Merge tag 'block-6.1-2022-10-20' of git://git.kernel.dk/linux
[linux-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 /*
20  * Default limits for DL period; on the top end we guard against small util
21  * tasks still getting ridiculously long effective runtimes, on the bottom end we
22  * guard against timer DoS.
23  */
24 static unsigned int sysctl_sched_dl_period_max = 1 << 22; /* ~4 seconds */
25 static unsigned int sysctl_sched_dl_period_min = 100;     /* 100 us */
26 #ifdef CONFIG_SYSCTL
27 static struct ctl_table sched_dl_sysctls[] = {
28         {
29                 .procname       = "sched_deadline_period_max_us",
30                 .data           = &sysctl_sched_dl_period_max,
31                 .maxlen         = sizeof(unsigned int),
32                 .mode           = 0644,
33                 .proc_handler   = proc_douintvec_minmax,
34                 .extra1         = (void *)&sysctl_sched_dl_period_min,
35         },
36         {
37                 .procname       = "sched_deadline_period_min_us",
38                 .data           = &sysctl_sched_dl_period_min,
39                 .maxlen         = sizeof(unsigned int),
40                 .mode           = 0644,
41                 .proc_handler   = proc_douintvec_minmax,
42                 .extra2         = (void *)&sysctl_sched_dl_period_max,
43         },
44         {}
45 };
46
47 static int __init sched_dl_sysctl_init(void)
48 {
49         register_sysctl_init("kernel", sched_dl_sysctls);
50         return 0;
51 }
52 late_initcall(sched_dl_sysctl_init);
53 #endif
54
55 static inline struct task_struct *dl_task_of(struct sched_dl_entity *dl_se)
56 {
57         return container_of(dl_se, struct task_struct, dl);
58 }
59
60 static inline struct rq *rq_of_dl_rq(struct dl_rq *dl_rq)
61 {
62         return container_of(dl_rq, struct rq, dl);
63 }
64
65 static inline struct dl_rq *dl_rq_of_se(struct sched_dl_entity *dl_se)
66 {
67         struct task_struct *p = dl_task_of(dl_se);
68         struct rq *rq = task_rq(p);
69
70         return &rq->dl;
71 }
72
73 static inline int on_dl_rq(struct sched_dl_entity *dl_se)
74 {
75         return !RB_EMPTY_NODE(&dl_se->rb_node);
76 }
77
78 #ifdef CONFIG_RT_MUTEXES
79 static inline struct sched_dl_entity *pi_of(struct sched_dl_entity *dl_se)
80 {
81         return dl_se->pi_se;
82 }
83
84 static inline bool is_dl_boosted(struct sched_dl_entity *dl_se)
85 {
86         return pi_of(dl_se) != dl_se;
87 }
88 #else
89 static inline struct sched_dl_entity *pi_of(struct sched_dl_entity *dl_se)
90 {
91         return dl_se;
92 }
93
94 static inline bool is_dl_boosted(struct sched_dl_entity *dl_se)
95 {
96         return false;
97 }
98 #endif
99
100 #ifdef CONFIG_SMP
101 static inline struct dl_bw *dl_bw_of(int i)
102 {
103         RCU_LOCKDEP_WARN(!rcu_read_lock_sched_held(),
104                          "sched RCU must be held");
105         return &cpu_rq(i)->rd->dl_bw;
106 }
107
108 static inline int dl_bw_cpus(int i)
109 {
110         struct root_domain *rd = cpu_rq(i)->rd;
111         int cpus;
112
113         RCU_LOCKDEP_WARN(!rcu_read_lock_sched_held(),
114                          "sched RCU must be held");
115
116         if (cpumask_subset(rd->span, cpu_active_mask))
117                 return cpumask_weight(rd->span);
118
119         cpus = 0;
120
121         for_each_cpu_and(i, rd->span, cpu_active_mask)
122                 cpus++;
123
124         return cpus;
125 }
126
127 static inline unsigned long __dl_bw_capacity(const struct cpumask *mask)
128 {
129         unsigned long cap = 0;
130         int i;
131
132         for_each_cpu_and(i, mask, cpu_active_mask)
133                 cap += capacity_orig_of(i);
134
135         return cap;
136 }
137
138 /*
139  * XXX Fix: If 'rq->rd == def_root_domain' perform AC against capacity
140  * of the CPU the task is running on rather rd's \Sum CPU capacity.
141  */
142 static inline unsigned long dl_bw_capacity(int i)
143 {
144         if (!sched_asym_cpucap_active() &&
145             capacity_orig_of(i) == SCHED_CAPACITY_SCALE) {
146                 return dl_bw_cpus(i) << SCHED_CAPACITY_SHIFT;
147         } else {
148                 RCU_LOCKDEP_WARN(!rcu_read_lock_sched_held(),
149                                  "sched RCU must be held");
150
151                 return __dl_bw_capacity(cpu_rq(i)->rd->span);
152         }
153 }
154
155 static inline bool dl_bw_visited(int cpu, u64 gen)
156 {
157         struct root_domain *rd = cpu_rq(cpu)->rd;
158
159         if (rd->visit_gen == gen)
160                 return true;
161
162         rd->visit_gen = gen;
163         return false;
164 }
165
166 static inline
167 void __dl_update(struct dl_bw *dl_b, s64 bw)
168 {
169         struct root_domain *rd = container_of(dl_b, struct root_domain, dl_bw);
170         int i;
171
172         RCU_LOCKDEP_WARN(!rcu_read_lock_sched_held(),
173                          "sched RCU must be held");
174         for_each_cpu_and(i, rd->span, cpu_active_mask) {
175                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
176
177                 rq->dl.extra_bw += bw;
178         }
179 }
180 #else
181 static inline struct dl_bw *dl_bw_of(int i)
182 {
183         return &cpu_rq(i)->dl.dl_bw;
184 }
185
186 static inline int dl_bw_cpus(int i)
187 {
188         return 1;
189 }
190
191 static inline unsigned long dl_bw_capacity(int i)
192 {
193         return SCHED_CAPACITY_SCALE;
194 }
195
196 static inline bool dl_bw_visited(int cpu, u64 gen)
197 {
198         return false;
199 }
200
201 static inline
202 void __dl_update(struct dl_bw *dl_b, s64 bw)
203 {
204         struct dl_rq *dl = container_of(dl_b, struct dl_rq, dl_bw);
205
206         dl->extra_bw += bw;
207 }
208 #endif
209
210 static inline
211 void __dl_sub(struct dl_bw *dl_b, u64 tsk_bw, int cpus)
212 {
213         dl_b->total_bw -= tsk_bw;
214         __dl_update(dl_b, (s32)tsk_bw / cpus);
215 }
216
217 static inline
218 void __dl_add(struct dl_bw *dl_b, u64 tsk_bw, int cpus)
219 {
220         dl_b->total_bw += tsk_bw;
221         __dl_update(dl_b, -((s32)tsk_bw / cpus));
222 }
223
224 static inline bool
225 __dl_overflow(struct dl_bw *dl_b, unsigned long cap, u64 old_bw, u64 new_bw)
226 {
227         return dl_b->bw != -1 &&
228                cap_scale(dl_b->bw, cap) < dl_b->total_bw - old_bw + new_bw;
229 }
230
231 static inline
232 void __add_running_bw(u64 dl_bw, struct dl_rq *dl_rq)
233 {
234         u64 old = dl_rq->running_bw;
235
236         lockdep_assert_rq_held(rq_of_dl_rq(dl_rq));
237         dl_rq->running_bw += dl_bw;
238         SCHED_WARN_ON(dl_rq->running_bw < old); /* overflow */
239         SCHED_WARN_ON(dl_rq->running_bw > dl_rq->this_bw);
240         /* kick cpufreq (see the comment in kernel/sched/sched.h). */
241         cpufreq_update_util(rq_of_dl_rq(dl_rq), 0);
242 }
243
244 static inline
245 void __sub_running_bw(u64 dl_bw, struct dl_rq *dl_rq)
246 {
247         u64 old = dl_rq->running_bw;
248
249         lockdep_assert_rq_held(rq_of_dl_rq(dl_rq));
250         dl_rq->running_bw -= dl_bw;
251         SCHED_WARN_ON(dl_rq->running_bw > old); /* underflow */
252         if (dl_rq->running_bw > old)
253                 dl_rq->running_bw = 0;
254         /* kick cpufreq (see the comment in kernel/sched/sched.h). */
255         cpufreq_update_util(rq_of_dl_rq(dl_rq), 0);
256 }
257
258 static inline
259 void __add_rq_bw(u64 dl_bw, struct dl_rq *dl_rq)
260 {
261         u64 old = dl_rq->this_bw;
262
263         lockdep_assert_rq_held(rq_of_dl_rq(dl_rq));
264         dl_rq->this_bw += dl_bw;
265         SCHED_WARN_ON(dl_rq->this_bw < old); /* overflow */
266 }
267
268 static inline
269 void __sub_rq_bw(u64 dl_bw, struct dl_rq *dl_rq)
270 {
271         u64 old = dl_rq->this_bw;
272
273         lockdep_assert_rq_held(rq_of_dl_rq(dl_rq));
274         dl_rq->this_bw -= dl_bw;
275         SCHED_WARN_ON(dl_rq->this_bw > old); /* underflow */
276         if (dl_rq->this_bw > old)
277                 dl_rq->this_bw = 0;
278         SCHED_WARN_ON(dl_rq->running_bw > dl_rq->this_bw);
279 }
280
281 static inline
282 void add_rq_bw(struct sched_dl_entity *dl_se, struct dl_rq *dl_rq)
283 {
284         if (!dl_entity_is_special(dl_se))
285                 __add_rq_bw(dl_se->dl_bw, dl_rq);
286 }
287
288 static inline
289 void sub_rq_bw(struct sched_dl_entity *dl_se, struct dl_rq *dl_rq)
290 {
291         if (!dl_entity_is_special(dl_se))
292                 __sub_rq_bw(dl_se->dl_bw, dl_rq);
293 }
294
295 static inline
296 void add_running_bw(struct sched_dl_entity *dl_se, struct dl_rq *dl_rq)
297 {
298         if (!dl_entity_is_special(dl_se))
299                 __add_running_bw(dl_se->dl_bw, dl_rq);
300 }
301
302 static inline
303 void sub_running_bw(struct sched_dl_entity *dl_se, struct dl_rq *dl_rq)
304 {
305         if (!dl_entity_is_special(dl_se))
306                 __sub_running_bw(dl_se->dl_bw, dl_rq);
307 }
308
309 static void dl_change_utilization(struct task_struct *p, u64 new_bw)
310 {
311         struct rq *rq;
312
313         WARN_ON_ONCE(p->dl.flags & SCHED_FLAG_SUGOV);
314
315         if (task_on_rq_queued(p))
316                 return;
317
318         rq = task_rq(p);
319         if (p->dl.dl_non_contending) {
320                 sub_running_bw(&p->dl, &rq->dl);
321                 p->dl.dl_non_contending = 0;
322                 /*
323                  * If the timer handler is currently running and the
324                  * timer cannot be canceled, inactive_task_timer()
325                  * will see that dl_not_contending is not set, and
326                  * will not touch the rq's active utilization,
327                  * so we are still safe.
328                  */
329                 if (hrtimer_try_to_cancel(&p->dl.inactive_timer) == 1)
330                         put_task_struct(p);
331         }
332         __sub_rq_bw(p->dl.dl_bw, &rq->dl);
333         __add_rq_bw(new_bw, &rq->dl);
334 }
335
336 /*
337  * The utilization of a task cannot be immediately removed from
338  * the rq active utilization (running_bw) when the task blocks.
339  * Instead, we have to wait for the so called "0-lag time".
340  *
341  * If a task blocks before the "0-lag time", a timer (the inactive
342  * timer) is armed, and running_bw is decreased when the timer
343  * fires.
344  *
345  * If the task wakes up again before the inactive timer fires,
346  * the timer is canceled, whereas if the task wakes up after the
347  * inactive timer fired (and running_bw has been decreased) the
348  * task's utilization has to be added to running_bw again.
349  * A flag in the deadline scheduling entity (dl_non_contending)
350  * is used to avoid race conditions between the inactive timer handler
351  * and task wakeups.
352  *
353  * The following diagram shows how running_bw is updated. A task is
354  * "ACTIVE" when its utilization contributes to running_bw; an
355  * "ACTIVE contending" task is in the TASK_RUNNING state, while an
356  * "ACTIVE non contending" task is a blocked task for which the "0-lag time"
357  * has not passed yet. An "INACTIVE" task is a task for which the "0-lag"
358  * time already passed, which does not contribute to running_bw anymore.
359  *                              +------------------+
360  *             wakeup           |    ACTIVE        |
361  *          +------------------>+   contending     |
362  *          | add_running_bw    |                  |
363  *          |                   +----+------+------+
364  *          |                        |      ^
365  *          |                dequeue |      |
366  * +--------+-------+                |      |
367  * |                |   t >= 0-lag   |      | wakeup
368  * |    INACTIVE    |<---------------+      |
369  * |                | sub_running_bw |      |
370  * +--------+-------+                |      |
371  *          ^                        |      |
372  *          |              t < 0-lag |      |
373  *          |                        |      |
374  *          |                        V      |
375  *          |                   +----+------+------+
376  *          | sub_running_bw    |    ACTIVE        |
377  *          +-------------------+                  |
378  *            inactive timer    |  non contending  |
379  *            fired             +------------------+
380  *
381  * The task_non_contending() function is invoked when a task
382  * blocks, and checks if the 0-lag time already passed or
383  * not (in the first case, it directly updates running_bw;
384  * in the second case, it arms the inactive timer).
385  *
386  * The task_contending() function is invoked when a task wakes
387  * up, and checks if the task is still in the "ACTIVE non contending"
388  * state or not (in the second case, it updates running_bw).
389  */
390 static void task_non_contending(struct task_struct *p)
391 {
392         struct sched_dl_entity *dl_se = &p->dl;
393         struct hrtimer *timer = &dl_se->inactive_timer;
394         struct dl_rq *dl_rq = dl_rq_of_se(dl_se);
395         struct rq *rq = rq_of_dl_rq(dl_rq);
396         s64 zerolag_time;
397
398         /*
399          * If this is a non-deadline task that has been boosted,
400          * do nothing
401          */
402         if (dl_se->dl_runtime == 0)
403                 return;
404
405         if (dl_entity_is_special(dl_se))
406                 return;
407
408         WARN_ON(dl_se->dl_non_contending);
409
410         zerolag_time = dl_se->deadline -
411                  div64_long((dl_se->runtime * dl_se->dl_period),
412                         dl_se->dl_runtime);
413
414         /*
415          * Using relative times instead of the absolute "0-lag time"
416          * allows to simplify the code
417          */
418         zerolag_time -= rq_clock(rq);
419
420         /*
421          * If the "0-lag time" already passed, decrease the active
422          * utilization now, instead of starting a timer
423          */
424         if ((zerolag_time < 0) || hrtimer_active(&dl_se->inactive_timer)) {
425                 if (dl_task(p))
426                         sub_running_bw(dl_se, dl_rq);
427                 if (!dl_task(p) || READ_ONCE(p->__state) == TASK_DEAD) {
428                         struct dl_bw *dl_b = dl_bw_of(task_cpu(p));
429
430                         if (READ_ONCE(p->__state) == TASK_DEAD)
431                                 sub_rq_bw(&p->dl, &rq->dl);
432                         raw_spin_lock(&dl_b->lock);
433                         __dl_sub(dl_b, p->dl.dl_bw, dl_bw_cpus(task_cpu(p)));
434                         raw_spin_unlock(&dl_b->lock);
435                         __dl_clear_params(p);
436                 }
437
438                 return;
439         }
440
441         dl_se->dl_non_contending = 1;
442         get_task_struct(p);
443         hrtimer_start(timer, ns_to_ktime(zerolag_time), HRTIMER_MODE_REL_HARD);
444 }
445
446 static void task_contending(struct sched_dl_entity *dl_se, int flags)
447 {
448         struct dl_rq *dl_rq = dl_rq_of_se(dl_se);
449
450         /*
451          * If this is a non-deadline task that has been boosted,
452          * do nothing
453          */
454         if (dl_se->dl_runtime == 0)
455                 return;
456
457         if (flags & ENQUEUE_MIGRATED)
458                 add_rq_bw(dl_se, dl_rq);
459
460         if (dl_se->dl_non_contending) {
461                 dl_se->dl_non_contending = 0;
462                 /*
463                  * If the timer handler is currently running and the
464                  * timer cannot be canceled, inactive_task_timer()
465                  * will see that dl_not_contending is not set, and
466                  * will not touch the rq's active utilization,
467                  * so we are still safe.
468                  */
469                 if (hrtimer_try_to_cancel(&dl_se->inactive_timer) == 1)
470                         put_task_struct(dl_task_of(dl_se));
471         } else {
472                 /*
473                  * Since "dl_non_contending" is not set, the
474                  * task's utilization has already been removed from
475                  * active utilization (either when the task blocked,
476                  * when the "inactive timer" fired).
477                  * So, add it back.
478                  */
479                 add_running_bw(dl_se, dl_rq);
480         }
481 }
482
483 static inline int is_leftmost(struct task_struct *p, struct dl_rq *dl_rq)
484 {
485         struct sched_dl_entity *dl_se = &p->dl;
486
487         return rb_first_cached(&dl_rq->root) == &dl_se->rb_node;
488 }
489
490 static void init_dl_rq_bw_ratio(struct dl_rq *dl_rq);
491
492 void init_dl_bandwidth(struct dl_bandwidth *dl_b, u64 period, u64 runtime)
493 {
494         raw_spin_lock_init(&dl_b->dl_runtime_lock);
495         dl_b->dl_period = period;
496         dl_b->dl_runtime = runtime;
497 }
498
499 void init_dl_bw(struct dl_bw *dl_b)
500 {
501         raw_spin_lock_init(&dl_b->lock);
502         if (global_rt_runtime() == RUNTIME_INF)
503                 dl_b->bw = -1;
504         else
505                 dl_b->bw = to_ratio(global_rt_period(), global_rt_runtime());
506         dl_b->total_bw = 0;
507 }
508
509 void init_dl_rq(struct dl_rq *dl_rq)
510 {
511         dl_rq->root = RB_ROOT_CACHED;
512
513 #ifdef CONFIG_SMP
514         /* zero means no -deadline tasks */
515         dl_rq->earliest_dl.curr = dl_rq->earliest_dl.next = 0;
516
517         dl_rq->dl_nr_migratory = 0;
518         dl_rq->overloaded = 0;
519         dl_rq->pushable_dl_tasks_root = RB_ROOT_CACHED;
520 #else
521         init_dl_bw(&dl_rq->dl_bw);
522 #endif
523
524         dl_rq->running_bw = 0;
525         dl_rq->this_bw = 0;
526         init_dl_rq_bw_ratio(dl_rq);
527 }
528
529 #ifdef CONFIG_SMP
530
531 static inline int dl_overloaded(struct rq *rq)
532 {
533         return atomic_read(&rq->rd->dlo_count);
534 }
535
536 static inline void dl_set_overload(struct rq *rq)
537 {
538         if (!rq->online)
539                 return;
540
541         cpumask_set_cpu(rq->cpu, rq->rd->dlo_mask);
542         /*
543          * Must be visible before the overload count is
544          * set (as in sched_rt.c).
545          *
546          * Matched by the barrier in pull_dl_task().
547          */
548         smp_wmb();
549         atomic_inc(&rq->rd->dlo_count);
550 }
551
552 static inline void dl_clear_overload(struct rq *rq)
553 {
554         if (!rq->online)
555                 return;
556
557         atomic_dec(&rq->rd->dlo_count);
558         cpumask_clear_cpu(rq->cpu, rq->rd->dlo_mask);
559 }
560
561 static void update_dl_migration(struct dl_rq *dl_rq)
562 {
563         if (dl_rq->dl_nr_migratory && dl_rq->dl_nr_running > 1) {
564                 if (!dl_rq->overloaded) {
565                         dl_set_overload(rq_of_dl_rq(dl_rq));
566                         dl_rq->overloaded = 1;
567                 }
568         } else if (dl_rq->overloaded) {
569                 dl_clear_overload(rq_of_dl_rq(dl_rq));
570                 dl_rq->overloaded = 0;
571         }
572 }
573
574 static void inc_dl_migration(struct sched_dl_entity *dl_se, struct dl_rq *dl_rq)
575 {
576         struct task_struct *p = dl_task_of(dl_se);
577
578         if (p->nr_cpus_allowed > 1)
579                 dl_rq->dl_nr_migratory++;
580
581         update_dl_migration(dl_rq);
582 }
583
584 static void dec_dl_migration(struct sched_dl_entity *dl_se, struct dl_rq *dl_rq)
585 {
586         struct task_struct *p = dl_task_of(dl_se);
587
588         if (p->nr_cpus_allowed > 1)
589                 dl_rq->dl_nr_migratory--;
590
591         update_dl_migration(dl_rq);
592 }
593
594 #define __node_2_pdl(node) \
595         rb_entry((node), struct task_struct, pushable_dl_tasks)
596
597 static inline bool __pushable_less(struct rb_node *a, const struct rb_node *b)
598 {
599         return dl_entity_preempt(&__node_2_pdl(a)->dl, &__node_2_pdl(b)->dl);
600 }
601
602 /*
603  * The list of pushable -deadline task is not a plist, like in
604  * sched_rt.c, it is an rb-tree with tasks ordered by deadline.
605  */
606 static void enqueue_pushable_dl_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
607 {
608         struct rb_node *leftmost;
609
610         WARN_ON_ONCE(!RB_EMPTY_NODE(&p->pushable_dl_tasks));
611
612         leftmost = rb_add_cached(&p->pushable_dl_tasks,
613                                  &rq->dl.pushable_dl_tasks_root,
614                                  __pushable_less);
615         if (leftmost)
616                 rq->dl.earliest_dl.next = p->dl.deadline;
617 }
618
619 static void dequeue_pushable_dl_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
620 {
621         struct dl_rq *dl_rq = &rq->dl;
622         struct rb_root_cached *root = &dl_rq->pushable_dl_tasks_root;
623         struct rb_node *leftmost;
624
625         if (RB_EMPTY_NODE(&p->pushable_dl_tasks))
626                 return;
627
628         leftmost = rb_erase_cached(&p->pushable_dl_tasks, root);
629         if (leftmost)
630                 dl_rq->earliest_dl.next = __node_2_pdl(leftmost)->dl.deadline;
631
632         RB_CLEAR_NODE(&p->pushable_dl_tasks);
633 }
634
635 static inline int has_pushable_dl_tasks(struct rq *rq)
636 {
637         return !RB_EMPTY_ROOT(&rq->dl.pushable_dl_tasks_root.rb_root);
638 }
639
640 static int push_dl_task(struct rq *rq);
641
642 static inline bool need_pull_dl_task(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
643 {
644         return rq->online && dl_task(prev);
645 }
646
647 static DEFINE_PER_CPU(struct callback_head, dl_push_head);
648 static DEFINE_PER_CPU(struct callback_head, dl_pull_head);
649
650 static void push_dl_tasks(struct rq *);
651 static void pull_dl_task(struct rq *);
652
653 static inline void deadline_queue_push_tasks(struct rq *rq)
654 {
655         if (!has_pushable_dl_tasks(rq))
656                 return;
657
658         queue_balance_callback(rq, &per_cpu(dl_push_head, rq->cpu), push_dl_tasks);
659 }
660
661 static inline void deadline_queue_pull_task(struct rq *rq)
662 {
663         queue_balance_callback(rq, &per_cpu(dl_pull_head, rq->cpu), pull_dl_task);
664 }
665
666 static struct rq *find_lock_later_rq(struct task_struct *task, struct rq *rq);
667
668 static struct rq *dl_task_offline_migration(struct rq *rq, struct task_struct *p)
669 {
670         struct rq *later_rq = NULL;
671         struct dl_bw *dl_b;
672
673         later_rq = find_lock_later_rq(p, rq);
674         if (!later_rq) {
675                 int cpu;
676
677                 /*
678                  * If we cannot preempt any rq, fall back to pick any
679                  * online CPU:
680                  */
681                 cpu = cpumask_any_and(cpu_active_mask, p->cpus_ptr);
682                 if (cpu >= nr_cpu_ids) {
683                         /*
684                          * Failed to find any suitable CPU.
685                          * The task will never come back!
686                          */
687                         WARN_ON_ONCE(dl_bandwidth_enabled());
688
689                         /*
690                          * If admission control is disabled we
691                          * try a little harder to let the task
692                          * run.
693                          */
694                         cpu = cpumask_any(cpu_active_mask);
695                 }
696                 later_rq = cpu_rq(cpu);
697                 double_lock_balance(rq, later_rq);
698         }
699
700         if (p->dl.dl_non_contending || p->dl.dl_throttled) {
701                 /*
702                  * Inactive timer is armed (or callback is running, but
703                  * waiting for us to release rq locks). In any case, when it
704                  * will fire (or continue), it will see running_bw of this
705                  * task migrated to later_rq (and correctly handle it).
706                  */
707                 sub_running_bw(&p->dl, &rq->dl);
708                 sub_rq_bw(&p->dl, &rq->dl);
709
710                 add_rq_bw(&p->dl, &later_rq->dl);
711                 add_running_bw(&p->dl, &later_rq->dl);
712         } else {
713                 sub_rq_bw(&p->dl, &rq->dl);
714                 add_rq_bw(&p->dl, &later_rq->dl);
715         }
716
717         /*
718          * And we finally need to fixup root_domain(s) bandwidth accounting,
719          * since p is still hanging out in the old (now moved to default) root
720          * domain.
721          */
722         dl_b = &rq->rd->dl_bw;
723         raw_spin_lock(&dl_b->lock);
724         __dl_sub(dl_b, p->dl.dl_bw, cpumask_weight(rq->rd->span));
725         raw_spin_unlock(&dl_b->lock);
726
727         dl_b = &later_rq->rd->dl_bw;
728         raw_spin_lock(&dl_b->lock);
729         __dl_add(dl_b, p->dl.dl_bw, cpumask_weight(later_rq->rd->span));
730         raw_spin_unlock(&dl_b->lock);
731
732         set_task_cpu(p, later_rq->cpu);
733         double_unlock_balance(later_rq, rq);
734
735         return later_rq;
736 }
737
738 #else
739
740 static inline
741 void enqueue_pushable_dl_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
742 {
743 }
744
745 static inline
746 void dequeue_pushable_dl_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
747 {
748 }
749
750 static inline
751 void inc_dl_migration(struct sched_dl_entity *dl_se, struct dl_rq *dl_rq)
752 {
753 }
754
755 static inline
756 void dec_dl_migration(struct sched_dl_entity *dl_se, struct dl_rq *dl_rq)
757 {
758 }
759
760 static inline void deadline_queue_push_tasks(struct rq *rq)
761 {
762 }
763
764 static inline void deadline_queue_pull_task(struct rq *rq)
765 {
766 }
767 #endif /* CONFIG_SMP */
768
769 static void enqueue_task_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags);
770 static void __dequeue_task_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags);
771 static void check_preempt_curr_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags);
772
773 static inline void replenish_dl_new_period(struct sched_dl_entity *dl_se,
774                                             struct rq *rq)
775 {
776         /* for non-boosted task, pi_of(dl_se) == dl_se */
777         dl_se->deadline = rq_clock(rq) + pi_of(dl_se)->dl_deadline;
778         dl_se->runtime = pi_of(dl_se)->dl_runtime;
779 }
780
781 /*
782  * We are being explicitly informed that a new instance is starting,
783  * and this means that:
784  *  - the absolute deadline of the entity has to be placed at
785  *    current time + relative deadline;
786  *  - the runtime of the entity has to be set to the maximum value.
787  *
788  * The capability of specifying such event is useful whenever a -deadline
789  * entity wants to (try to!) synchronize its behaviour with the scheduler's
790  * one, and to (try to!) reconcile itself with its own scheduling
791  * parameters.
792  */
793 static inline void setup_new_dl_entity(struct sched_dl_entity *dl_se)
794 {
795         struct dl_rq *dl_rq = dl_rq_of_se(dl_se);
796         struct rq *rq = rq_of_dl_rq(dl_rq);
797
798         WARN_ON(is_dl_boosted(dl_se));
799         WARN_ON(dl_time_before(rq_clock(rq), dl_se->deadline));
800
801         /*
802          * We are racing with the deadline timer. So, do nothing because
803          * the deadline timer handler will take care of properly recharging
804          * the runtime and postponing the deadline
805          */
806         if (dl_se->dl_throttled)
807                 return;
808
809         /*
810          * We use the regular wall clock time to set deadlines in the
811          * future; in fact, we must consider execution overheads (time
812          * spent on hardirq context, etc.).
813          */
814         replenish_dl_new_period(dl_se, rq);
815 }
816
817 /*
818  * Pure Earliest Deadline First (EDF) scheduling does not deal with the
819  * possibility of a entity lasting more than what it declared, and thus
820  * exhausting its runtime.
821  *
822  * Here we are interested in making runtime overrun possible, but we do
823  * not want a entity which is misbehaving to affect the scheduling of all
824  * other entities.
825  * Therefore, a budgeting strategy called Constant Bandwidth Server (CBS)
826  * is used, in order to confine each entity within its own bandwidth.
827  *
828  * This function deals exactly with that, and ensures that when the runtime
829  * of a entity is replenished, its deadline is also postponed. That ensures
830  * the overrunning entity can't interfere with other entity in the system and
831  * can't make them miss their deadlines. Reasons why this kind of overruns
832  * could happen are, typically, a entity voluntarily trying to overcome its
833  * runtime, or it just underestimated it during sched_setattr().
834  */
835 static void replenish_dl_entity(struct sched_dl_entity *dl_se)
836 {
837         struct dl_rq *dl_rq = dl_rq_of_se(dl_se);
838         struct rq *rq = rq_of_dl_rq(dl_rq);
839
840         WARN_ON_ONCE(pi_of(dl_se)->dl_runtime <= 0);
841
842         /*
843          * This could be the case for a !-dl task that is boosted.
844          * Just go with full inherited parameters.
845          */
846         if (dl_se->dl_deadline == 0)
847                 replenish_dl_new_period(dl_se, rq);
848
849         if (dl_se->dl_yielded && dl_se->runtime > 0)
850                 dl_se->runtime = 0;
851
852         /*
853          * We keep moving the deadline away until we get some
854          * available runtime for the entity. This ensures correct
855          * handling of situations where the runtime overrun is
856          * arbitrary large.
857          */
858         while (dl_se->runtime <= 0) {
859                 dl_se->deadline += pi_of(dl_se)->dl_period;
860                 dl_se->runtime += pi_of(dl_se)->dl_runtime;
861         }
862
863         /*
864          * At this point, the deadline really should be "in
865          * the future" with respect to rq->clock. If it's
866          * not, we are, for some reason, lagging too much!
867          * Anyway, after having warn userspace abut that,
868          * we still try to keep the things running by
869          * resetting the deadline and the budget of the
870          * entity.
871          */
872         if (dl_time_before(dl_se->deadline, rq_clock(rq))) {
873                 printk_deferred_once("sched: DL replenish lagged too much\n");
874                 replenish_dl_new_period(dl_se, rq);
875         }
876
877         if (dl_se->dl_yielded)
878                 dl_se->dl_yielded = 0;
879         if (dl_se->dl_throttled)
880                 dl_se->dl_throttled = 0;
881 }
882
883 /*
884  * Here we check if --at time t-- an entity (which is probably being
885  * [re]activated or, in general, enqueued) can use its remaining runtime
886  * and its current deadline _without_ exceeding the bandwidth it is
887  * assigned (function returns true if it can't). We are in fact applying
888  * one of the CBS rules: when a task wakes up, if the residual runtime
889  * over residual deadline fits within the allocated bandwidth, then we
890  * can keep the current (absolute) deadline and residual budget without
891  * disrupting the schedulability of the system. Otherwise, we should
892  * refill the runtime and set the deadline a period in the future,
893  * because keeping the current (absolute) deadline of the task would
894  * result in breaking guarantees promised to other tasks (refer to
895  * Documentation/scheduler/sched-deadline.rst for more information).
896  *
897  * This function returns true if:
898  *
899  *   runtime / (deadline - t) > dl_runtime / dl_deadline ,
900  *
901  * IOW we can't recycle current parameters.
902  *
903  * Notice that the bandwidth check is done against the deadline. For
904  * task with deadline equal to period this is the same of using
905  * dl_period instead of dl_deadline in the equation above.
906  */
907 static bool dl_entity_overflow(struct sched_dl_entity *dl_se, u64 t)
908 {
909         u64 left, right;
910
911         /*
912          * left and right are the two sides of the equation above,
913          * after a bit of shuffling to use multiplications instead
914          * of divisions.
915          *
916          * Note that none of the time values involved in the two
917          * multiplications are absolute: dl_deadline and dl_runtime
918          * are the relative deadline and the maximum runtime of each
919          * instance, runtime is the runtime left for the last instance
920          * and (deadline - t), since t is rq->clock, is the time left
921          * to the (absolute) deadline. Even if overflowing the u64 type
922          * is very unlikely to occur in both cases, here we scale down
923          * as we want to avoid that risk at all. Scaling down by 10
924          * means that we reduce granularity to 1us. We are fine with it,
925          * since this is only a true/false check and, anyway, thinking
926          * of anything below microseconds resolution is actually fiction
927          * (but still we want to give the user that illusion >;).
928          */
929         left = (pi_of(dl_se)->dl_deadline >> DL_SCALE) * (dl_se->runtime >> DL_SCALE);
930         right = ((dl_se->deadline - t) >> DL_SCALE) *
931                 (pi_of(dl_se)->dl_runtime >> DL_SCALE);
932
933         return dl_time_before(right, left);
934 }
935
936 /*
937  * Revised wakeup rule [1]: For self-suspending tasks, rather then
938  * re-initializing task's runtime and deadline, the revised wakeup
939  * rule adjusts the task's runtime to avoid the task to overrun its
940  * density.
941  *
942  * Reasoning: a task may overrun the density if:
943  *    runtime / (deadline - t) > dl_runtime / dl_deadline
944  *
945  * Therefore, runtime can be adjusted to:
946  *     runtime = (dl_runtime / dl_deadline) * (deadline - t)
947  *
948  * In such way that runtime will be equal to the maximum density
949  * the task can use without breaking any rule.
950  *
951  * [1] Luca Abeni, Giuseppe Lipari, and Juri Lelli. 2015. Constant
952  * bandwidth server revisited. SIGBED Rev. 11, 4 (January 2015), 19-24.
953  */
954 static void
955 update_dl_revised_wakeup(struct sched_dl_entity *dl_se, struct rq *rq)
956 {
957         u64 laxity = dl_se->deadline - rq_clock(rq);
958
959         /*
960          * If the task has deadline < period, and the deadline is in the past,
961          * it should already be throttled before this check.
962          *
963          * See update_dl_entity() comments for further details.
964          */
965         WARN_ON(dl_time_before(dl_se->deadline, rq_clock(rq)));
966
967         dl_se->runtime = (dl_se->dl_density * laxity) >> BW_SHIFT;
968 }
969
970 /*
971  * Regarding the deadline, a task with implicit deadline has a relative
972  * deadline == relative period. A task with constrained deadline has a
973  * relative deadline <= relative period.
974  *
975  * We support constrained deadline tasks. However, there are some restrictions
976  * applied only for tasks which do not have an implicit deadline. See
977  * update_dl_entity() to know more about such restrictions.
978  *
979  * The dl_is_implicit() returns true if the task has an implicit deadline.
980  */
981 static inline bool dl_is_implicit(struct sched_dl_entity *dl_se)
982 {
983         return dl_se->dl_deadline == dl_se->dl_period;
984 }
985
986 /*
987  * When a deadline entity is placed in the runqueue, its runtime and deadline
988  * might need to be updated. This is done by a CBS wake up rule. There are two
989  * different rules: 1) the original CBS; and 2) the Revisited CBS.
990  *
991  * When the task is starting a new period, the Original CBS is used. In this
992  * case, the runtime is replenished and a new absolute deadline is set.
993  *
994  * When a task is queued before the begin of the next period, using the
995  * remaining runtime and deadline could make the entity to overflow, see
996  * dl_entity_overflow() to find more about runtime overflow. When such case
997  * is detected, the runtime and deadline need to be updated.
998  *
999  * If the task has an implicit deadline, i.e., deadline == period, the Original
1000  * CBS is applied. the runtime is replenished and a new absolute deadline is
1001  * set, as in the previous cases.
1002  *
1003  * However, the Original CBS does not work properly for tasks with
1004  * deadline < period, which are said to have a constrained deadline. By
1005  * applying the Original CBS, a constrained deadline task would be able to run
1006  * runtime/deadline in a period. With deadline < period, the task would
1007  * overrun the runtime/period allowed bandwidth, breaking the admission test.
1008  *
1009  * In order to prevent this misbehave, the Revisited CBS is used for
1010  * constrained deadline tasks when a runtime overflow is detected. In the
1011  * Revisited CBS, rather than replenishing & setting a new absolute deadline,
1012  * the remaining runtime of the task is reduced to avoid runtime overflow.
1013  * Please refer to the comments update_dl_revised_wakeup() function to find
1014  * more about the Revised CBS rule.
1015  */
1016 static void update_dl_entity(struct sched_dl_entity *dl_se)
1017 {
1018         struct dl_rq *dl_rq = dl_rq_of_se(dl_se);
1019         struct rq *rq = rq_of_dl_rq(dl_rq);
1020
1021         if (dl_time_before(dl_se->deadline, rq_clock(rq)) ||
1022             dl_entity_overflow(dl_se, rq_clock(rq))) {
1023
1024                 if (unlikely(!dl_is_implicit(dl_se) &&
1025                              !dl_time_before(dl_se->deadline, rq_clock(rq)) &&
1026                              !is_dl_boosted(dl_se))) {
1027                         update_dl_revised_wakeup(dl_se, rq);
1028                         return;
1029                 }
1030
1031                 replenish_dl_new_period(dl_se, rq);
1032         }
1033 }
1034
1035 static inline u64 dl_next_period(struct sched_dl_entity *dl_se)
1036 {
1037         return dl_se->deadline - dl_se->dl_deadline + dl_se->dl_period;
1038 }
1039
1040 /*
1041  * If the entity depleted all its runtime, and if we want it to sleep
1042  * while waiting for some new execution time to become available, we
1043  * set the bandwidth replenishment timer to the replenishment instant
1044  * and try to activate it.
1045  *
1046  * Notice that it is important for the caller to know if the timer
1047  * actually started or not (i.e., the replenishment instant is in
1048  * the future or in the past).
1049  */
1050 static int start_dl_timer(struct task_struct *p)
1051 {
1052         struct sched_dl_entity *dl_se = &p->dl;
1053         struct hrtimer *timer = &dl_se->dl_timer;
1054         struct rq *rq = task_rq(p);
1055         ktime_t now, act;
1056         s64 delta;
1057
1058         lockdep_assert_rq_held(rq);
1059
1060         /*
1061          * We want the timer to fire at the deadline, but considering
1062          * that it is actually coming from rq->clock and not from
1063          * hrtimer's time base reading.
1064          */
1065         act = ns_to_ktime(dl_next_period(dl_se));
1066         now = hrtimer_cb_get_time(timer);
1067         delta = ktime_to_ns(now) - rq_clock(rq);
1068         act = ktime_add_ns(act, delta);
1069
1070         /*
1071          * If the expiry time already passed, e.g., because the value
1072          * chosen as the deadline is too small, don't even try to
1073          * start the timer in the past!
1074          */
1075         if (ktime_us_delta(act, now) < 0)
1076                 return 0;
1077
1078         /*
1079          * !enqueued will guarantee another callback; even if one is already in
1080          * progress. This ensures a balanced {get,put}_task_struct().
1081          *
1082          * The race against __run_timer() clearing the enqueued state is
1083          * harmless because we're holding task_rq()->lock, therefore the timer
1084          * expiring after we've done the check will wait on its task_rq_lock()
1085          * and observe our state.
1086          */
1087         if (!hrtimer_is_queued(timer)) {
1088                 get_task_struct(p);
1089                 hrtimer_start(timer, act, HRTIMER_MODE_ABS_HARD);
1090         }
1091
1092         return 1;
1093 }
1094
1095 /*
1096  * This is the bandwidth enforcement timer callback. If here, we know
1097  * a task is not on its dl_rq, since the fact that the timer was running
1098  * means the task is throttled and needs a runtime replenishment.
1099  *
1100  * However, what we actually do depends on the fact the task is active,
1101  * (it is on its rq) or has been removed from there by a call to
1102  * dequeue_task_dl(). In the former case we must issue the runtime
1103  * replenishment and add the task back to the dl_rq; in the latter, we just
1104  * do nothing but clearing dl_throttled, so that runtime and deadline
1105  * updating (and the queueing back to dl_rq) will be done by the
1106  * next call to enqueue_task_dl().
1107  */
1108 static enum hrtimer_restart dl_task_timer(struct hrtimer *timer)
1109 {
1110         struct sched_dl_entity *dl_se = container_of(timer,
1111                                                      struct sched_dl_entity,
1112                                                      dl_timer);
1113         struct task_struct *p = dl_task_of(dl_se);
1114         struct rq_flags rf;
1115         struct rq *rq;
1116
1117         rq = task_rq_lock(p, &rf);
1118
1119         /*
1120          * The task might have changed its scheduling policy to something
1121          * different than SCHED_DEADLINE (through switched_from_dl()).
1122          */
1123         if (!dl_task(p))
1124                 goto unlock;
1125
1126         /*
1127          * The task might have been boosted by someone else and might be in the
1128          * boosting/deboosting path, its not throttled.
1129          */
1130         if (is_dl_boosted(dl_se))
1131                 goto unlock;
1132
1133         /*
1134          * Spurious timer due to start_dl_timer() race; or we already received
1135          * a replenishment from rt_mutex_setprio().
1136          */
1137         if (!dl_se->dl_throttled)
1138                 goto unlock;
1139
1140         sched_clock_tick();
1141         update_rq_clock(rq);
1142
1143         /*
1144          * If the throttle happened during sched-out; like:
1145          *
1146          *   schedule()
1147          *     deactivate_task()
1148          *       dequeue_task_dl()
1149          *         update_curr_dl()
1150          *           start_dl_timer()
1151          *         __dequeue_task_dl()
1152          *     prev->on_rq = 0;
1153          *
1154          * We can be both throttled and !queued. Replenish the counter
1155          * but do not enqueue -- wait for our wakeup to do that.
1156          */
1157         if (!task_on_rq_queued(p)) {
1158                 replenish_dl_entity(dl_se);
1159                 goto unlock;
1160         }
1161
1162 #ifdef CONFIG_SMP
1163         if (unlikely(!rq->online)) {
1164                 /*
1165                  * If the runqueue is no longer available, migrate the
1166                  * task elsewhere. This necessarily changes rq.
1167                  */
1168                 lockdep_unpin_lock(__rq_lockp(rq), rf.cookie);
1169                 rq = dl_task_offline_migration(rq, p);
1170                 rf.cookie = lockdep_pin_lock(__rq_lockp(rq));
1171                 update_rq_clock(rq);
1172
1173                 /*
1174                  * Now that the task has been migrated to the new RQ and we
1175                  * have that locked, proceed as normal and enqueue the task
1176                  * there.
1177                  */
1178         }
1179 #endif
1180
1181         enqueue_task_dl(rq, p, ENQUEUE_REPLENISH);
1182         if (dl_task(rq->curr))
1183                 check_preempt_curr_dl(rq, p, 0);
1184         else
1185                 resched_curr(rq);
1186
1187 #ifdef CONFIG_SMP
1188         /*
1189          * Queueing this task back might have overloaded rq, check if we need
1190          * to kick someone away.
1191          */
1192         if (has_pushable_dl_tasks(rq)) {
1193                 /*
1194                  * Nothing relies on rq->lock after this, so its safe to drop
1195                  * rq->lock.
1196                  */
1197                 rq_unpin_lock(rq, &rf);
1198                 push_dl_task(rq);
1199                 rq_repin_lock(rq, &rf);
1200         }
1201 #endif
1202
1203 unlock:
1204         task_rq_unlock(rq, p, &rf);
1205
1206         /*
1207          * This can free the task_struct, including this hrtimer, do not touch
1208          * anything related to that after this.
1209          */
1210         put_task_struct(p);
1211
1212         return HRTIMER_NORESTART;
1213 }
1214
1215 void init_dl_task_timer(struct sched_dl_entity *dl_se)
1216 {
1217         struct hrtimer *timer = &dl_se->dl_timer;
1218
1219         hrtimer_init(timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL_HARD);
1220         timer->function = dl_task_timer;
1221 }
1222
1223 /*
1224  * During the activation, CBS checks if it can reuse the current task's
1225  * runtime and period. If the deadline of the task is in the past, CBS
1226  * cannot use the runtime, and so it replenishes the task. This rule
1227  * works fine for implicit deadline tasks (deadline == period), and the
1228  * CBS was designed for implicit deadline tasks. However, a task with
1229  * constrained deadline (deadline < period) might be awakened after the
1230  * deadline, but before the next period. In this case, replenishing the
1231  * task would allow it to run for runtime / deadline. As in this case
1232  * deadline < period, CBS enables a task to run for more than the
1233  * runtime / period. In a very loaded system, this can cause a domino
1234  * effect, making other tasks miss their deadlines.
1235  *
1236  * To avoid this problem, in the activation of a constrained deadline
1237  * task after the deadline but before the next period, throttle the
1238  * task and set the replenishing timer to the begin of the next period,
1239  * unless it is boosted.
1240  */
1241 static inline void dl_check_constrained_dl(struct sched_dl_entity *dl_se)
1242 {
1243         struct task_struct *p = dl_task_of(dl_se);
1244         struct rq *rq = rq_of_dl_rq(dl_rq_of_se(dl_se));
1245
1246         if (dl_time_before(dl_se->deadline, rq_clock(rq)) &&
1247             dl_time_before(rq_clock(rq), dl_next_period(dl_se))) {
1248                 if (unlikely(is_dl_boosted(dl_se) || !start_dl_timer(p)))
1249                         return;
1250                 dl_se->dl_throttled = 1;
1251                 if (dl_se->runtime > 0)
1252                         dl_se->runtime = 0;
1253         }
1254 }
1255
1256 static
1257 int dl_runtime_exceeded(struct sched_dl_entity *dl_se)
1258 {
1259         return (dl_se->runtime <= 0);
1260 }
1261
1262 /*
1263  * This function implements the GRUB accounting rule:
1264  * according to the GRUB reclaiming algorithm, the runtime is
1265  * not decreased as "dq = -dt", but as
1266  * "dq = -max{u / Umax, (1 - Uinact - Uextra)} dt",
1267  * where u is the utilization of the task, Umax is the maximum reclaimable
1268  * utilization, Uinact is the (per-runqueue) inactive utilization, computed
1269  * as the difference between the "total runqueue utilization" and the
1270  * runqueue active utilization, and Uextra is the (per runqueue) extra
1271  * reclaimable utilization.
1272  * Since rq->dl.running_bw and rq->dl.this_bw contain utilizations
1273  * multiplied by 2^BW_SHIFT, the result has to be shifted right by
1274  * BW_SHIFT.
1275  * Since rq->dl.bw_ratio contains 1 / Umax multiplied by 2^RATIO_SHIFT,
1276  * dl_bw is multiped by rq->dl.bw_ratio and shifted right by RATIO_SHIFT.
1277  * Since delta is a 64 bit variable, to have an overflow its value
1278  * should be larger than 2^(64 - 20 - 8), which is more than 64 seconds.
1279  * So, overflow is not an issue here.
1280  */
1281 static u64 grub_reclaim(u64 delta, struct rq *rq, struct sched_dl_entity *dl_se)
1282 {
1283         u64 u_inact = rq->dl.this_bw - rq->dl.running_bw; /* Utot - Uact */
1284         u64 u_act;
1285         u64 u_act_min = (dl_se->dl_bw * rq->dl.bw_ratio) >> RATIO_SHIFT;
1286
1287         /*
1288          * Instead of computing max{u * bw_ratio, (1 - u_inact - u_extra)},
1289          * we compare u_inact + rq->dl.extra_bw with
1290          * 1 - (u * rq->dl.bw_ratio >> RATIO_SHIFT), because
1291          * u_inact + rq->dl.extra_bw can be larger than
1292          * 1 * (so, 1 - u_inact - rq->dl.extra_bw would be negative
1293          * leading to wrong results)
1294          */
1295         if (u_inact + rq->dl.extra_bw > BW_UNIT - u_act_min)
1296                 u_act = u_act_min;
1297         else
1298                 u_act = BW_UNIT - u_inact - rq->dl.extra_bw;
1299
1300         return (delta * u_act) >> BW_SHIFT;
1301 }
1302
1303 /*
1304  * Update the current task's runtime statistics (provided it is still
1305  * a -deadline task and has not been removed from the dl_rq).
1306  */
1307 static void update_curr_dl(struct rq *rq)
1308 {
1309         struct task_struct *curr = rq->curr;
1310         struct sched_dl_entity *dl_se = &curr->dl;
1311         u64 delta_exec, scaled_delta_exec;
1312         int cpu = cpu_of(rq);
1313         u64 now;
1314
1315         if (!dl_task(curr) || !on_dl_rq(dl_se))
1316                 return;
1317
1318         /*
1319          * Consumed budget is computed considering the time as
1320          * observed by schedulable tasks (excluding time spent
1321          * in hardirq context, etc.). Deadlines are instead
1322          * computed using hard walltime. This seems to be the more
1323          * natural solution, but the full ramifications of this
1324          * approach need further study.
1325          */
1326         now = rq_clock_task(rq);
1327         delta_exec = now - curr->se.exec_start;
1328         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0)) {
1329                 if (unlikely(dl_se->dl_yielded))
1330                         goto throttle;
1331                 return;
1332         }
1333
1334         schedstat_set(curr->stats.exec_max,
1335                       max(curr->stats.exec_max, delta_exec));
1336
1337         trace_sched_stat_runtime(curr, delta_exec, 0);
1338
1339         update_current_exec_runtime(curr, now, delta_exec);
1340
1341         if (dl_entity_is_special(dl_se))
1342                 return;
1343
1344         /*
1345          * For tasks that participate in GRUB, we implement GRUB-PA: the
1346          * spare reclaimed bandwidth is used to clock down frequency.
1347          *
1348          * For the others, we still need to scale reservation parameters
1349          * according to current frequency and CPU maximum capacity.
1350          */
1351         if (unlikely(dl_se->flags & SCHED_FLAG_RECLAIM)) {
1352                 scaled_delta_exec = grub_reclaim(delta_exec,
1353                                                  rq,
1354                                                  &curr->dl);
1355         } else {
1356                 unsigned long scale_freq = arch_scale_freq_capacity(cpu);
1357                 unsigned long scale_cpu = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
1358
1359                 scaled_delta_exec = cap_scale(delta_exec, scale_freq);
1360                 scaled_delta_exec = cap_scale(scaled_delta_exec, scale_cpu);
1361         }
1362
1363         dl_se->runtime -= scaled_delta_exec;
1364
1365 throttle:
1366         if (dl_runtime_exceeded(dl_se) || dl_se->dl_yielded) {
1367                 dl_se->dl_throttled = 1;
1368
1369                 /* If requested, inform the user about runtime overruns. */
1370                 if (dl_runtime_exceeded(dl_se) &&
1371                     (dl_se->flags & SCHED_FLAG_DL_OVERRUN))
1372                         dl_se->dl_overrun = 1;
1373
1374                 __dequeue_task_dl(rq, curr, 0);
1375                 if (unlikely(is_dl_boosted(dl_se) || !start_dl_timer(curr)))
1376                         enqueue_task_dl(rq, curr, ENQUEUE_REPLENISH);
1377
1378                 if (!is_leftmost(curr, &rq->dl))
1379                         resched_curr(rq);
1380         }
1381
1382         /*
1383          * Because -- for now -- we share the rt bandwidth, we need to
1384          * account our runtime there too, otherwise actual rt tasks
1385          * would be able to exceed the shared quota.
1386          *
1387          * Account to the root rt group for now.
1388          *
1389          * The solution we're working towards is having the RT groups scheduled
1390          * using deadline servers -- however there's a few nasties to figure
1391          * out before that can happen.
1392          */
1393         if (rt_bandwidth_enabled()) {
1394                 struct rt_rq *rt_rq = &rq->rt;
1395
1396                 raw_spin_lock(&rt_rq->rt_runtime_lock);
1397                 /*
1398                  * We'll let actual RT tasks worry about the overflow here, we
1399                  * have our own CBS to keep us inline; only account when RT
1400                  * bandwidth is relevant.
1401                  */
1402                 if (sched_rt_bandwidth_account(rt_rq))
1403                         rt_rq->rt_time += delta_exec;
1404                 raw_spin_unlock(&rt_rq->rt_runtime_lock);
1405         }
1406 }
1407
1408 static enum hrtimer_restart inactive_task_timer(struct hrtimer *timer)
1409 {
1410         struct sched_dl_entity *dl_se = container_of(timer,
1411                                                      struct sched_dl_entity,
1412                                                      inactive_timer);
1413         struct task_struct *p = dl_task_of(dl_se);
1414         struct rq_flags rf;
1415         struct rq *rq;
1416
1417         rq = task_rq_lock(p, &rf);
1418
1419         sched_clock_tick();
1420         update_rq_clock(rq);
1421
1422         if (!dl_task(p) || READ_ONCE(p->__state) == TASK_DEAD) {
1423                 struct dl_bw *dl_b = dl_bw_of(task_cpu(p));
1424
1425                 if (READ_ONCE(p->__state) == TASK_DEAD && dl_se->dl_non_contending) {
1426                         sub_running_bw(&p->dl, dl_rq_of_se(&p->dl));
1427                         sub_rq_bw(&p->dl, dl_rq_of_se(&p->dl));
1428                         dl_se->dl_non_contending = 0;
1429                 }
1430
1431                 raw_spin_lock(&dl_b->lock);
1432                 __dl_sub(dl_b, p->dl.dl_bw, dl_bw_cpus(task_cpu(p)));
1433                 raw_spin_unlock(&dl_b->lock);
1434                 __dl_clear_params(p);
1435
1436                 goto unlock;
1437         }
1438         if (dl_se->dl_non_contending == 0)
1439                 goto unlock;
1440
1441         sub_running_bw(dl_se, &rq->dl);
1442         dl_se->dl_non_contending = 0;
1443 unlock:
1444         task_rq_unlock(rq, p, &rf);
1445         put_task_struct(p);
1446
1447         return HRTIMER_NORESTART;
1448 }
1449
1450 void init_dl_inactive_task_timer(struct sched_dl_entity *dl_se)
1451 {
1452         struct hrtimer *timer = &dl_se->inactive_timer;
1453
1454         hrtimer_init(timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL_HARD);
1455         timer->function = inactive_task_timer;
1456 }
1457
1458 #define __node_2_dle(node) \
1459         rb_entry((node), struct sched_dl_entity, rb_node)
1460
1461 #ifdef CONFIG_SMP
1462
1463 static void inc_dl_deadline(struct dl_rq *dl_rq, u64 deadline)
1464 {
1465         struct rq *rq = rq_of_dl_rq(dl_rq);
1466
1467         if (dl_rq->earliest_dl.curr == 0 ||
1468             dl_time_before(deadline, dl_rq->earliest_dl.curr)) {
1469                 if (dl_rq->earliest_dl.curr == 0)
1470                         cpupri_set(&rq->rd->cpupri, rq->cpu, CPUPRI_HIGHER);
1471                 dl_rq->earliest_dl.curr = deadline;
1472                 cpudl_set(&rq->rd->cpudl, rq->cpu, deadline);
1473         }
1474 }
1475
1476 static void dec_dl_deadline(struct dl_rq *dl_rq, u64 deadline)
1477 {
1478         struct rq *rq = rq_of_dl_rq(dl_rq);
1479
1480         /*
1481          * Since we may have removed our earliest (and/or next earliest)
1482          * task we must recompute them.
1483          */
1484         if (!dl_rq->dl_nr_running) {
1485                 dl_rq->earliest_dl.curr = 0;
1486                 dl_rq->earliest_dl.next = 0;
1487                 cpudl_clear(&rq->rd->cpudl, rq->cpu);
1488                 cpupri_set(&rq->rd->cpupri, rq->cpu, rq->rt.highest_prio.curr);
1489         } else {
1490                 struct rb_node *leftmost = rb_first_cached(&dl_rq->root);
1491                 struct sched_dl_entity *entry = __node_2_dle(leftmost);
1492
1493                 dl_rq->earliest_dl.curr = entry->deadline;
1494                 cpudl_set(&rq->rd->cpudl, rq->cpu, entry->deadline);
1495         }
1496 }
1497
1498 #else
1499
1500 static inline void inc_dl_deadline(struct dl_rq *dl_rq, u64 deadline) {}
1501 static inline void dec_dl_deadline(struct dl_rq *dl_rq, u64 deadline) {}
1502
1503 #endif /* CONFIG_SMP */
1504
1505 static inline
1506 void inc_dl_tasks(struct sched_dl_entity *dl_se, struct dl_rq *dl_rq)
1507 {
1508         int prio = dl_task_of(dl_se)->prio;
1509         u64 deadline = dl_se->deadline;
1510
1511         WARN_ON(!dl_prio(prio));
1512         dl_rq->dl_nr_running++;
1513         add_nr_running(rq_of_dl_rq(dl_rq), 1);
1514
1515         inc_dl_deadline(dl_rq, deadline);
1516         inc_dl_migration(dl_se, dl_rq);
1517 }
1518
1519 static inline
1520 void dec_dl_tasks(struct sched_dl_entity *dl_se, struct dl_rq *dl_rq)
1521 {
1522         int prio = dl_task_of(dl_se)->prio;
1523
1524         WARN_ON(!dl_prio(prio));
1525         WARN_ON(!dl_rq->dl_nr_running);
1526         dl_rq->dl_nr_running--;
1527         sub_nr_running(rq_of_dl_rq(dl_rq), 1);
1528
1529         dec_dl_deadline(dl_rq, dl_se->deadline);
1530         dec_dl_migration(dl_se, dl_rq);
1531 }
1532
1533 static inline bool __dl_less(struct rb_node *a, const struct rb_node *b)
1534 {
1535         return dl_time_before(__node_2_dle(a)->deadline, __node_2_dle(b)->deadline);
1536 }
1537
1538 static inline struct sched_statistics *
1539 __schedstats_from_dl_se(struct sched_dl_entity *dl_se)
1540 {
1541         return &dl_task_of(dl_se)->stats;
1542 }
1543
1544 static inline void
1545 update_stats_wait_start_dl(struct dl_rq *dl_rq, struct sched_dl_entity *dl_se)
1546 {
1547         struct sched_statistics *stats;
1548
1549         if (!schedstat_enabled())
1550                 return;
1551
1552         stats = __schedstats_from_dl_se(dl_se);
1553         __update_stats_wait_start(rq_of_dl_rq(dl_rq), dl_task_of(dl_se), stats);
1554 }
1555
1556 static inline void
1557 update_stats_wait_end_dl(struct dl_rq *dl_rq, struct sched_dl_entity *dl_se)
1558 {
1559         struct sched_statistics *stats;
1560
1561         if (!schedstat_enabled())
1562                 return;
1563
1564         stats = __schedstats_from_dl_se(dl_se);
1565         __update_stats_wait_end(rq_of_dl_rq(dl_rq), dl_task_of(dl_se), stats);
1566 }
1567
1568 static inline void
1569 update_stats_enqueue_sleeper_dl(struct dl_rq *dl_rq, struct sched_dl_entity *dl_se)
1570 {
1571         struct sched_statistics *stats;
1572
1573         if (!schedstat_enabled())
1574                 return;
1575
1576         stats = __schedstats_from_dl_se(dl_se);
1577         __update_stats_enqueue_sleeper(rq_of_dl_rq(dl_rq), dl_task_of(dl_se), stats);
1578 }
1579
1580 static inline void
1581 update_stats_enqueue_dl(struct dl_rq *dl_rq, struct sched_dl_entity *dl_se,
1582                         int flags)
1583 {
1584         if (!schedstat_enabled())
1585                 return;
1586
1587         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
1588                 update_stats_enqueue_sleeper_dl(dl_rq, dl_se);
1589 }
1590
1591 static inline void
1592 update_stats_dequeue_dl(struct dl_rq *dl_rq, struct sched_dl_entity *dl_se,
1593                         int flags)
1594 {
1595         struct task_struct *p = dl_task_of(dl_se);
1596
1597         if (!schedstat_enabled())
1598                 return;
1599
1600         if ((flags & DEQUEUE_SLEEP)) {
1601                 unsigned int state;
1602
1603                 state = READ_ONCE(p->__state);
1604                 if (state & TASK_INTERRUPTIBLE)
1605                         __schedstat_set(p->stats.sleep_start,
1606                                         rq_clock(rq_of_dl_rq(dl_rq)));
1607
1608                 if (state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
1609                         __schedstat_set(p->stats.block_start,
1610                                         rq_clock(rq_of_dl_rq(dl_rq)));
1611         }
1612 }
1613
1614 static void __enqueue_dl_entity(struct sched_dl_entity *dl_se)
1615 {
1616         struct dl_rq *dl_rq = dl_rq_of_se(dl_se);
1617
1618         WARN_ON_ONCE(!RB_EMPTY_NODE(&dl_se->rb_node));
1619
1620         rb_add_cached(&dl_se->rb_node, &dl_rq->root, __dl_less);
1621
1622         inc_dl_tasks(dl_se, dl_rq);
1623 }
1624
1625 static void __dequeue_dl_entity(struct sched_dl_entity *dl_se)
1626 {
1627         struct dl_rq *dl_rq = dl_rq_of_se(dl_se);
1628
1629         if (RB_EMPTY_NODE(&dl_se->rb_node))
1630                 return;
1631
1632         rb_erase_cached(&dl_se->rb_node, &dl_rq->root);
1633
1634         RB_CLEAR_NODE(&dl_se->rb_node);
1635
1636         dec_dl_tasks(dl_se, dl_rq);
1637 }
1638
1639 static void
1640 enqueue_dl_entity(struct sched_dl_entity *dl_se, int flags)
1641 {
1642         WARN_ON_ONCE(on_dl_rq(dl_se));
1643
1644         update_stats_enqueue_dl(dl_rq_of_se(dl_se), dl_se, flags);
1645
1646         /*
1647          * If this is a wakeup or a new instance, the scheduling
1648          * parameters of the task might need updating. Otherwise,
1649          * we want a replenishment of its runtime.
1650          */
1651         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
1652                 task_contending(dl_se, flags);
1653                 update_dl_entity(dl_se);
1654         } else if (flags & ENQUEUE_REPLENISH) {
1655                 replenish_dl_entity(dl_se);
1656         } else if ((flags & ENQUEUE_RESTORE) &&
1657                   dl_time_before(dl_se->deadline,
1658                                  rq_clock(rq_of_dl_rq(dl_rq_of_se(dl_se))))) {
1659                 setup_new_dl_entity(dl_se);
1660         }
1661
1662         __enqueue_dl_entity(dl_se);
1663 }
1664
1665 static void dequeue_dl_entity(struct sched_dl_entity *dl_se)
1666 {
1667         __dequeue_dl_entity(dl_se);
1668 }
1669
1670 static void enqueue_task_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
1671 {
1672         if (is_dl_boosted(&p->dl)) {
1673                 /*
1674                  * Because of delays in the detection of the overrun of a
1675                  * thread's runtime, it might be the case that a thread
1676                  * goes to sleep in a rt mutex with negative runtime. As
1677                  * a consequence, the thread will be throttled.
1678                  *
1679                  * While waiting for the mutex, this thread can also be
1680                  * boosted via PI, resulting in a thread that is throttled
1681                  * and boosted at the same time.
1682                  *
1683                  * In this case, the boost overrides the throttle.
1684                  */
1685                 if (p->dl.dl_throttled) {
1686                         /*
1687                          * The replenish timer needs to be canceled. No
1688                          * problem if it fires concurrently: boosted threads
1689                          * are ignored in dl_task_timer().
1690                          */
1691                         hrtimer_try_to_cancel(&p->dl.dl_timer);
1692                         p->dl.dl_throttled = 0;
1693                 }
1694         } else if (!dl_prio(p->normal_prio)) {
1695                 /*
1696                  * Special case in which we have a !SCHED_DEADLINE task that is going
1697                  * to be deboosted, but exceeds its runtime while doing so. No point in
1698                  * replenishing it, as it's going to return back to its original
1699                  * scheduling class after this. If it has been throttled, we need to
1700                  * clear the flag, otherwise the task may wake up as throttled after
1701                  * being boosted again with no means to replenish the runtime and clear
1702                  * the throttle.
1703                  */
1704                 p->dl.dl_throttled = 0;
1705                 if (!(flags & ENQUEUE_REPLENISH))
1706                         printk_deferred_once("sched: DL de-boosted task PID %d: REPLENISH flag missing\n",
1707                                              task_pid_nr(p));
1708
1709                 return;
1710         }
1711
1712         /*
1713          * Check if a constrained deadline task was activated
1714          * after the deadline but before the next period.
1715          * If that is the case, the task will be throttled and
1716          * the replenishment timer will be set to the next period.
1717          */
1718         if (!p->dl.dl_throttled && !dl_is_implicit(&p->dl))
1719                 dl_check_constrained_dl(&p->dl);
1720
1721         if (p->on_rq == TASK_ON_RQ_MIGRATING || flags & ENQUEUE_RESTORE) {
1722                 add_rq_bw(&p->dl, &rq->dl);
1723                 add_running_bw(&p->dl, &rq->dl);
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 (p->dl.dl_throttled && !(flags & ENQUEUE_REPLENISH)) {
1739                 if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
1740                         task_contending(&p->dl, flags);
1741
1742                 return;
1743         }
1744
1745         check_schedstat_required();
1746         update_stats_wait_start_dl(dl_rq_of_se(&p->dl), &p->dl);
1747
1748         enqueue_dl_entity(&p->dl, flags);
1749
1750         if (!task_current(rq, p) && p->nr_cpus_allowed > 1)
1751                 enqueue_pushable_dl_task(rq, p);
1752 }
1753
1754 static void __dequeue_task_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
1755 {
1756         update_stats_dequeue_dl(&rq->dl, &p->dl, flags);
1757         dequeue_dl_entity(&p->dl);
1758         dequeue_pushable_dl_task(rq, p);
1759 }
1760
1761 static void dequeue_task_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
1762 {
1763         update_curr_dl(rq);
1764         __dequeue_task_dl(rq, p, flags);
1765
1766         if (p->on_rq == TASK_ON_RQ_MIGRATING || flags & DEQUEUE_SAVE) {
1767                 sub_running_bw(&p->dl, &rq->dl);
1768                 sub_rq_bw(&p->dl, &rq->dl);
1769         }
1770
1771         /*
1772          * This check allows to start the inactive timer (or to immediately
1773          * decrease the active utilization, if needed) in two cases:
1774          * when the task blocks and when it is terminating
1775          * (p->state == TASK_DEAD). We can handle the two cases in the same
1776          * way, because from GRUB's point of view the same thing is happening
1777          * (the task moves from "active contending" to "active non contending"
1778          * or "inactive")
1779          */
1780         if (flags & DEQUEUE_SLEEP)
1781                 task_non_contending(p);
1782 }
1783
1784 /*
1785  * Yield task semantic for -deadline tasks is:
1786  *
1787  *   get off from the CPU until our next instance, with
1788  *   a new runtime. This is of little use now, since we
1789  *   don't have a bandwidth reclaiming mechanism. Anyway,
1790  *   bandwidth reclaiming is planned for the future, and
1791  *   yield_task_dl will indicate that some spare budget
1792  *   is available for other task instances to use it.
1793  */
1794 static void yield_task_dl(struct rq *rq)
1795 {
1796         /*
1797          * We make the task go to sleep until its current deadline by
1798          * forcing its runtime to zero. This way, update_curr_dl() stops
1799          * it and the bandwidth timer will wake it up and will give it
1800          * new scheduling parameters (thanks to dl_yielded=1).
1801          */
1802         rq->curr->dl.dl_yielded = 1;
1803
1804         update_rq_clock(rq);
1805         update_curr_dl(rq);
1806         /*
1807          * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
1808          * so we don't do microscopic update in schedule()
1809          * and double the fastpath cost.
1810          */
1811         rq_clock_skip_update(rq);
1812 }
1813
1814 #ifdef CONFIG_SMP
1815
1816 static inline bool dl_task_is_earliest_deadline(struct task_struct *p,
1817                                                  struct rq *rq)
1818 {
1819         return (!rq->dl.dl_nr_running ||
1820                 dl_time_before(p->dl.deadline,
1821                                rq->dl.earliest_dl.curr));
1822 }
1823
1824 static int find_later_rq(struct task_struct *task);
1825
1826 static int
1827 select_task_rq_dl(struct task_struct *p, int cpu, int flags)
1828 {
1829         struct task_struct *curr;
1830         bool select_rq;
1831         struct rq *rq;
1832
1833         if (!(flags & WF_TTWU))
1834                 goto out;
1835
1836         rq = cpu_rq(cpu);
1837
1838         rcu_read_lock();
1839         curr = READ_ONCE(rq->curr); /* unlocked access */
1840
1841         /*
1842          * If we are dealing with a -deadline task, we must
1843          * decide where to wake it up.
1844          * If it has a later deadline and the current task
1845          * on this rq can't move (provided the waking task
1846          * can!) we prefer to send it somewhere else. On the
1847          * other hand, if it has a shorter deadline, we
1848          * try to make it stay here, it might be important.
1849          */
1850         select_rq = unlikely(dl_task(curr)) &&
1851                     (curr->nr_cpus_allowed < 2 ||
1852                      !dl_entity_preempt(&p->dl, &curr->dl)) &&
1853                     p->nr_cpus_allowed > 1;
1854
1855         /*
1856          * Take the capacity of the CPU into account to
1857          * ensure it fits the requirement of the task.
1858          */
1859         if (sched_asym_cpucap_active())
1860                 select_rq |= !dl_task_fits_capacity(p, cpu);
1861
1862         if (select_rq) {
1863                 int target = find_later_rq(p);
1864
1865                 if (target != -1 &&
1866                     dl_task_is_earliest_deadline(p, cpu_rq(target)))
1867                         cpu = target;
1868         }
1869         rcu_read_unlock();
1870
1871 out:
1872         return cpu;
1873 }
1874
1875 static void migrate_task_rq_dl(struct task_struct *p, int new_cpu __maybe_unused)
1876 {
1877         struct rq_flags rf;
1878         struct rq *rq;
1879
1880         if (READ_ONCE(p->__state) != TASK_WAKING)
1881                 return;
1882
1883         rq = task_rq(p);
1884         /*
1885          * Since p->state == TASK_WAKING, set_task_cpu() has been called
1886          * from try_to_wake_up(). Hence, p->pi_lock is locked, but
1887          * rq->lock is not... So, lock it
1888          */
1889         rq_lock(rq, &rf);
1890         if (p->dl.dl_non_contending) {
1891                 update_rq_clock(rq);
1892                 sub_running_bw(&p->dl, &rq->dl);
1893                 p->dl.dl_non_contending = 0;
1894                 /*
1895                  * If the timer handler is currently running and the
1896                  * timer cannot be canceled, inactive_task_timer()
1897                  * will see that dl_not_contending is not set, and
1898                  * will not touch the rq's active utilization,
1899                  * so we are still safe.
1900                  */
1901                 if (hrtimer_try_to_cancel(&p->dl.inactive_timer) == 1)
1902                         put_task_struct(p);
1903         }
1904         sub_rq_bw(&p->dl, &rq->dl);
1905         rq_unlock(rq, &rf);
1906 }
1907
1908 static void check_preempt_equal_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1909 {
1910         /*
1911          * Current can't be migrated, useless to reschedule,
1912          * let's hope p can move out.
1913          */
1914         if (rq->curr->nr_cpus_allowed == 1 ||
1915             !cpudl_find(&rq->rd->cpudl, rq->curr, NULL))
1916                 return;
1917
1918         /*
1919          * p is migratable, so let's not schedule it and
1920          * see if it is pushed or pulled somewhere else.
1921          */
1922         if (p->nr_cpus_allowed != 1 &&
1923             cpudl_find(&rq->rd->cpudl, p, NULL))
1924                 return;
1925
1926         resched_curr(rq);
1927 }
1928
1929 static int balance_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p, struct rq_flags *rf)
1930 {
1931         if (!on_dl_rq(&p->dl) && need_pull_dl_task(rq, p)) {
1932                 /*
1933                  * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being
1934                  * picked for load-balance and preemption/IRQs are still
1935                  * disabled avoiding further scheduler activity on it and we've
1936                  * not yet started the picking loop.
1937                  */
1938                 rq_unpin_lock(rq, rf);
1939                 pull_dl_task(rq);
1940                 rq_repin_lock(rq, rf);
1941         }
1942
1943         return sched_stop_runnable(rq) || sched_dl_runnable(rq);
1944 }
1945 #endif /* CONFIG_SMP */
1946
1947 /*
1948  * Only called when both the current and waking task are -deadline
1949  * tasks.
1950  */
1951 static void check_preempt_curr_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p,
1952                                   int flags)
1953 {
1954         if (dl_entity_preempt(&p->dl, &rq->curr->dl)) {
1955                 resched_curr(rq);
1956                 return;
1957         }
1958
1959 #ifdef CONFIG_SMP
1960         /*
1961          * In the unlikely case current and p have the same deadline
1962          * let us try to decide what's the best thing to do...
1963          */
1964         if ((p->dl.deadline == rq->curr->dl.deadline) &&
1965             !test_tsk_need_resched(rq->curr))
1966                 check_preempt_equal_dl(rq, p);
1967 #endif /* CONFIG_SMP */
1968 }
1969
1970 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
1971 static void start_hrtick_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1972 {
1973         hrtick_start(rq, p->dl.runtime);
1974 }
1975 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
1976 static void start_hrtick_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1977 {
1978 }
1979 #endif
1980
1981 static void set_next_task_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool first)
1982 {
1983         struct sched_dl_entity *dl_se = &p->dl;
1984         struct dl_rq *dl_rq = &rq->dl;
1985
1986         p->se.exec_start = rq_clock_task(rq);
1987         if (on_dl_rq(&p->dl))
1988                 update_stats_wait_end_dl(dl_rq, dl_se);
1989
1990         /* You can't push away the running task */
1991         dequeue_pushable_dl_task(rq, p);
1992
1993         if (!first)
1994                 return;
1995
1996         if (hrtick_enabled_dl(rq))
1997                 start_hrtick_dl(rq, p);
1998
1999         if (rq->curr->sched_class != &dl_sched_class)
2000                 update_dl_rq_load_avg(rq_clock_pelt(rq), rq, 0);
2001
2002         deadline_queue_push_tasks(rq);
2003 }
2004
2005 static struct sched_dl_entity *pick_next_dl_entity(struct dl_rq *dl_rq)
2006 {
2007         struct rb_node *left = rb_first_cached(&dl_rq->root);
2008
2009         if (!left)
2010                 return NULL;
2011
2012         return __node_2_dle(left);
2013 }
2014
2015 static struct task_struct *pick_task_dl(struct rq *rq)
2016 {
2017         struct sched_dl_entity *dl_se;
2018         struct dl_rq *dl_rq = &rq->dl;
2019         struct task_struct *p;
2020
2021         if (!sched_dl_runnable(rq))
2022                 return NULL;
2023
2024         dl_se = pick_next_dl_entity(dl_rq);
2025         WARN_ON_ONCE(!dl_se);
2026         p = dl_task_of(dl_se);
2027
2028         return p;
2029 }
2030
2031 static struct task_struct *pick_next_task_dl(struct rq *rq)
2032 {
2033         struct task_struct *p;
2034
2035         p = pick_task_dl(rq);
2036         if (p)
2037                 set_next_task_dl(rq, p, true);
2038
2039         return p;
2040 }
2041
2042 static void put_prev_task_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2043 {
2044         struct sched_dl_entity *dl_se = &p->dl;
2045         struct dl_rq *dl_rq = &rq->dl;
2046
2047         if (on_dl_rq(&p->dl))
2048                 update_stats_wait_start_dl(dl_rq, dl_se);
2049
2050         update_curr_dl(rq);
2051
2052         update_dl_rq_load_avg(rq_clock_pelt(rq), rq, 1);
2053         if (on_dl_rq(&p->dl) && p->nr_cpus_allowed > 1)
2054                 enqueue_pushable_dl_task(rq, p);
2055 }
2056
2057 /*
2058  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class.
2059  *
2060  * NOTE: This function can be called remotely by the tick offload that
2061  * goes along full dynticks. Therefore no local assumption can be made
2062  * and everything must be accessed through the @rq and @curr passed in
2063  * parameters.
2064  */
2065 static void task_tick_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p, int queued)
2066 {
2067         update_curr_dl(rq);
2068
2069         update_dl_rq_load_avg(rq_clock_pelt(rq), rq, 1);
2070         /*
2071          * Even when we have runtime, update_curr_dl() might have resulted in us
2072          * not being the leftmost task anymore. In that case NEED_RESCHED will
2073          * be set and schedule() will start a new hrtick for the next task.
2074          */
2075         if (hrtick_enabled_dl(rq) && queued && p->dl.runtime > 0 &&
2076             is_leftmost(p, &rq->dl))
2077                 start_hrtick_dl(rq, p);
2078 }
2079
2080 static void task_fork_dl(struct task_struct *p)
2081 {
2082         /*
2083          * SCHED_DEADLINE tasks cannot fork and this is achieved through
2084          * sched_fork()
2085          */
2086 }
2087
2088 #ifdef CONFIG_SMP
2089
2090 /* Only try algorithms three times */
2091 #define DL_MAX_TRIES 3
2092
2093 static int pick_dl_task(struct rq *rq, struct task_struct *p, int cpu)
2094 {
2095         if (!task_on_cpu(rq, p) &&
2096             cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_mask))
2097                 return 1;
2098         return 0;
2099 }
2100
2101 /*
2102  * Return the earliest pushable rq's task, which is suitable to be executed
2103  * on the CPU, NULL otherwise:
2104  */
2105 static struct task_struct *pick_earliest_pushable_dl_task(struct rq *rq, int cpu)
2106 {
2107         struct task_struct *p = NULL;
2108         struct rb_node *next_node;
2109
2110         if (!has_pushable_dl_tasks(rq))
2111                 return NULL;
2112
2113         next_node = rb_first_cached(&rq->dl.pushable_dl_tasks_root);
2114
2115 next_node:
2116         if (next_node) {
2117                 p = __node_2_pdl(next_node);
2118
2119                 if (pick_dl_task(rq, p, cpu))
2120                         return p;
2121
2122                 next_node = rb_next(next_node);
2123                 goto next_node;
2124         }
2125
2126         return NULL;
2127 }
2128
2129 static DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, local_cpu_mask_dl);
2130
2131 static int find_later_rq(struct task_struct *task)
2132 {
2133         struct sched_domain *sd;
2134         struct cpumask *later_mask = this_cpu_cpumask_var_ptr(local_cpu_mask_dl);
2135         int this_cpu = smp_processor_id();
2136         int cpu = task_cpu(task);
2137
2138         /* Make sure the mask is initialized first */
2139         if (unlikely(!later_mask))
2140                 return -1;
2141
2142         if (task->nr_cpus_allowed == 1)
2143                 return -1;
2144
2145         /*
2146          * We have to consider system topology and task affinity
2147          * first, then we can look for a suitable CPU.
2148          */
2149         if (!cpudl_find(&task_rq(task)->rd->cpudl, task, later_mask))
2150                 return -1;
2151
2152         /*
2153          * If we are here, some targets have been found, including
2154          * the most suitable which is, among the runqueues where the
2155          * current tasks have later deadlines than the task's one, the
2156          * rq with the latest possible one.
2157          *
2158          * Now we check how well this matches with task's
2159          * affinity and system topology.
2160          *
2161          * The last CPU where the task run is our first
2162          * guess, since it is most likely cache-hot there.
2163          */
2164         if (cpumask_test_cpu(cpu, later_mask))
2165                 return cpu;
2166         /*
2167          * Check if this_cpu is to be skipped (i.e., it is
2168          * not in the mask) or not.
2169          */
2170         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu, later_mask))
2171                 this_cpu = -1;
2172
2173         rcu_read_lock();
2174         for_each_domain(cpu, sd) {
2175                 if (sd->flags & SD_WAKE_AFFINE) {
2176                         int best_cpu;
2177
2178                         /*
2179                          * If possible, preempting this_cpu is
2180                          * cheaper than migrating.
2181                          */
2182                         if (this_cpu != -1 &&
2183                             cpumask_test_cpu(this_cpu, sched_domain_span(sd))) {
2184                                 rcu_read_unlock();
2185                                 return this_cpu;
2186                         }
2187
2188                         best_cpu = cpumask_any_and_distribute(later_mask,
2189                                                               sched_domain_span(sd));
2190                         /*
2191                          * Last chance: if a CPU being in both later_mask
2192                          * and current sd span is valid, that becomes our
2193                          * choice. Of course, the latest possible CPU is
2194                          * already under consideration through later_mask.
2195                          */
2196                         if (best_cpu < nr_cpu_ids) {
2197                                 rcu_read_unlock();
2198                                 return best_cpu;
2199                         }
2200                 }
2201         }
2202         rcu_read_unlock();
2203
2204         /*
2205          * At this point, all our guesses failed, we just return
2206          * 'something', and let the caller sort the things out.
2207          */
2208         if (this_cpu != -1)
2209                 return this_cpu;
2210
2211         cpu = cpumask_any_distribute(later_mask);
2212         if (cpu < nr_cpu_ids)
2213                 return cpu;
2214
2215         return -1;
2216 }
2217
2218 /* Locks the rq it finds */
2219 static struct rq *find_lock_later_rq(struct task_struct *task, struct rq *rq)
2220 {
2221         struct rq *later_rq = NULL;
2222         int tries;
2223         int cpu;
2224
2225         for (tries = 0; tries < DL_MAX_TRIES; tries++) {
2226                 cpu = find_later_rq(task);
2227
2228                 if ((cpu == -1) || (cpu == rq->cpu))
2229                         break;
2230
2231                 later_rq = cpu_rq(cpu);
2232
2233                 if (!dl_task_is_earliest_deadline(task, later_rq)) {
2234                         /*
2235                          * Target rq has tasks of equal or earlier deadline,
2236                          * retrying does not release any lock and is unlikely
2237                          * to yield a different result.
2238                          */
2239                         later_rq = NULL;
2240                         break;
2241                 }
2242
2243                 /* Retry if something changed. */
2244                 if (double_lock_balance(rq, later_rq)) {
2245                         if (unlikely(task_rq(task) != rq ||
2246                                      !cpumask_test_cpu(later_rq->cpu, &task->cpus_mask) ||
2247                                      task_on_cpu(rq, task) ||
2248                                      !dl_task(task) ||
2249                                      !task_on_rq_queued(task))) {
2250                                 double_unlock_balance(rq, later_rq);
2251                                 later_rq = NULL;
2252                                 break;
2253                         }
2254                 }
2255
2256                 /*
2257                  * If the rq we found has no -deadline task, or
2258                  * its earliest one has a later deadline than our
2259                  * task, the rq is a good one.
2260                  */
2261                 if (dl_task_is_earliest_deadline(task, later_rq))
2262                         break;
2263
2264                 /* Otherwise we try again. */
2265                 double_unlock_balance(rq, later_rq);
2266                 later_rq = NULL;
2267         }
2268
2269         return later_rq;
2270 }
2271
2272 static struct task_struct *pick_next_pushable_dl_task(struct rq *rq)
2273 {
2274         struct task_struct *p;
2275
2276         if (!has_pushable_dl_tasks(rq))
2277                 return NULL;
2278
2279         p = __node_2_pdl(rb_first_cached(&rq->dl.pushable_dl_tasks_root));
2280
2281         WARN_ON_ONCE(rq->cpu != task_cpu(p));
2282         WARN_ON_ONCE(task_current(rq, p));
2283         WARN_ON_ONCE(p->nr_cpus_allowed <= 1);
2284
2285         WARN_ON_ONCE(!task_on_rq_queued(p));
2286         WARN_ON_ONCE(!dl_task(p));
2287
2288         return p;
2289 }
2290
2291 /*
2292  * See if the non running -deadline tasks on this rq
2293  * can be sent to some other CPU where they can preempt
2294  * and start executing.
2295  */
2296 static int push_dl_task(struct rq *rq)
2297 {
2298         struct task_struct *next_task;
2299         struct rq *later_rq;
2300         int ret = 0;
2301
2302         if (!rq->dl.overloaded)
2303                 return 0;
2304
2305         next_task = pick_next_pushable_dl_task(rq);
2306         if (!next_task)
2307                 return 0;
2308
2309 retry:
2310         /*
2311          * If next_task preempts rq->curr, and rq->curr
2312          * can move away, it makes sense to just reschedule
2313          * without going further in pushing next_task.
2314          */
2315         if (dl_task(rq->curr) &&
2316             dl_time_before(next_task->dl.deadline, rq->curr->dl.deadline) &&
2317             rq->curr->nr_cpus_allowed > 1) {
2318                 resched_curr(rq);
2319                 return 0;
2320         }
2321
2322         if (is_migration_disabled(next_task))
2323                 return 0;
2324
2325         if (WARN_ON(next_task == rq->curr))
2326                 return 0;
2327
2328         /* We might release rq lock */
2329         get_task_struct(next_task);
2330
2331         /* Will lock the rq it'll find */
2332         later_rq = find_lock_later_rq(next_task, rq);
2333         if (!later_rq) {
2334                 struct task_struct *task;
2335
2336                 /*
2337                  * We must check all this again, since
2338                  * find_lock_later_rq releases rq->lock and it is
2339                  * then possible that next_task has migrated.
2340                  */
2341                 task = pick_next_pushable_dl_task(rq);
2342                 if (task == next_task) {
2343                         /*
2344                          * The task is still there. We don't try
2345                          * again, some other CPU will pull it when ready.
2346                          */
2347                         goto out;
2348                 }
2349
2350                 if (!task)
2351                         /* No more tasks */
2352                         goto out;
2353
2354                 put_task_struct(next_task);
2355                 next_task = task;
2356                 goto retry;
2357         }
2358
2359         deactivate_task(rq, next_task, 0);
2360         set_task_cpu(next_task, later_rq->cpu);
2361         activate_task(later_rq, next_task, 0);
2362         ret = 1;
2363
2364         resched_curr(later_rq);
2365
2366         double_unlock_balance(rq, later_rq);
2367
2368 out:
2369         put_task_struct(next_task);
2370
2371         return ret;
2372 }
2373
2374 static void push_dl_tasks(struct rq *rq)
2375 {
2376         /* push_dl_task() will return true if it moved a -deadline task */
2377         while (push_dl_task(rq))
2378                 ;
2379 }
2380
2381 static void pull_dl_task(struct rq *this_rq)
2382 {
2383         int this_cpu = this_rq->cpu, cpu;
2384         struct task_struct *p, *push_task;
2385         bool resched = false;
2386         struct rq *src_rq;
2387         u64 dmin = LONG_MAX;
2388
2389         if (likely(!dl_overloaded(this_rq)))
2390                 return;
2391
2392         /*
2393          * Match the barrier from dl_set_overloaded; this guarantees that if we
2394          * see overloaded we must also see the dlo_mask bit.
2395          */
2396         smp_rmb();
2397
2398         for_each_cpu(cpu, this_rq->rd->dlo_mask) {
2399                 if (this_cpu == cpu)
2400                         continue;
2401
2402                 src_rq = cpu_rq(cpu);
2403
2404                 /*
2405                  * It looks racy, abd it is! However, as in sched_rt.c,
2406                  * we are fine with this.
2407                  */
2408                 if (this_rq->dl.dl_nr_running &&
2409                     dl_time_before(this_rq->dl.earliest_dl.curr,
2410                                    src_rq->dl.earliest_dl.next))
2411                         continue;
2412
2413                 /* Might drop this_rq->lock */
2414                 push_task = NULL;
2415                 double_lock_balance(this_rq, src_rq);
2416
2417                 /*
2418                  * If there are no more pullable tasks on the
2419                  * rq, we're done with it.
2420                  */
2421                 if (src_rq->dl.dl_nr_running <= 1)
2422                         goto skip;
2423
2424                 p = pick_earliest_pushable_dl_task(src_rq, this_cpu);
2425
2426                 /*
2427                  * We found a task to be pulled if:
2428                  *  - it preempts our current (if there's one),
2429                  *  - it will preempt the last one we pulled (if any).
2430                  */
2431                 if (p && dl_time_before(p->dl.deadline, dmin) &&
2432                     dl_task_is_earliest_deadline(p, this_rq)) {
2433                         WARN_ON(p == src_rq->curr);
2434                         WARN_ON(!task_on_rq_queued(p));
2435
2436                         /*
2437                          * Then we pull iff p has actually an earlier
2438                          * deadline than the current task of its runqueue.
2439                          */
2440                         if (dl_time_before(p->dl.deadline,
2441                                            src_rq->curr->dl.deadline))
2442                                 goto skip;
2443
2444                         if (is_migration_disabled(p)) {
2445                                 push_task = get_push_task(src_rq);
2446                         } else {
2447                                 deactivate_task(src_rq, p, 0);
2448                                 set_task_cpu(p, this_cpu);
2449                                 activate_task(this_rq, p, 0);
2450                                 dmin = p->dl.deadline;
2451                                 resched = true;
2452                         }
2453
2454                         /* Is there any other task even earlier? */
2455                 }
2456 skip:
2457                 double_unlock_balance(this_rq, src_rq);
2458
2459                 if (push_task) {
2460                         raw_spin_rq_unlock(this_rq);
2461                         stop_one_cpu_nowait(src_rq->cpu, push_cpu_stop,
2462                                             push_task, &src_rq->push_work);
2463                         raw_spin_rq_lock(this_rq);
2464                 }
2465         }
2466
2467         if (resched)
2468                 resched_curr(this_rq);
2469 }
2470
2471 /*
2472  * Since the task is not running and a reschedule is not going to happen
2473  * anytime soon on its runqueue, we try pushing it away now.
2474  */
2475 static void task_woken_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2476 {
2477         if (!task_on_cpu(rq, p) &&
2478             !test_tsk_need_resched(rq->curr) &&
2479             p->nr_cpus_allowed > 1 &&
2480             dl_task(rq->curr) &&
2481             (rq->curr->nr_cpus_allowed < 2 ||
2482              !dl_entity_preempt(&p->dl, &rq->curr->dl))) {
2483                 push_dl_tasks(rq);
2484         }
2485 }
2486
2487 static void set_cpus_allowed_dl(struct task_struct *p,
2488                                 const struct cpumask *new_mask,
2489                                 u32 flags)
2490 {
2491         struct root_domain *src_rd;
2492         struct rq *rq;
2493
2494         WARN_ON_ONCE(!dl_task(p));
2495
2496         rq = task_rq(p);
2497         src_rd = rq->rd;
2498         /*
2499          * Migrating a SCHED_DEADLINE task between exclusive
2500          * cpusets (different root_domains) entails a bandwidth
2501          * update. We already made space for us in the destination
2502          * domain (see cpuset_can_attach()).
2503          */
2504         if (!cpumask_intersects(src_rd->span, new_mask)) {
2505                 struct dl_bw *src_dl_b;
2506
2507                 src_dl_b = dl_bw_of(cpu_of(rq));
2508                 /*
2509                  * We now free resources of the root_domain we are migrating
2510                  * off. In the worst case, sched_setattr() may temporary fail
2511                  * until we complete the update.
2512                  */
2513                 raw_spin_lock(&src_dl_b->lock);
2514                 __dl_sub(src_dl_b, p->dl.dl_bw, dl_bw_cpus(task_cpu(p)));
2515                 raw_spin_unlock(&src_dl_b->lock);
2516         }
2517
2518         set_cpus_allowed_common(p, new_mask, flags);
2519 }
2520
2521 /* Assumes rq->lock is held */
2522 static void rq_online_dl(struct rq *rq)
2523 {
2524         if (rq->dl.overloaded)
2525                 dl_set_overload(rq);
2526
2527         cpudl_set_freecpu(&rq->rd->cpudl, rq->cpu);
2528         if (rq->dl.dl_nr_running > 0)
2529                 cpudl_set(&rq->rd->cpudl, rq->cpu, rq->dl.earliest_dl.curr);
2530 }
2531
2532 /* Assumes rq->lock is held */
2533 static void rq_offline_dl(struct rq *rq)
2534 {
2535         if (rq->dl.overloaded)
2536                 dl_clear_overload(rq);
2537
2538         cpudl_clear(&rq->rd->cpudl, rq->cpu);
2539         cpudl_clear_freecpu(&rq->rd->cpudl, rq->cpu);
2540 }
2541
2542 void __init init_sched_dl_class(void)
2543 {
2544         unsigned int i;
2545
2546         for_each_possible_cpu(i)
2547                 zalloc_cpumask_var_node(&per_cpu(local_cpu_mask_dl, i),
2548                                         GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
2549 }
2550
2551 void dl_add_task_root_domain(struct task_struct *p)
2552 {
2553         struct rq_flags rf;
2554         struct rq *rq;
2555         struct dl_bw *dl_b;
2556
2557         raw_spin_lock_irqsave(&p->pi_lock, rf.flags);
2558         if (!dl_task(p)) {
2559                 raw_spin_unlock_irqrestore(&p->pi_lock, rf.flags);
2560                 return;
2561         }
2562
2563         rq = __task_rq_lock(p, &rf);
2564
2565         dl_b = &rq->rd->dl_bw;
2566         raw_spin_lock(&dl_b->lock);
2567
2568         __dl_add(dl_b, p->dl.dl_bw, cpumask_weight(rq->rd->span));
2569
2570         raw_spin_unlock(&dl_b->lock);
2571
2572         task_rq_unlock(rq, p, &rf);
2573 }
2574
2575 void dl_clear_root_domain(struct root_domain *rd)
2576 {
2577         unsigned long flags;
2578
2579         raw_spin_lock_irqsave(&rd->dl_bw.lock, flags);
2580         rd->dl_bw.total_bw = 0;
2581         raw_spin_unlock_irqrestore(&rd->dl_bw.lock, flags);
2582 }
2583
2584 #endif /* CONFIG_SMP */
2585
2586 static void switched_from_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2587 {
2588         /*
2589          * task_non_contending() can start the "inactive timer" (if the 0-lag
2590          * time is in the future). If the task switches back to dl before
2591          * the "inactive timer" fires, it can continue to consume its current
2592          * runtime using its current deadline. If it stays outside of
2593          * SCHED_DEADLINE until the 0-lag time passes, inactive_task_timer()
2594          * will reset the task parameters.
2595          */
2596         if (task_on_rq_queued(p) && p->dl.dl_runtime)
2597                 task_non_contending(p);
2598
2599         if (!task_on_rq_queued(p)) {
2600                 /*
2601                  * Inactive timer is armed. However, p is leaving DEADLINE and
2602                  * might migrate away from this rq while continuing to run on
2603                  * some other class. We need to remove its contribution from
2604                  * this rq running_bw now, or sub_rq_bw (below) will complain.
2605                  */
2606                 if (p->dl.dl_non_contending)
2607                         sub_running_bw(&p->dl, &rq->dl);
2608                 sub_rq_bw(&p->dl, &rq->dl);
2609         }
2610
2611         /*
2612          * We cannot use inactive_task_timer() to invoke sub_running_bw()
2613          * at the 0-lag time, because the task could have been migrated
2614          * while SCHED_OTHER in the meanwhile.
2615          */
2616         if (p->dl.dl_non_contending)
2617                 p->dl.dl_non_contending = 0;
2618
2619         /*
2620          * Since this might be the only -deadline task on the rq,
2621          * this is the right place to try to pull some other one
2622          * from an overloaded CPU, if any.
2623          */
2624         if (!task_on_rq_queued(p) || rq->dl.dl_nr_running)
2625                 return;
2626
2627         deadline_queue_pull_task(rq);
2628 }
2629
2630 /*
2631  * When switching to -deadline, we may overload the rq, then
2632  * we try to push someone off, if possible.
2633  */
2634 static void switched_to_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2635 {
2636         if (hrtimer_try_to_cancel(&p->dl.inactive_timer) == 1)
2637                 put_task_struct(p);
2638
2639         /* If p is not queued we will update its parameters at next wakeup. */
2640         if (!task_on_rq_queued(p)) {
2641                 add_rq_bw(&p->dl, &rq->dl);
2642
2643                 return;
2644         }
2645
2646         if (rq->curr != p) {
2647 #ifdef CONFIG_SMP
2648                 if (p->nr_cpus_allowed > 1 && rq->dl.overloaded)
2649                         deadline_queue_push_tasks(rq);
2650 #endif
2651                 if (dl_task(rq->curr))
2652                         check_preempt_curr_dl(rq, p, 0);
2653                 else
2654                         resched_curr(rq);
2655         } else {
2656                 update_dl_rq_load_avg(rq_clock_pelt(rq), rq, 0);
2657         }
2658 }
2659
2660 /*
2661  * If the scheduling parameters of a -deadline task changed,
2662  * a push or pull operation might be needed.
2663  */
2664 static void prio_changed_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p,
2665                             int oldprio)
2666 {
2667         if (task_on_rq_queued(p) || task_current(rq, p)) {
2668 #ifdef CONFIG_SMP
2669                 /*
2670                  * This might be too much, but unfortunately
2671                  * we don't have the old deadline value, and
2672                  * we can't argue if the task is increasing
2673                  * or lowering its prio, so...
2674                  */
2675                 if (!rq->dl.overloaded)
2676                         deadline_queue_pull_task(rq);
2677
2678                 /*
2679                  * If we now have a earlier deadline task than p,
2680                  * then reschedule, provided p is still on this
2681                  * runqueue.
2682                  */
2683                 if (dl_time_before(rq->dl.earliest_dl.curr, p->dl.deadline))
2684                         resched_curr(rq);
2685 #else
2686                 /*
2687                  * Again, we don't know if p has a earlier
2688                  * or later deadline, so let's blindly set a
2689                  * (maybe not needed) rescheduling point.
2690                  */
2691                 resched_curr(rq);
2692 #endif /* CONFIG_SMP */
2693         }
2694 }
2695
2696 DEFINE_SCHED_CLASS(dl) = {
2697
2698         .enqueue_task           = enqueue_task_dl,
2699         .dequeue_task           = dequeue_task_dl,
2700         .yield_task             = yield_task_dl,
2701
2702         .check_preempt_curr     = check_preempt_curr_dl,
2703
2704         .pick_next_task         = pick_next_task_dl,
2705         .put_prev_task          = put_prev_task_dl,
2706         .set_next_task          = set_next_task_dl,
2707
2708 #ifdef CONFIG_SMP
2709         .balance                = balance_dl,
2710         .pick_task              = pick_task_dl,
2711         .select_task_rq         = select_task_rq_dl,
2712         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_dl,
2713         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_dl,
2714         .rq_online              = rq_online_dl,
2715         .rq_offline             = rq_offline_dl,
2716         .task_woken             = task_woken_dl,
2717         .find_lock_rq           = find_lock_later_rq,
2718 #endif
2719
2720         .task_tick              = task_tick_dl,
2721         .task_fork              = task_fork_dl,
2722
2723         .prio_changed           = prio_changed_dl,
2724         .switched_from          = switched_from_dl,
2725         .switched_to            = switched_to_dl,
2726
2727         .update_curr            = update_curr_dl,
2728 };
2729
2730 /* Used for dl_bw check and update, used under sched_rt_handler()::mutex */
2731 static u64 dl_generation;
2732
2733 int sched_dl_global_validate(void)
2734 {
2735         u64 runtime = global_rt_runtime();
2736         u64 period = global_rt_period();
2737         u64 new_bw = to_ratio(period, runtime);
2738         u64 gen = ++dl_generation;
2739         struct dl_bw *dl_b;
2740         int cpu, cpus, ret = 0;
2741         unsigned long flags;
2742
2743         /*
2744          * Here we want to check the bandwidth not being set to some
2745          * value smaller than the currently allocated bandwidth in
2746          * any of the root_domains.
2747          */
2748         for_each_possible_cpu(cpu) {
2749                 rcu_read_lock_sched();
2750
2751                 if (dl_bw_visited(cpu, gen))
2752                         goto next;
2753
2754                 dl_b = dl_bw_of(cpu);
2755                 cpus = dl_bw_cpus(cpu);
2756
2757                 raw_spin_lock_irqsave(&dl_b->lock, flags);
2758                 if (new_bw * cpus < dl_b->total_bw)
2759                         ret = -EBUSY;
2760                 raw_spin_unlock_irqrestore(&dl_b->lock, flags);
2761
2762 next:
2763                 rcu_read_unlock_sched();
2764
2765                 if (ret)
2766                         break;
2767         }
2768
2769         return ret;
2770 }
2771
2772 static void init_dl_rq_bw_ratio(struct dl_rq *dl_rq)
2773 {
2774         if (global_rt_runtime() == RUNTIME_INF) {
2775                 dl_rq->bw_ratio = 1 << RATIO_SHIFT;
2776                 dl_rq->extra_bw = 1 << BW_SHIFT;
2777         } else {
2778                 dl_rq->bw_ratio = to_ratio(global_rt_runtime(),
2779                           global_rt_period()) >> (BW_SHIFT - RATIO_SHIFT);
2780                 dl_rq->extra_bw = to_ratio(global_rt_period(),
2781                                                     global_rt_runtime());
2782         }
2783 }
2784
2785 void sched_dl_do_global(void)
2786 {
2787         u64 new_bw = -1;
2788         u64 gen = ++dl_generation;
2789         struct dl_bw *dl_b;
2790         int cpu;
2791         unsigned long flags;
2792
2793         if (global_rt_runtime() != RUNTIME_INF)
2794                 new_bw = to_ratio(global_rt_period(), global_rt_runtime());
2795
2796         for_each_possible_cpu(cpu) {
2797                 rcu_read_lock_sched();
2798
2799                 if (dl_bw_visited(cpu, gen)) {
2800                         rcu_read_unlock_sched();
2801                         continue;
2802                 }
2803
2804                 dl_b = dl_bw_of(cpu);
2805
2806                 raw_spin_lock_irqsave(&dl_b->lock, flags);
2807                 dl_b->bw = new_bw;
2808                 raw_spin_unlock_irqrestore(&dl_b->lock, flags);
2809
2810                 rcu_read_unlock_sched();
2811                 init_dl_rq_bw_ratio(&cpu_rq(cpu)->dl);
2812         }
2813 }
2814
2815 /*
2816  * We must be sure that accepting a new task (or allowing changing the
2817  * parameters of an existing one) is consistent with the bandwidth
2818  * constraints. If yes, this function also accordingly updates the currently
2819  * allocated bandwidth to reflect the new situation.
2820  *
2821  * This function is called while holding p's rq->lock.
2822  */
2823 int sched_dl_overflow(struct task_struct *p, int policy,
2824                       const struct sched_attr *attr)
2825 {
2826         u64 period = attr->sched_period ?: attr->sched_deadline;
2827         u64 runtime = attr->sched_runtime;
2828         u64 new_bw = dl_policy(policy) ? to_ratio(period, runtime) : 0;
2829         int cpus, err = -1, cpu = task_cpu(p);
2830         struct dl_bw *dl_b = dl_bw_of(cpu);
2831         unsigned long cap;
2832
2833         if (attr->sched_flags & SCHED_FLAG_SUGOV)
2834                 return 0;
2835
2836         /* !deadline task may carry old deadline bandwidth */
2837         if (new_bw == p->dl.dl_bw && task_has_dl_policy(p))
2838                 return 0;
2839
2840         /*
2841          * Either if a task, enters, leave, or stays -deadline but changes
2842          * its parameters, we may need to update accordingly the total
2843          * allocated bandwidth of the container.
2844          */
2845         raw_spin_lock(&dl_b->lock);
2846         cpus = dl_bw_cpus(cpu);
2847         cap = dl_bw_capacity(cpu);
2848
2849         if (dl_policy(policy) && !task_has_dl_policy(p) &&
2850             !__dl_overflow(dl_b, cap, 0, new_bw)) {
2851                 if (hrtimer_active(&p->dl.inactive_timer))
2852                         __dl_sub(dl_b, p->dl.dl_bw, cpus);
2853                 __dl_add(dl_b, new_bw, cpus);
2854                 err = 0;
2855         } else if (dl_policy(policy) && task_has_dl_policy(p) &&
2856                    !__dl_overflow(dl_b, cap, p->dl.dl_bw, new_bw)) {
2857                 /*
2858                  * XXX this is slightly incorrect: when the task
2859                  * utilization decreases, we should delay the total
2860                  * utilization change until the task's 0-lag point.
2861                  * But this would require to set the task's "inactive
2862                  * timer" when the task is not inactive.
2863                  */
2864                 __dl_sub(dl_b, p->dl.dl_bw, cpus);
2865                 __dl_add(dl_b, new_bw, cpus);
2866                 dl_change_utilization(p, new_bw);
2867                 err = 0;
2868         } else if (!dl_policy(policy) && task_has_dl_policy(p)) {
2869                 /*
2870                  * Do not decrease the total deadline utilization here,
2871                  * switched_from_dl() will take care to do it at the correct
2872                  * (0-lag) time.
2873                  */
2874                 err = 0;
2875         }
2876         raw_spin_unlock(&dl_b->lock);
2877
2878         return err;
2879 }
2880
2881 /*
2882  * This function initializes the sched_dl_entity of a newly becoming
2883  * SCHED_DEADLINE task.
2884  *
2885  * Only the static values are considered here, the actual runtime and the
2886  * absolute deadline will be properly calculated when the task is enqueued
2887  * for the first time with its new policy.
2888  */
2889 void __setparam_dl(struct task_struct *p, const struct sched_attr *attr)
2890 {
2891         struct sched_dl_entity *dl_se = &p->dl;
2892
2893         dl_se->dl_runtime = attr->sched_runtime;
2894         dl_se->dl_deadline = attr->sched_deadline;
2895         dl_se->dl_period = attr->sched_period ?: dl_se->dl_deadline;
2896         dl_se->flags = attr->sched_flags & SCHED_DL_FLAGS;
2897         dl_se->dl_bw = to_ratio(dl_se->dl_period, dl_se->dl_runtime);
2898         dl_se->dl_density = to_ratio(dl_se->dl_deadline, dl_se->dl_runtime);
2899 }
2900
2901 void __getparam_dl(struct task_struct *p, struct sched_attr *attr)
2902 {
2903         struct sched_dl_entity *dl_se = &p->dl;
2904
2905         attr->sched_priority = p->rt_priority;
2906         attr->sched_runtime = dl_se->dl_runtime;
2907         attr->sched_deadline = dl_se->dl_deadline;
2908         attr->sched_period = dl_se->dl_period;
2909         attr->sched_flags &= ~SCHED_DL_FLAGS;
2910         attr->sched_flags |= dl_se->flags;
2911 }
2912
2913 /*
2914  * This function validates the new parameters of a -deadline task.
2915  * We ask for the deadline not being zero, and greater or equal
2916  * than the runtime, as well as the period of being zero or
2917  * greater than deadline. Furthermore, we have to be sure that
2918  * user parameters are above the internal resolution of 1us (we
2919  * check sched_runtime only since it is always the smaller one) and
2920  * below 2^63 ns (we have to check both sched_deadline and
2921  * sched_period, as the latter can be zero).
2922  */
2923 bool __checkparam_dl(const struct sched_attr *attr)
2924 {
2925         u64 period, max, min;
2926
2927         /* special dl tasks don't actually use any parameter */
2928         if (attr->sched_flags & SCHED_FLAG_SUGOV)
2929                 return true;
2930
2931         /* deadline != 0 */
2932         if (attr->sched_deadline == 0)
2933                 return false;
2934
2935         /*
2936          * Since we truncate DL_SCALE bits, make sure we're at least
2937          * that big.
2938          */
2939         if (attr->sched_runtime < (1ULL << DL_SCALE))
2940                 return false;
2941
2942         /*
2943          * Since we use the MSB for wrap-around and sign issues, make
2944          * sure it's not set (mind that period can be equal to zero).
2945          */
2946         if (attr->sched_deadline & (1ULL << 63) ||
2947             attr->sched_period & (1ULL << 63))
2948                 return false;
2949
2950         period = attr->sched_period;
2951         if (!period)
2952                 period = attr->sched_deadline;
2953
2954         /* runtime <= deadline <= period (if period != 0) */
2955         if (period < attr->sched_deadline ||
2956             attr->sched_deadline < attr->sched_runtime)
2957                 return false;
2958
2959         max = (u64)READ_ONCE(sysctl_sched_dl_period_max) * NSEC_PER_USEC;
2960         min = (u64)READ_ONCE(sysctl_sched_dl_period_min) * NSEC_PER_USEC;
2961
2962         if (period < min || period > max)
2963                 return false;
2964
2965         return true;
2966 }
2967
2968 /*
2969  * This function clears the sched_dl_entity static params.
2970  */
2971 void __dl_clear_params(struct task_struct *p)
2972 {
2973         struct sched_dl_entity *dl_se = &p->dl;
2974
2975         dl_se->dl_runtime               = 0;
2976         dl_se->dl_deadline              = 0;
2977         dl_se->dl_period                = 0;
2978         dl_se->flags                    = 0;
2979         dl_se->dl_bw                    = 0;
2980         dl_se->dl_density               = 0;
2981
2982         dl_se->dl_throttled             = 0;
2983         dl_se->dl_yielded               = 0;
2984         dl_se->dl_non_contending        = 0;
2985         dl_se->dl_overrun               = 0;
2986
2987 #ifdef CONFIG_RT_MUTEXES
2988         dl_se->pi_se                    = dl_se;
2989 #endif
2990 }
2991
2992 bool dl_param_changed(struct task_struct *p, const struct sched_attr *attr)
2993 {
2994         struct sched_dl_entity *dl_se = &p->dl;
2995
2996         if (dl_se->dl_runtime != attr->sched_runtime ||
2997             dl_se->dl_deadline != attr->sched_deadline ||
2998             dl_se->dl_period != attr->sched_period ||
2999             dl_se->flags != (attr->sched_flags & SCHED_DL_FLAGS))
3000                 return true;
3001
3002         return false;
3003 }
3004
3005 #ifdef CONFIG_SMP
3006 int dl_cpuset_cpumask_can_shrink(const struct cpumask *cur,
3007                                  const struct cpumask *trial)
3008 {
3009         unsigned long flags, cap;
3010         struct dl_bw *cur_dl_b;
3011         int ret = 1;
3012
3013         rcu_read_lock_sched();
3014         cur_dl_b = dl_bw_of(cpumask_any(cur));
3015         cap = __dl_bw_capacity(trial);
3016         raw_spin_lock_irqsave(&cur_dl_b->lock, flags);
3017         if (__dl_overflow(cur_dl_b, cap, 0, 0))
3018                 ret = 0;
3019         raw_spin_unlock_irqrestore(&cur_dl_b->lock, flags);
3020         rcu_read_unlock_sched();
3021
3022         return ret;
3023 }
3024
3025 int dl_cpu_busy(int cpu, struct task_struct *p)
3026 {
3027         unsigned long flags, cap;
3028         struct dl_bw *dl_b;
3029         bool overflow;
3030
3031         rcu_read_lock_sched();
3032         dl_b = dl_bw_of(cpu);
3033         raw_spin_lock_irqsave(&dl_b->lock, flags);
3034         cap = dl_bw_capacity(cpu);
3035         overflow = __dl_overflow(dl_b, cap, 0, p ? p->dl.dl_bw : 0);
3036
3037         if (!overflow && p) {
3038                 /*
3039                  * We reserve space for this task in the destination
3040                  * root_domain, as we can't fail after this point.
3041                  * We will free resources in the source root_domain
3042                  * later on (see set_cpus_allowed_dl()).
3043                  */
3044                 __dl_add(dl_b, p->dl.dl_bw, dl_bw_cpus(cpu));
3045         }
3046
3047         raw_spin_unlock_irqrestore(&dl_b->lock, flags);
3048         rcu_read_unlock_sched();
3049
3050         return overflow ? -EBUSY : 0;
3051 }
3052 #endif
3053
3054 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
3055 void print_dl_stats(struct seq_file *m, int cpu)
3056 {
3057         print_dl_rq(m, cpu, &cpu_rq(cpu)->dl);
3058 }
3059 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */