_dl_tasks(rq))
2366                 return NULL;
2367
2368         p = __node_2_pdl(rb_first_cached(&rq->dl.pushable_dl_tasks_root));
2369
2370         WARN_ON_ONCE(rq->cpu != task_cpu(p));
2371         WARN_ON_ONCE(task_current(rq, p));
2372         WARN_ON_ONCE(p->nr_cpus_allowed <= 1);
2373
2374         WARN_ON_ONCE(!task_on_rq_queued(p));
2375         WARN_ON_ONCE(!dl_task(p));
2376
2377         return p;
2378 }
2379
2380 /*
2381  * See if the non running -deadline tasks on this rq
2382  * can be sent to some other CPU where they can preempt
2383  * and start executing.
2384  */
2385 static int push_dl_task(struct rq *rq)
2386 {
2387         struct task_struct *next_task;
2388         struct rq *later_rq;
2389         int ret = 0;
2390
2391         next_task = pick_next_pushable_dl_task(rq);
2392         if (!next_task)
2393                 return 0;
2394
2395 retry:
2396         /*
2397          * If next_task preempts rq->curr, and rq->curr
2398          * can move away, it makes sense to just reschedule
2399          * without going further in pushing next_task.
2400          */
2401         if (dl_task(rq->curr) &&
2402             dl_time_before(next_task->dl.deadline, rq->curr->dl.deadline) &&
2403             rq->curr->nr_cpus_allowed > 1) {
2404                 resched_curr(rq);
2405                 return 0;
2406         }
2407
2408         if (is_migration_disabled(next_task))
2409                 return 0;
2410
2411         if (WARN_ON(next_task == rq->curr))
2412                 return 0;
2413
2414         /* We might release rq lock */
2415         get_task_struct(next_task);
2416
2417         /* Will lock the rq it'll find */
2418         later_rq = find_lock_later_rq(next_task, rq);
2419         if (!later_rq) {
2420                 struct task_struct *task;
2421
2422                 /*
2423                  * We must check all this again, since
2424                  * find_lock_later_rq releases rq->lock and it is
2425                  * then possible that next_task has migrated.
2426                  */
2427                 task = pick_next_pushable_dl_task(rq);
2428                 if (task == next_task) {
2429                         /*
2430                          * The task is still there. We don't try
2431                          * again, some other CPU will pull it when ready.
2432                          */
2433                         goto out;
2434                 }
2435
2436                 if (!task)
2437                         /* No more tasks */
2438                         goto out;
2439
2440                 put_task_struct(next_task);
2441                 next_task = task;
2442                 goto retry;
2443         }
2444
2445         deactivate_task(rq, next_task, 0);
2446         set_task_cpu(next_task, later_rq->cpu);
2447         activate_task(later_rq, next_task, 0);
2448         ret = 1;
2449
2450         resched_curr(later_rq);
2451
2452         double_unlock_balance(rq, later_rq);
2453
2454 out:
2455         put_task_struct(next_task);
2456
2457         return ret;
2458 }
2459
2460 static void push_dl_tasks(struct rq *rq)
2461 {
2462         /* push_dl_task() will return true if it moved a -deadline task */
2463         while (push_dl_task(rq))
2464                 ;
2465 }
2466
2467 static void pull_dl_task(struct rq *this_rq)
2468 {
2469         int this_cpu = this_rq->cpu, cpu;
2470         struct task_struct *p, *push_task;
2471         bool resched = false;
2472         struct rq *src_rq;
2473         u64 dmin = LONG_MAX;
2474
2475         if (likely(!dl_overloaded(this_rq)))
2476                 return;
2477
2478         /*
2479          * Match the barrier from dl_set_overloaded; this guarantees that if we
2480          * see overloaded we must also see the dlo_mask bit.
2481          */
2482         smp_rmb();
2483
2484         for_each_cpu(cpu, this_rq->rd->dlo_mask) {
2485                 if (this_cpu == cpu)
2486                         continue;
2487
2488                 src_rq = cpu_rq(cpu);
2489
2490                 /*
2491                  * It looks racy, abd it is! However, as in sched_rt.c,
2492                  * we are fine with this.
2493                  */
2494                 if (this_rq->dl.dl_nr_running &&
2495                     dl_time_before(this_rq->dl.earliest_dl.curr,
2496                                    src_rq->dl.earliest_dl.next))
2497                         continue;
2498
2499                 /* Might drop this_rq->lock */
2500                 push_task = NULL;
2501                 double_lock_balance(this_rq, src_rq);
2502
2503                 /*
2504                  * If there are no more pullable tasks on the
2505                  * rq, we're done with it.
2506                  */
2507                 if (src_rq->dl.dl_nr_running <= 1)
2508                         goto skip;
2509
2510                 p = pick_earliest_pushable_dl_task(src_rq, this_cpu);
2511
2512                 /*
2513                  * We found a task to be pulled if:
2514                  *  - it preempts our current (if there's one),
2515                  *  - it will preempt the last one we pulled (if any).
2516                  */
2517                 if (p && dl_time_before(p->dl.deadline, dmin) &&
2518                     dl_task_is_earliest_deadline(p, this_rq)) {
2519                         WARN_ON(p == src_rq->curr);
2520                         WARN_ON(!task_on_rq_queued(p));
2521
2522                         /*
2523                          * Then we pull iff p has actually an earlier
2524                          * deadline than the current task of its runqueue.
2525                          */
2526                         if (dl_time_before(p->dl.deadline,
2527                                            src_rq->curr->dl.deadline))
2528                                 goto skip;
2529
2530                         if (is_migration_disabled(p)) {
2531                                 push_task = get_push_task(src_rq);
2532                         } else {
2533                                 deactivate_task(src_rq, p, 0);
2534                                 set_task_cpu(p, this_cpu);
2535                                 activate_task(this_rq, p, 0);
2536                                 dmin = p->dl.deadline;
2537                                 resched = true;
2538                         }
2539
2540                         /* Is there any other task even earlier? */
2541                 }
2542 skip:
2543                 double_unlock_balance(this_rq, src_rq);
2544
2545                 if (push_task) {
2546                         preempt_disable();
2547                         raw_spin_rq_unlock(this_rq);
2548                         stop_one_cpu_nowait(src_rq->cpu, push_cpu_stop,
2549                                             push_task, &src_rq->push_work);
2550                         preempt_enable();
2551                         raw_spin_rq_lock(this_rq);
2552                 }
2553         }
2554
2555         if (resched)
2556                 resched_curr(this_rq);
2557 }
2558
2559 /*
2560  * Since the task is not running and a reschedule is not going to happen
2561  * anytime soon on its runqueue, we try pushing it away now.
2562  */
2563 static void task_woken_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2564 {
2565         if (!task_on_cpu(rq, p) &&
2566             !test_tsk_need_resched(rq->curr) &&
2567             p->nr_cpus_allowed > 1 &&
2568             dl_task(rq->curr) &&
2569             (rq->curr->nr_cpus_allowed < 2 ||
2570              !dl_entity_preempt(&p->dl, &rq->curr->dl))) {
2571                 push_dl_tasks(rq);
2572         }
2573 }
2574
2575 static void set_cpus_allowed_dl(struct task_struct *p,
2576                                 struct affinity_context *ctx)
2577 {
2578         struct root_domain *src_rd;
2579         struct rq *rq;
2580
2581         WARN_ON_ONCE(!dl_task(p));
2582
2583         rq = task_rq(p);
2584         src_rd = rq->rd;
2585         /*
2586          * Migrating a SCHED_DEADLINE task between exclusive
2587          * cpusets (different root_domains) entails a bandwidth
2588          * update. We already made space for us in the destination
2589          * domain (see cpuset_can_attach()).
2590          */
2591         if (!cpumask_intersects(src_rd->span, ctx->new_mask)) {
2592                 struct dl_bw *src_dl_b;
2593
2594                 src_dl_b = dl_bw_of(cpu_of(rq));
2595                 /*
2596                  * We now free resources of the root_domain we are migrating
2597                  * off. In the worst case, sched_setattr() may temporary fail
2598                  * until we complete the update.
2599                  */
2600                 raw_spin_lock(&src_dl_b->lock);
2601                 __dl_sub(src_dl_b, p->dl.dl_bw, dl_bw_cpus(task_cpu(p)));
2602                 raw_spin_unlock(&src_dl_b->lock);
2603         }
2604
2605         set_cpus_allowed_common(p, ctx);
2606 }
2607
2608 /* Assumes rq->lock is held */
2609 static void rq_online_dl(struct rq *rq)
2610 {
2611         if (rq->dl.overloaded)
2612                 dl_set_overload(rq);
2613
2614         cpudl_set_freecpu(&rq->rd->cpudl, rq->cpu);
2615         if (rq->dl.dl_nr_running > 0)
2616                 cpudl_set(&rq->rd->cpudl, rq->cpu, rq->dl.earliest_dl.curr);
2617 }
2618
2619 /* Assumes rq->lock is held */
2620 static void rq_offline_dl(struct rq *rq)
2621 {
2622         if (rq->dl.overloaded)
2623                 dl_clear_overload(rq);
2624
2625         cpudl_clear(&rq->rd->cpudl, rq->cpu);
2626         cpudl_clear_freecpu(&rq->rd->cpudl, rq->cpu);
2627 }
2628
2629 void __init init_sched_dl_class(void)
2630 {
2631         unsigned int i;
2632
2633         for_each_possible_cpu(i)
2634                 zalloc_cpumask_var_node(&per_cpu(local_cpu_mask_dl, i),
2635                                         GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
2636 }
2637
2638 void dl_add_task_root_domain(struct task_struct *p)
2639 {
2640         struct rq_flags rf;
2641         struct rq *rq;
2642         struct dl_bw *dl_b;
2643
2644         raw_spin_lock_irqsave(&p->pi_lock, rf.flags);
2645         if (!dl_task(p)) {
2646                 raw_spin_unlock_irqrestore(&p->pi_lock, rf.flags);
2647                 return;
2648         }
2649
2650         rq = __task_rq_lock(p, &rf);
2651
2652         dl_b = &rq->rd->dl_bw;
2653         raw_spin_lock(&dl_b->lock);
2654
2655         __dl_add(dl_b, p->dl.dl_bw, cpumask_weight(rq->rd->span));
2656
2657         raw_spin_unlock(&dl_b->lock);
2658
2659         task_rq_unlock(rq, p, &rf);
2660 }
2661
2662 void dl_clear_root_domain(struct root_domain *rd)
2663 {
2664         unsigned long flags;
2665
2666         raw_spin_lock_irqsave(&rd->dl_bw.lock, flags);
2667         rd->dl_bw.total_bw = 0;
2668         raw_spin_unlock_irqrestore(&rd->dl_bw.lock, flags);
2669 }
2670
2671 #endif /* CONFIG_SMP */
2672
2673 static void switched_from_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2674 {
2675         /*
2676          * task_non_contending() can start the "inactive timer" (if the 0-lag
2677          * time is in the future). If the task switches back to dl before
2678          * the "inactive timer" fires, it can continue to consume its current
2679          * runtime using its current deadline. If it stays outside of
2680          * SCHED_DEADLINE until the 0-lag time passes, inactive_task_timer()
2681          * will reset the task parameters.
2682          */
2683         if (task_on_rq_queued(p) && p->dl.dl_runtime)
2684                 task_non_contending(&p->dl);
2685
2686         /*
2687          * In case a task is setscheduled out from SCHED_DEADLINE we need to
2688          * keep track of that on its cpuset (for correct bandwidth tracking).
2689          */
2690         dec_dl_tasks_cs(p);
2691
2692         if (!task_on_rq_queued(p)) {
2693                 /*
2694                  * Inactive timer is armed. However, p is leaving DEADLINE and
2695                  * might migrate away from this rq while continuing to run on
2696                  * some other class. We need to remove its contribution from
2697                  * this rq running_bw now, or sub_rq_bw (below) will complain.
2698                  */
2699                 if (p->dl.dl_non_contending)
2700                         sub_running_bw(&p->dl, &rq->dl);
2701                 sub_rq_bw(&p->dl, &rq->dl);
2702         }
2703
2704         /*
2705          * We cannot use inactive_task_timer() to invoke sub_running_bw()
2706          * at the 0-lag time, because the task could have been migrated
2707          * while SCHED_OTHER in the meanwhile.
2708          */
2709         if (p->dl.dl_non_contending)
2710                 p->dl.dl_non_contending = 0;
2711
2712         /*
2713          * Since this might be the only -deadline task on the rq,
2714          * this is the right place to try to pull some other one
2715          * from an overloaded CPU, if any.
2716          */
2717         if (!task_on_rq_queued(p) || rq->dl.dl_nr_running)
2718                 return;
2719
2720         deadline_queue_pull_task(rq);
2721 }
2722
2723 /*
2724  * When switching to -deadline, we may overload the rq, then
2725  * we try to push someone off, if possible.
2726  */
2727 static void switched_to_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2728 {
2729         if (hrtimer_try_to_cancel(&p->dl.inactive_timer) == 1)
2730                 put_task_struct(p);
2731
2732         /*
2733          * In case a task is setscheduled to SCHED_DEADLINE we need to keep
2734          * track of that on its cpuset (for correct bandwidth tracking).
2735          */
2736         inc_dl_tasks_cs(p);
2737
2738         /* If p is not queued we will update its parameters at next wakeup. */
2739         if (!task_on_rq_queued(p)) {
2740                 add_rq_bw(&p->dl, &rq->dl);
2741
2742                 return;
2743         }
2744
2745         if (rq->curr != p) {
2746 #ifdef CONFIG_SMP
2747                 if (p->nr_cpus_allowed > 1 && rq->dl.overloaded)
2748                         deadline_queue_push_tasks(rq);
2749 #endif
2750                 if (dl_task(rq->curr))
2751                         wakeup_preempt_dl(rq, p, 0);
2752                 else
2753                         resched_curr(rq);
2754         } else {
2755                 update_dl_rq_load_avg(rq_clock_pelt(rq), rq, 0);
2756         }
2757 }
2758
2759 /*
2760  * If the scheduling parameters of a -deadline task changed,
2761  * a push or pull operation might be needed.
2762  */
2763 static void prio_changed_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p,
2764                             int oldprio)
2765 {
2766         if (!task_on_rq_queued(p))
2767                 return;
2768
2769 #ifdef CONFIG_SMP
2770         /*
2771          * This might be too much, but unfortunately
2772          * we don't have the old deadline value, and
2773          * we can't argue if the task is increasing
2774          * or lowering its prio, so...
2775          */
2776         if (!rq->dl.overloaded)
2777                 deadline_queue_pull_task(rq);
2778
2779         if (task_current(rq, p)) {
2780                 /*
2781                  * If we now have a earlier deadline task than p,
2782                  * then reschedule, provided p is still on this
2783                  * runqueue.
2784                  */
2785                 if (dl_time_before(rq->dl.earliest_dl.curr, p->dl.deadline))
2786                         resched_curr(rq);
2787         } else {
2788                 /*
2789                  * Current may not be deadline in case p was throttled but we
2790                  * have just replenished it (e.g. rt_mutex_setprio()).
2791                  *
2792                  * Otherwise, if p was given an earlier deadline, reschedule.
2793                  */
2794                 if (!dl_task(rq->curr) ||
2795                     dl_time_before(p->dl.deadline, rq->curr->dl.deadline))
2796                         resched_curr(rq);
2797         }
2798 #else
2799         /*
2800          * We don't know if p has a earlier or later deadline, so let's blindly
2801          * set a (maybe not needed) rescheduling point.
2802          */
2803         resched_curr(rq);
2804 #endif
2805 }
2806
2807 #ifdef CONFIG_SCHED_CORE
2808 static int task_is_throttled_dl(struct task_struct *p, int cpu)
2809 {
2810         return p->dl.dl_throttled;
2811 }
2812 #endif
2813
2814 DEFINE_SCHED_CLASS(dl) = {
2815
2816         .enqueue_task           = enqueue_task_dl,
2817         .dequeue_task           = dequeue_task_dl,
2818         .yield_task             = yield_task_dl,
2819
2820         .wakeup_preempt         = wakeup_preempt_dl,
2821
2822         .pick_next_task         = pick_next_task_dl,
2823         .put_prev_task          = put_prev_task_dl,
2824         .set_next_task          = set_next_task_dl,
2825
2826 #ifdef CONFIG_SMP
2827         .balance                = balance_dl,
2828         .pick_task              = pick_task_dl,
2829         .select_task_rq         = select_task_rq_dl,
2830         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_dl,
2831         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_dl,
2832         .rq_online              = rq_online_dl,
2833         .rq_offline             = rq_offline_dl,
2834         .task_woken             = task_woken_dl,
2835         .find_lock_rq           = find_lock_later_rq,
2836 #endif
2837
2838         .task_tick              = task_tick_dl,
2839         .task_fork              = task_fork_dl,
2840
2841         .prio_changed           = prio_changed_dl,
2842         .switched_from          = switched_from_dl,
2843         .switched_to            = switched_to_dl,
2844
2845         .update_curr            = update_curr_dl,
2846 #ifdef CONFIG_SCHED_CORE
2847         .task_is_throttled      = task_is_throttled_dl,
2848 #endif
2849 };
2850
2851 /* Used for dl_bw check and update, used under sched_rt_handler()::mutex */
2852 static u64 dl_generation;
2853
2854 int sched_dl_global_validate(void)
2855 {
2856         u64 runtime = global_rt_runtime();
2857         u64 period = global_rt_period();
2858         u64 new_bw = to_ratio(period, runtime);
2859         u64 gen = ++dl_generation;
2860         struct dl_bw *dl_b;
2861         int cpu, cpus, ret = 0;
2862         unsigned long flags;
2863
2864         /*
2865          * Here we want to check the bandwidth not being set to some
2866          * value smaller than the currently allocated bandwidth in
2867          * any of the root_domains.
2868          */
2869         for_each_possible_cpu(cpu) {
2870                 rcu_read_lock_sched();
2871
2872                 if (dl_bw_visited(cpu, gen))
2873                         goto next;
2874
2875                 dl_b = dl_bw_of(cpu);
2876                 cpus = dl_bw_cpus(cpu);
2877
2878                 raw_spin_lock_irqsave(&dl_b->lock, flags);
2879                 if (new_bw * cpus < dl_b->total_bw)
2880                         ret = -EBUSY;
2881                 raw_spin_unlock_irqrestore(&dl_b->lock, flags);
2882
2883 next:
2884                 rcu_read_unlock_sched();
2885
2886                 if (ret)
2887                         break;
2888         }
2889
2890         return ret;
2891 }
2892
2893 static void init_dl_rq_bw_ratio(struct dl_rq *dl_rq)
2894 {
2895         if (global_rt_runtime() == RUNTIME_INF) {
2896                 dl_rq->bw_ratio = 1 << RATIO_SHIFT;
2897                 dl_rq->max_bw = dl_rq->extra_bw = 1 << BW_SHIFT;
2898         } else {
2899                 dl_rq->bw_ratio = to_ratio(global_rt_runtime(),
2900                           global_rt_period()) >> (BW_SHIFT - RATIO_SHIFT);
2901                 dl_rq->max_bw = dl_rq->extra_bw =
2902                         to_ratio(global_rt_period(), global_rt_runtime());
2903         }
2904 }
2905
2906 void sched_dl_do_global(void)
2907 {
2908         u64 new_bw = -1;
2909         u64 gen = ++dl_generation;
2910         struct dl_bw *dl_b;
2911         int cpu;
2912         unsigned long flags;
2913
2914         if (global_rt_runtime() != RUNTIME_INF)
2915                 new_bw = to_ratio(global_rt_period(), global_rt_runtime());
2916
2917         for_each_possible_cpu(cpu) {
2918                 rcu_read_lock_sched();
2919
2920                 if (dl_bw_visited(cpu, gen)) {
2921                         rcu_read_unlock_sched();
2922                         continue;
2923                 }
2924
2925                 dl_b = dl_bw_of(cpu);
2926
2927                 raw_spin_lock_irqsave(&dl_b->lock, flags);
2928                 dl_b->bw = new_bw;
2929                 raw_spin_unlock_irqrestore(&dl_b->lock, flags);
2930
2931                 rcu_read_unlock_sched();
2932                 init_dl_rq_bw_ratio(&cpu_rq(cpu)->dl);
2933         }
2934 }
2935
2936 /*
2937  * We must be sure that accepting a new task (or allowing changing the
2938  * parameters of an existing one) is consistent with the bandwidth
2939  * constraints. If yes, this function also accordingly updates the currently
2940  * allocated bandwidth to reflect the new situation.
2941  *
2942  * This function is called while holding p's rq->lock.
2943  */
2944 int sched_dl_overflow(struct task_struct *p, int policy,
2945                       const struct sched_attr *attr)
2946 {
2947         u64 period = attr->sched_period ?: attr->sched_deadline;
2948         u64 runtime = attr->sched_runtime;
2949         u64 new_bw = dl_policy(policy) ? to_ratio(period, runtime) : 0;
2950         int cpus, err = -1, cpu = task_cpu(p);
2951         struct dl_bw *dl_b = dl_bw_of(cpu);
2952         unsigned long cap;
2953
2954         if (attr->sched_flags & SCHED_FLAG_SUGOV)
2955                 return 0;
2956
2957         /* !deadline task may carry old deadline bandwidth */
2958         if (new_bw == p->dl.dl_bw && task_has_dl_policy(p))
2959                 return 0;
2960
2961         /*
2962          * Either if a task, enters, leave, or stays -deadline but changes
2963          * its parameters, we may need to update accordingly the total
2964          * allocated bandwidth of the container.
2965          */
2966         raw_spin_lock(&dl_b->lock);
2967         cpus = dl_bw_cpus(cpu);
2968         cap = dl_bw_capacity(cpu);
2969
2970         if (dl_policy(policy) && !task_has_dl_policy(p) &&
2971             !__dl_overflow(dl_b, cap, 0, new_bw)) {
2972                 if (hrtimer_active(&p->dl.inactive_timer))
2973                         __dl_sub(dl_b, p->dl.dl_bw, cpus);
2974                 __dl_add(dl_b, new_bw, cpus);
2975                 err = 0;
2976         } else if (dl_policy(policy) && task_has_dl_policy(p) &&
2977                    !__dl_overflow(dl_b, cap, p->dl.dl_bw, new_bw)) {
2978                 /*
2979                  * XXX this is slightly incorrect: when the task
2980                  * utilization decreases, we should delay the total
2981                  * utilization change until the task's 0-lag point.
2982                  * But this would require to set the task's "inactive
2983                  * timer" when the task is not inactive.
2984                  */
2985                 __dl_sub(dl_b, p->dl.dl_bw, cpus);
2986                 __dl_add(dl_b, new_bw, cpus);
2987                 dl_change_utilization(p, new_bw);
2988                 err = 0;
2989         } else if (!dl_policy(policy) && task_has_dl_policy(p)) {
2990                 /*
2991                  * Do not decrease the total deadline utilization here,
2992                  * switched_from_dl() will take care to do it at the correct
2993                  * (0-lag) time.
2994                  */
2995                 err = 0;
2996         }
2997         raw_spin_unlock(&dl_b->lock);
2998
2999         return err;
3000 }
3001
3002 /*
3003  * This function initializes the sched_dl_entity of a newly becoming
3004  * SCHED_DEADLINE task.
3005  *
3006  * Only the static values are considered here, the actual runtime and the
3007  * absolute deadline will be properly calculated when the task is enqueued
3008  * for the first time with its new policy.
3009  */
3010 void __setparam_dl(struct task_struct *p, const struct sched_attr *attr)
3011 {
3012         struct sched_dl_entity *dl_se = &p->dl;
3013
3014         dl_se->dl_runtime = attr->sched_runtime;
3015         dl_se->dl_deadline = attr->sched_deadline;
3016         dl_se->dl_period = attr->sched_period ?: dl_se->dl_deadline;
3017         dl_se->flags = attr->sched_flags & SCHED_DL_FLAGS;
3018         dl_se->dl_bw = to_ratio(dl_se->dl_period, dl_se->dl_runtime);
3019         dl_se->dl_density = to_ratio(dl_se->dl_deadline, dl_se->dl_runtime);
3020 }
3021
3022 void __getparam_dl(struct task_struct *p, struct sched_attr *attr)
3023 {
3024         struct sched_dl_entity *dl_se = &p->dl;
3025
3026         attr->sched_priority = p->rt_priority;
3027         attr->sched_runtime = dl_se->dl_runtime;
3028         attr->sched_deadline = dl_se->dl_deadline;
3029         attr->sched_period = dl_se->dl_period;
3030         attr->sched_flags &= ~SCHED_DL_FLAGS;
3031         attr->sched_flags |= dl_se->flags;
3032 }
3033
3034 /*
3035  * This function validates the new parameters of a -deadline task.
3036  * We ask for the deadline not being zero, and greater or equal
3037  * than the runtime, as well as the period of being zero or
3038  * greater than deadline. Furthermore, we have to be sure that
3039  * user parameters are above the internal resolution of 1us (we
3040  * check sched_runtime only since it is always the smaller one) and
3041  * below 2^63 ns (we have to check both sched_deadline and
3042  * sched_period, as the latter can be zero).
3043  */
3044 bool __checkparam_dl(const struct sched_attr *attr)
3045 {
3046         u64 period, max, min;
3047
3048         /* special dl tasks don't actually use any parameter */
3049         if (attr->sched_flags & SCHED_FLAG_SUGOV)
3050                 return true;
3051
3052         /* deadline != 0 */
3053         if (attr->sched_deadline == 0)
3054                 return false;
3055
3056         /*
3057          * Since we truncate DL_SCALE bits, make sure we're at least
3058          * that big.
3059          */
3060         if (attr->sched_runtime < (1ULL << DL_SCALE))
3061                 return false;
3062
3063         /*
3064          * Since we use the MSB for wrap-around and sign issues, make
3065          * sure it's not set (mind that period can be equal to zero).
3066          */
3067         if (attr->sched_deadline & (1ULL << 63) ||
3068             attr->sched_period & (1ULL << 63))
3069                 return false;
3070
3071         period = attr->sched_period;
3072         if (!period)
3073                 period = attr->sched_deadline;
3074
3075         /* runtime <= deadline <= period (if period != 0) */
3076         if (period < attr->sched_deadline ||
3077             attr->sched_deadline < attr->sched_runtime)
3078                 return false;
3079
3080         max = (u64)READ_ONCE(sysctl_sched_dl_period_max) * NSEC_PER_USEC;
3081         min = (u64)READ_ONCE(sysctl_sched_dl_period_min) * NSEC_PER_USEC;
3082
3083         if (period < min || period > max)
3084                 return false;
3085
3086         return true;
3087 }
3088
3089 /*
3090  * This function clears the sched_dl_entity static params.
3091  */
3092 static void __dl_clear_params(struct sched_dl_entity *dl_se)
3093 {
3094         dl_se->dl_runtime               = 0;
3095         dl_se->dl_deadline              = 0;
3096         dl_se->dl_period                = 0;
3097         dl_se->flags                    = 0;
3098         dl_se->dl_bw                    = 0;
3099         dl_se->dl_density               = 0;
3100
3101         dl_se->dl_throttled             = 0;
3102         dl_se->dl_yielded               = 0;
3103         dl_se->dl_non_contending        = 0;
3104         dl_se->dl_overrun               = 0;
3105         dl_se->dl_server                = 0;
3106
3107 #ifdef CONFIG_RT_MUTEXES
3108         dl_se->pi_se                    = dl_se;
3109 #endif
3110 }
3111
3112 void init_dl_entity(struct sched_dl_entity *dl_se)
3113 {
3114         RB_CLEAR_NODE(&dl_se->rb_node);
3115         init_dl_task_timer(dl_se);
3116         init_dl_inactive_task_timer(dl_se);
3117         __dl_clear_params(dl_se);
3118 }
3119
3120 bool dl_param_changed(struct task_struct *p, const struct sched_attr *attr)
3121 {
3122         struct sched_dl_entity *dl_se = &p->dl;
3123
3124         if (dl_se->dl_runtime != attr->sched_runtime ||
3125             dl_se->dl_deadline != attr->sched_deadline ||
3126             dl_se->dl_period != attr->sched_period ||
3127             dl_se->flags != (attr->sched_flags & SCHED_DL_FLAGS))
3128                 return true;
3129
3130         return false;
3131 }
3132
3133 #ifdef CONFIG_SMP
3134 int dl_cpuset_cpumask_can_shrink(const struct cpumask *cur,
3135                                  const struct cpumask *trial)
3136 {
3137         unsigned long flags, cap;
3138         struct dl_bw *cur_dl_b;
3139         int ret = 1;
3140
3141         rcu_read_lock_sched();
3142         cur_dl_b = dl_bw_of(cpumask_any(cur));
3143         cap = __dl_bw_capacity(trial);
3144         raw_spin_lock_irqsave(&cur_dl_b->lock, flags);
3145         if (__dl_overflow(cur_dl_b, cap, 0, 0))
3146                 ret = 0;
3147         raw_spin_unlock_irqrestore(&cur_dl_b->lock, flags);
3148         rcu_read_unlock_sched();
3149
3150         return ret;
3151 }
3152
3153 enum dl_bw_request {
3154         dl_bw_req_check_overflow = 0,
3155         dl_bw_req_alloc,
3156         dl_bw_req_free
3157 };
3158
3159 static int dl_bw_manage(enum dl_bw_request req, int cpu, u64 dl_bw)
3160 {
3161         unsigned long flags;
3162         struct dl_bw *dl_b;
3163         bool overflow = 0;
3164
3165         rcu_read_lock_sched();
3166         dl_b = dl_bw_of(cpu);
3167         raw_spin_lock_irqsave(&dl_b->lock, flags);
3168
3169         if (req == dl_bw_req_free) {
3170                 __dl_sub(dl_b, dl_bw, dl_bw_cpus(cpu));
3171         } else {
3172                 unsigned long cap = dl_bw_capacity(cpu);
3173
3174                 overflow = __dl_overflow(dl_b, cap, 0, dl_bw);
3175
3176                 if (req == dl_bw_req_alloc && !overflow) {
3177                         /*
3178                          * We reserve space in the destination
3179                          * root_domain, as we can't fail after this point.
3180                          * We will free resources in the source root_domain
3181                          * later on (see set_cpus_allowed_dl()).
3182                          */
3183                         __dl_add(dl_b, dl_bw, dl_bw_cpus(cpu));
3184                 }
3185         }
3186
3187         raw_spin_unlock_irqrestore(&dl_b->lock, flags);
3188         rcu_read_unlock_sched();
3189
3190         return overflow ? -EBUSY : 0;
3191 }
3192
3193 int dl_bw_check_overflow(int cpu)
3194 {
3195         return dl_bw_manage(dl_bw_req_check_overflow, cpu, 0);
3196 }
3197
3198 int dl_bw_alloc(int cpu, u64 dl_bw)
3199 {
3200         return dl_bw_manage(dl_bw_req_alloc, cpu, dl_bw);
3201 }
3202
3203 void dl_bw_free(int cpu, u64 dl_bw)
3204 {
3205         dl_bw_manage(dl_bw_req_free, cpu, dl_bw);
3206 }
3207 #endif
3208
3209 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
3210 void print_dl_stats(struct seq_file *m, int cpu)
3211 {
3212         print_dl_rq(m, cpu, &cpu_rq(cpu)->dl);
3213 }
3214 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */