GNU Linux-libre 4.4.284-gnu1
[releases.git] / kernel / sched / deadline.c
1 /*
2  * Deadline Scheduling Class (SCHED_DEADLINE)
3  *
4  * Earliest Deadline First (EDF) + Constant Bandwidth Server (CBS).
5  *
6  * Tasks that periodically executes their instances for less than their
7  * runtime won't miss any of their deadlines.
8  * Tasks that are not periodic or sporadic or that tries to execute more
9  * than their reserved bandwidth will be slowed down (and may potentially
10  * miss some of their deadlines), and won't affect any other task.
11  *
12  * Copyright (C) 2012 Dario Faggioli <raistlin@linux.it>,
13  *                    Juri Lelli <juri.lelli@gmail.com>,
14  *                    Michael Trimarchi <michael@amarulasolutions.com>,
15  *                    Fabio Checconi <fchecconi@gmail.com>
16  */
17 #include "sched.h"
18
19 #include <linux/slab.h>
20
21 struct dl_bandwidth def_dl_bandwidth;
22
23 static inline struct task_struct *dl_task_of(struct sched_dl_entity *dl_se)
24 {
25         return container_of(dl_se, struct task_struct, dl);
26 }
27
28 static inline struct rq *rq_of_dl_rq(struct dl_rq *dl_rq)
29 {
30         return container_of(dl_rq, struct rq, dl);
31 }
32
33 static inline struct dl_rq *dl_rq_of_se(struct sched_dl_entity *dl_se)
34 {
35         struct task_struct *p = dl_task_of(dl_se);
36         struct rq *rq = task_rq(p);
37
38         return &rq->dl;
39 }
40
41 static inline int on_dl_rq(struct sched_dl_entity *dl_se)
42 {
43         return !RB_EMPTY_NODE(&dl_se->rb_node);
44 }
45
46 static inline int is_leftmost(struct task_struct *p, struct dl_rq *dl_rq)
47 {
48         struct sched_dl_entity *dl_se = &p->dl;
49
50         return dl_rq->rb_leftmost == &dl_se->rb_node;
51 }
52
53 void init_dl_bandwidth(struct dl_bandwidth *dl_b, u64 period, u64 runtime)
54 {
55         raw_spin_lock_init(&dl_b->dl_runtime_lock);
56         dl_b->dl_period = period;
57         dl_b->dl_runtime = runtime;
58 }
59
60 void init_dl_bw(struct dl_bw *dl_b)
61 {
62         raw_spin_lock_init(&dl_b->lock);
63         raw_spin_lock(&def_dl_bandwidth.dl_runtime_lock);
64         if (global_rt_runtime() == RUNTIME_INF)
65                 dl_b->bw = -1;
66         else
67                 dl_b->bw = to_ratio(global_rt_period(), global_rt_runtime());
68         raw_spin_unlock(&def_dl_bandwidth.dl_runtime_lock);
69         dl_b->total_bw = 0;
70 }
71
72 void init_dl_rq(struct dl_rq *dl_rq)
73 {
74         dl_rq->rb_root = RB_ROOT;
75
76 #ifdef CONFIG_SMP
77         /* zero means no -deadline tasks */
78         dl_rq->earliest_dl.curr = dl_rq->earliest_dl.next = 0;
79
80         dl_rq->dl_nr_migratory = 0;
81         dl_rq->overloaded = 0;
82         dl_rq->pushable_dl_tasks_root = RB_ROOT;
83 #else
84         init_dl_bw(&dl_rq->dl_bw);
85 #endif
86 }
87
88 #ifdef CONFIG_SMP
89
90 static inline int dl_overloaded(struct rq *rq)
91 {
92         return atomic_read(&rq->rd->dlo_count);
93 }
94
95 static inline void dl_set_overload(struct rq *rq)
96 {
97         if (!rq->online)
98                 return;
99
100         cpumask_set_cpu(rq->cpu, rq->rd->dlo_mask);
101         /*
102          * Must be visible before the overload count is
103          * set (as in sched_rt.c).
104          *
105          * Matched by the barrier in pull_dl_task().
106          */
107         smp_wmb();
108         atomic_inc(&rq->rd->dlo_count);
109 }
110
111 static inline void dl_clear_overload(struct rq *rq)
112 {
113         if (!rq->online)
114                 return;
115
116         atomic_dec(&rq->rd->dlo_count);
117         cpumask_clear_cpu(rq->cpu, rq->rd->dlo_mask);
118 }
119
120 static void update_dl_migration(struct dl_rq *dl_rq)
121 {
122         if (dl_rq->dl_nr_migratory && dl_rq->dl_nr_running > 1) {
123                 if (!dl_rq->overloaded) {
124                         dl_set_overload(rq_of_dl_rq(dl_rq));
125                         dl_rq->overloaded = 1;
126                 }
127         } else if (dl_rq->overloaded) {
128                 dl_clear_overload(rq_of_dl_rq(dl_rq));
129                 dl_rq->overloaded = 0;
130         }
131 }
132
133 static void inc_dl_migration(struct sched_dl_entity *dl_se, struct dl_rq *dl_rq)
134 {
135         struct task_struct *p = dl_task_of(dl_se);
136
137         if (p->nr_cpus_allowed > 1)
138                 dl_rq->dl_nr_migratory++;
139
140         update_dl_migration(dl_rq);
141 }
142
143 static void dec_dl_migration(struct sched_dl_entity *dl_se, struct dl_rq *dl_rq)
144 {
145         struct task_struct *p = dl_task_of(dl_se);
146
147         if (p->nr_cpus_allowed > 1)
148                 dl_rq->dl_nr_migratory--;
149
150         update_dl_migration(dl_rq);
151 }
152
153 /*
154  * The list of pushable -deadline task is not a plist, like in
155  * sched_rt.c, it is an rb-tree with tasks ordered by deadline.
156  */
157 static void enqueue_pushable_dl_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
158 {
159         struct dl_rq *dl_rq = &rq->dl;
160         struct rb_node **link = &dl_rq->pushable_dl_tasks_root.rb_node;
161         struct rb_node *parent = NULL;
162         struct task_struct *entry;
163         int leftmost = 1;
164
165         BUG_ON(!RB_EMPTY_NODE(&p->pushable_dl_tasks));
166
167         while (*link) {
168                 parent = *link;
169                 entry = rb_entry(parent, struct task_struct,
170                                  pushable_dl_tasks);
171                 if (dl_entity_preempt(&p->dl, &entry->dl))
172                         link = &parent->rb_left;
173                 else {
174                         link = &parent->rb_right;
175                         leftmost = 0;
176                 }
177         }
178
179         if (leftmost)
180                 dl_rq->pushable_dl_tasks_leftmost = &p->pushable_dl_tasks;
181
182         rb_link_node(&p->pushable_dl_tasks, parent, link);
183         rb_insert_color(&p->pushable_dl_tasks, &dl_rq->pushable_dl_tasks_root);
184 }
185
186 static void dequeue_pushable_dl_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
187 {
188         struct dl_rq *dl_rq = &rq->dl;
189
190         if (RB_EMPTY_NODE(&p->pushable_dl_tasks))
191                 return;
192
193         if (dl_rq->pushable_dl_tasks_leftmost == &p->pushable_dl_tasks) {
194                 struct rb_node *next_node;
195
196                 next_node = rb_next(&p->pushable_dl_tasks);
197                 dl_rq->pushable_dl_tasks_leftmost = next_node;
198         }
199
200         rb_erase(&p->pushable_dl_tasks, &dl_rq->pushable_dl_tasks_root);
201         RB_CLEAR_NODE(&p->pushable_dl_tasks);
202 }
203
204 static inline int has_pushable_dl_tasks(struct rq *rq)
205 {
206         return !RB_EMPTY_ROOT(&rq->dl.pushable_dl_tasks_root);
207 }
208
209 static int push_dl_task(struct rq *rq);
210
211 static inline bool need_pull_dl_task(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
212 {
213         return dl_task(prev);
214 }
215
216 static DEFINE_PER_CPU(struct callback_head, dl_push_head);
217 static DEFINE_PER_CPU(struct callback_head, dl_pull_head);
218
219 static void push_dl_tasks(struct rq *);
220 static void pull_dl_task(struct rq *);
221
222 static inline void queue_push_tasks(struct rq *rq)
223 {
224         if (!has_pushable_dl_tasks(rq))
225                 return;
226
227         queue_balance_callback(rq, &per_cpu(dl_push_head, rq->cpu), push_dl_tasks);
228 }
229
230 static inline void queue_pull_task(struct rq *rq)
231 {
232         queue_balance_callback(rq, &per_cpu(dl_pull_head, rq->cpu), pull_dl_task);
233 }
234
235 static struct rq *find_lock_later_rq(struct task_struct *task, struct rq *rq);
236
237 static struct rq *dl_task_offline_migration(struct rq *rq, struct task_struct *p)
238 {
239         struct rq *later_rq = NULL;
240         bool fallback = false;
241
242         later_rq = find_lock_later_rq(p, rq);
243
244         if (!later_rq) {
245                 int cpu;
246
247                 /*
248                  * If we cannot preempt any rq, fall back to pick any
249                  * online cpu.
250                  */
251                 fallback = true;
252                 cpu = cpumask_any_and(cpu_active_mask, tsk_cpus_allowed(p));
253                 if (cpu >= nr_cpu_ids) {
254                         /*
255                          * Fail to find any suitable cpu.
256                          * The task will never come back!
257                          */
258                         BUG_ON(dl_bandwidth_enabled());
259
260                         /*
261                          * If admission control is disabled we
262                          * try a little harder to let the task
263                          * run.
264                          */
265                         cpu = cpumask_any(cpu_active_mask);
266                 }
267                 later_rq = cpu_rq(cpu);
268                 double_lock_balance(rq, later_rq);
269         }
270
271         /*
272          * By now the task is replenished and enqueued; migrate it.
273          */
274         deactivate_task(rq, p, 0);
275         set_task_cpu(p, later_rq->cpu);
276         activate_task(later_rq, p, 0);
277
278         if (!fallback)
279                 resched_curr(later_rq);
280
281         double_unlock_balance(later_rq, rq);
282
283         return later_rq;
284 }
285
286 #else
287
288 static inline
289 void enqueue_pushable_dl_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
290 {
291 }
292
293 static inline
294 void dequeue_pushable_dl_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
295 {
296 }
297
298 static inline
299 void inc_dl_migration(struct sched_dl_entity *dl_se, struct dl_rq *dl_rq)
300 {
301 }
302
303 static inline
304 void dec_dl_migration(struct sched_dl_entity *dl_se, struct dl_rq *dl_rq)
305 {
306 }
307
308 static inline bool need_pull_dl_task(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
309 {
310         return false;
311 }
312
313 static inline void pull_dl_task(struct rq *rq)
314 {
315 }
316
317 static inline void queue_push_tasks(struct rq *rq)
318 {
319 }
320
321 static inline void queue_pull_task(struct rq *rq)
322 {
323 }
324 #endif /* CONFIG_SMP */
325
326 static void enqueue_task_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags);
327 static void __dequeue_task_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags);
328 static void check_preempt_curr_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p,
329                                   int flags);
330
331 /*
332  * We are being explicitly informed that a new instance is starting,
333  * and this means that:
334  *  - the absolute deadline of the entity has to be placed at
335  *    current time + relative deadline;
336  *  - the runtime of the entity has to be set to the maximum value.
337  *
338  * The capability of specifying such event is useful whenever a -deadline
339  * entity wants to (try to!) synchronize its behaviour with the scheduler's
340  * one, and to (try to!) reconcile itself with its own scheduling
341  * parameters.
342  */
343 static inline void setup_new_dl_entity(struct sched_dl_entity *dl_se,
344                                        struct sched_dl_entity *pi_se)
345 {
346         struct dl_rq *dl_rq = dl_rq_of_se(dl_se);
347         struct rq *rq = rq_of_dl_rq(dl_rq);
348
349         WARN_ON(!dl_se->dl_new || dl_se->dl_throttled);
350
351         /*
352          * We use the regular wall clock time to set deadlines in the
353          * future; in fact, we must consider execution overheads (time
354          * spent on hardirq context, etc.).
355          */
356         dl_se->deadline = rq_clock(rq) + pi_se->dl_deadline;
357         dl_se->runtime = pi_se->dl_runtime;
358         dl_se->dl_new = 0;
359 }
360
361 /*
362  * Pure Earliest Deadline First (EDF) scheduling does not deal with the
363  * possibility of a entity lasting more than what it declared, and thus
364  * exhausting its runtime.
365  *
366  * Here we are interested in making runtime overrun possible, but we do
367  * not want a entity which is misbehaving to affect the scheduling of all
368  * other entities.
369  * Therefore, a budgeting strategy called Constant Bandwidth Server (CBS)
370  * is used, in order to confine each entity within its own bandwidth.
371  *
372  * This function deals exactly with that, and ensures that when the runtime
373  * of a entity is replenished, its deadline is also postponed. That ensures
374  * the overrunning entity can't interfere with other entity in the system and
375  * can't make them miss their deadlines. Reasons why this kind of overruns
376  * could happen are, typically, a entity voluntarily trying to overcome its
377  * runtime, or it just underestimated it during sched_setattr().
378  */
379 static void replenish_dl_entity(struct sched_dl_entity *dl_se,
380                                 struct sched_dl_entity *pi_se)
381 {
382         struct dl_rq *dl_rq = dl_rq_of_se(dl_se);
383         struct rq *rq = rq_of_dl_rq(dl_rq);
384
385         BUG_ON(pi_se->dl_runtime <= 0);
386
387         /*
388          * This could be the case for a !-dl task that is boosted.
389          * Just go with full inherited parameters.
390          */
391         if (dl_se->dl_deadline == 0) {
392                 dl_se->deadline = rq_clock(rq) + pi_se->dl_deadline;
393                 dl_se->runtime = pi_se->dl_runtime;
394         }
395
396         /*
397          * We keep moving the deadline away until we get some
398          * available runtime for the entity. This ensures correct
399          * handling of situations where the runtime overrun is
400          * arbitrary large.
401          */
402         while (dl_se->runtime <= 0) {
403                 dl_se->deadline += pi_se->dl_period;
404                 dl_se->runtime += pi_se->dl_runtime;
405         }
406
407         /*
408          * At this point, the deadline really should be "in
409          * the future" with respect to rq->clock. If it's
410          * not, we are, for some reason, lagging too much!
411          * Anyway, after having warn userspace abut that,
412          * we still try to keep the things running by
413          * resetting the deadline and the budget of the
414          * entity.
415          */
416         if (dl_time_before(dl_se->deadline, rq_clock(rq))) {
417                 printk_deferred_once("sched: DL replenish lagged to much\n");
418                 dl_se->deadline = rq_clock(rq) + pi_se->dl_deadline;
419                 dl_se->runtime = pi_se->dl_runtime;
420         }
421
422         if (dl_se->dl_yielded)
423                 dl_se->dl_yielded = 0;
424         if (dl_se->dl_throttled)
425                 dl_se->dl_throttled = 0;
426 }
427
428 /*
429  * Here we check if --at time t-- an entity (which is probably being
430  * [re]activated or, in general, enqueued) can use its remaining runtime
431  * and its current deadline _without_ exceeding the bandwidth it is
432  * assigned (function returns true if it can't). We are in fact applying
433  * one of the CBS rules: when a task wakes up, if the residual runtime
434  * over residual deadline fits within the allocated bandwidth, then we
435  * can keep the current (absolute) deadline and residual budget without
436  * disrupting the schedulability of the system. Otherwise, we should
437  * refill the runtime and set the deadline a period in the future,
438  * because keeping the current (absolute) deadline of the task would
439  * result in breaking guarantees promised to other tasks (refer to
440  * Documentation/scheduler/sched-deadline.txt for more informations).
441  *
442  * This function returns true if:
443  *
444  *   runtime / (deadline - t) > dl_runtime / dl_deadline ,
445  *
446  * IOW we can't recycle current parameters.
447  *
448  * Notice that the bandwidth check is done against the deadline. For
449  * task with deadline equal to period this is the same of using
450  * dl_period instead of dl_deadline in the equation above.
451  */
452 static bool dl_entity_overflow(struct sched_dl_entity *dl_se,
453                                struct sched_dl_entity *pi_se, u64 t)
454 {
455         u64 left, right;
456
457         /*
458          * left and right are the two sides of the equation above,
459          * after a bit of shuffling to use multiplications instead
460          * of divisions.
461          *
462          * Note that none of the time values involved in the two
463          * multiplications are absolute: dl_deadline and dl_runtime
464          * are the relative deadline and the maximum runtime of each
465          * instance, runtime is the runtime left for the last instance
466          * and (deadline - t), since t is rq->clock, is the time left
467          * to the (absolute) deadline. Even if overflowing the u64 type
468          * is very unlikely to occur in both cases, here we scale down
469          * as we want to avoid that risk at all. Scaling down by 10
470          * means that we reduce granularity to 1us. We are fine with it,
471          * since this is only a true/false check and, anyway, thinking
472          * of anything below microseconds resolution is actually fiction
473          * (but still we want to give the user that illusion >;).
474          */
475         left = (pi_se->dl_deadline >> DL_SCALE) * (dl_se->runtime >> DL_SCALE);
476         right = ((dl_se->deadline - t) >> DL_SCALE) *
477                 (pi_se->dl_runtime >> DL_SCALE);
478
479         return dl_time_before(right, left);
480 }
481
482 /*
483  * Revised wakeup rule [1]: For self-suspending tasks, rather then
484  * re-initializing task's runtime and deadline, the revised wakeup
485  * rule adjusts the task's runtime to avoid the task to overrun its
486  * density.
487  *
488  * Reasoning: a task may overrun the density if:
489  *    runtime / (deadline - t) > dl_runtime / dl_deadline
490  *
491  * Therefore, runtime can be adjusted to:
492  *     runtime = (dl_runtime / dl_deadline) * (deadline - t)
493  *
494  * In such way that runtime will be equal to the maximum density
495  * the task can use without breaking any rule.
496  *
497  * [1] Luca Abeni, Giuseppe Lipari, and Juri Lelli. 2015. Constant
498  * bandwidth server revisited. SIGBED Rev. 11, 4 (January 2015), 19-24.
499  */
500 static void
501 update_dl_revised_wakeup(struct sched_dl_entity *dl_se, struct rq *rq)
502 {
503         u64 laxity = dl_se->deadline - rq_clock(rq);
504
505         /*
506          * If the task has deadline < period, and the deadline is in the past,
507          * it should already be throttled before this check.
508          *
509          * See update_dl_entity() comments for further details.
510          */
511         WARN_ON(dl_time_before(dl_se->deadline, rq_clock(rq)));
512
513         dl_se->runtime = (dl_se->dl_density * laxity) >> 20;
514 }
515
516 /*
517  * Regarding the deadline, a task with implicit deadline has a relative
518  * deadline == relative period. A task with constrained deadline has a
519  * relative deadline <= relative period.
520  *
521  * We support constrained deadline tasks. However, there are some restrictions
522  * applied only for tasks which do not have an implicit deadline. See
523  * update_dl_entity() to know more about such restrictions.
524  *
525  * The dl_is_implicit() returns true if the task has an implicit deadline.
526  */
527 static inline bool dl_is_implicit(struct sched_dl_entity *dl_se)
528 {
529         return dl_se->dl_deadline == dl_se->dl_period;
530 }
531
532 /*
533  * When a deadline entity is placed in the runqueue, its runtime and deadline
534  * might need to be updated. This is done by a CBS wake up rule. There are two
535  * different rules: 1) the original CBS; and 2) the Revisited CBS.
536  *
537  * When the task is starting a new period, the Original CBS is used. In this
538  * case, the runtime is replenished and a new absolute deadline is set.
539  *
540  * When a task is queued before the begin of the next period, using the
541  * remaining runtime and deadline could make the entity to overflow, see
542  * dl_entity_overflow() to find more about runtime overflow. When such case
543  * is detected, the runtime and deadline need to be updated.
544  *
545  * If the task has an implicit deadline, i.e., deadline == period, the Original
546  * CBS is applied. the runtime is replenished and a new absolute deadline is
547  * set, as in the previous cases.
548  *
549  * However, the Original CBS does not work properly for tasks with
550  * deadline < period, which are said to have a constrained deadline. By
551  * applying the Original CBS, a constrained deadline task would be able to run
552  * runtime/deadline in a period. With deadline < period, the task would
553  * overrun the runtime/period allowed bandwidth, breaking the admission test.
554  *
555  * In order to prevent this misbehave, the Revisited CBS is used for
556  * constrained deadline tasks when a runtime overflow is detected. In the
557  * Revisited CBS, rather than replenishing & setting a new absolute deadline,
558  * the remaining runtime of the task is reduced to avoid runtime overflow.
559  * Please refer to the comments update_dl_revised_wakeup() function to find
560  * more about the Revised CBS rule.
561  */
562 static void update_dl_entity(struct sched_dl_entity *dl_se,
563                              struct sched_dl_entity *pi_se)
564 {
565         struct dl_rq *dl_rq = dl_rq_of_se(dl_se);
566         struct rq *rq = rq_of_dl_rq(dl_rq);
567
568         /*
569          * The arrival of a new instance needs special treatment, i.e.,
570          * the actual scheduling parameters have to be "renewed".
571          */
572         if (dl_se->dl_new) {
573                 setup_new_dl_entity(dl_se, pi_se);
574                 return;
575         }
576
577         if (dl_time_before(dl_se->deadline, rq_clock(rq)) ||
578             dl_entity_overflow(dl_se, pi_se, rq_clock(rq))) {
579
580                 if (unlikely(!dl_is_implicit(dl_se) &&
581                              !dl_time_before(dl_se->deadline, rq_clock(rq)) &&
582                              !dl_se->dl_boosted)){
583                         update_dl_revised_wakeup(dl_se, rq);
584                         return;
585                 }
586
587                 dl_se->deadline = rq_clock(rq) + pi_se->dl_deadline;
588                 dl_se->runtime = pi_se->dl_runtime;
589         }
590 }
591
592 static inline u64 dl_next_period(struct sched_dl_entity *dl_se)
593 {
594         return dl_se->deadline - dl_se->dl_deadline + dl_se->dl_period;
595 }
596
597 /*
598  * If the entity depleted all its runtime, and if we want it to sleep
599  * while waiting for some new execution time to become available, we
600  * set the bandwidth replenishment timer to the replenishment instant
601  * and try to activate it.
602  *
603  * Notice that it is important for the caller to know if the timer
604  * actually started or not (i.e., the replenishment instant is in
605  * the future or in the past).
606  */
607 static int start_dl_timer(struct task_struct *p)
608 {
609         struct sched_dl_entity *dl_se = &p->dl;
610         struct hrtimer *timer = &dl_se->dl_timer;
611         struct rq *rq = task_rq(p);
612         ktime_t now, act;
613         s64 delta;
614
615         lockdep_assert_held(&rq->lock);
616
617         /*
618          * We want the timer to fire at the deadline, but considering
619          * that it is actually coming from rq->clock and not from
620          * hrtimer's time base reading.
621          */
622         act = ns_to_ktime(dl_next_period(dl_se));
623         now = hrtimer_cb_get_time(timer);
624         delta = ktime_to_ns(now) - rq_clock(rq);
625         act = ktime_add_ns(act, delta);
626
627         /*
628          * If the expiry time already passed, e.g., because the value
629          * chosen as the deadline is too small, don't even try to
630          * start the timer in the past!
631          */
632         if (ktime_us_delta(act, now) < 0)
633                 return 0;
634
635         /*
636          * !enqueued will guarantee another callback; even if one is already in
637          * progress. This ensures a balanced {get,put}_task_struct().
638          *
639          * The race against __run_timer() clearing the enqueued state is
640          * harmless because we're holding task_rq()->lock, therefore the timer
641          * expiring after we've done the check will wait on its task_rq_lock()
642          * and observe our state.
643          */
644         if (!hrtimer_is_queued(timer)) {
645                 get_task_struct(p);
646                 hrtimer_start(timer, act, HRTIMER_MODE_ABS);
647         }
648
649         return 1;
650 }
651
652 /*
653  * This is the bandwidth enforcement timer callback. If here, we know
654  * a task is not on its dl_rq, since the fact that the timer was running
655  * means the task is throttled and needs a runtime replenishment.
656  *
657  * However, what we actually do depends on the fact the task is active,
658  * (it is on its rq) or has been removed from there by a call to
659  * dequeue_task_dl(). In the former case we must issue the runtime
660  * replenishment and add the task back to the dl_rq; in the latter, we just
661  * do nothing but clearing dl_throttled, so that runtime and deadline
662  * updating (and the queueing back to dl_rq) will be done by the
663  * next call to enqueue_task_dl().
664  */
665 static enum hrtimer_restart dl_task_timer(struct hrtimer *timer)
666 {
667         struct sched_dl_entity *dl_se = container_of(timer,
668                                                      struct sched_dl_entity,
669                                                      dl_timer);
670         struct task_struct *p = dl_task_of(dl_se);
671         unsigned long flags;
672         struct rq *rq;
673
674         rq = task_rq_lock(p, &flags);
675
676         /*
677          * The task might have changed its scheduling policy to something
678          * different than SCHED_DEADLINE (through switched_fromd_dl()).
679          */
680         if (!dl_task(p)) {
681                 __dl_clear_params(p);
682                 goto unlock;
683         }
684
685         /*
686          * This is possible if switched_from_dl() raced against a running
687          * callback that took the above !dl_task() path and we've since then
688          * switched back into SCHED_DEADLINE.
689          *
690          * There's nothing to do except drop our task reference.
691          */
692         if (dl_se->dl_new)
693                 goto unlock;
694
695         /*
696          * The task might have been boosted by someone else and might be in the
697          * boosting/deboosting path, its not throttled.
698          */
699         if (dl_se->dl_boosted)
700                 goto unlock;
701
702         /*
703          * Spurious timer due to start_dl_timer() race; or we already received
704          * a replenishment from rt_mutex_setprio().
705          */
706         if (!dl_se->dl_throttled)
707                 goto unlock;
708
709         sched_clock_tick();
710         update_rq_clock(rq);
711
712         /*
713          * If the throttle happened during sched-out; like:
714          *
715          *   schedule()
716          *     deactivate_task()
717          *       dequeue_task_dl()
718          *         update_curr_dl()
719          *           start_dl_timer()
720          *         __dequeue_task_dl()
721          *     prev->on_rq = 0;
722          *
723          * We can be both throttled and !queued. Replenish the counter
724          * but do not enqueue -- wait for our wakeup to do that.
725          */
726         if (!task_on_rq_queued(p)) {
727                 replenish_dl_entity(dl_se, dl_se);
728                 goto unlock;
729         }
730
731         enqueue_task_dl(rq, p, ENQUEUE_REPLENISH);
732         if (dl_task(rq->curr))
733                 check_preempt_curr_dl(rq, p, 0);
734         else
735                 resched_curr(rq);
736
737 #ifdef CONFIG_SMP
738         /*
739          * Perform balancing operations here; after the replenishments.  We
740          * cannot drop rq->lock before this, otherwise the assertion in
741          * start_dl_timer() about not missing updates is not true.
742          *
743          * If we find that the rq the task was on is no longer available, we
744          * need to select a new rq.
745          *
746          * XXX figure out if select_task_rq_dl() deals with offline cpus.
747          */
748         if (unlikely(!rq->online))
749                 rq = dl_task_offline_migration(rq, p);
750
751         /*
752          * Queueing this task back might have overloaded rq, check if we need
753          * to kick someone away.
754          */
755         if (has_pushable_dl_tasks(rq)) {
756                 /*
757                  * Nothing relies on rq->lock after this, so its safe to drop
758                  * rq->lock.
759                  */
760                 lockdep_unpin_lock(&rq->lock);
761                 push_dl_task(rq);
762                 lockdep_pin_lock(&rq->lock);
763         }
764 #endif
765
766 unlock:
767         task_rq_unlock(rq, p, &flags);
768
769         /*
770          * This can free the task_struct, including this hrtimer, do not touch
771          * anything related to that after this.
772          */
773         put_task_struct(p);
774
775         return HRTIMER_NORESTART;
776 }
777
778 void init_dl_task_timer(struct sched_dl_entity *dl_se)
779 {
780         struct hrtimer *timer = &dl_se->dl_timer;
781
782         hrtimer_init(timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
783         timer->function = dl_task_timer;
784 }
785
786 /*
787  * During the activation, CBS checks if it can reuse the current task's
788  * runtime and period. If the deadline of the task is in the past, CBS
789  * cannot use the runtime, and so it replenishes the task. This rule
790  * works fine for implicit deadline tasks (deadline == period), and the
791  * CBS was designed for implicit deadline tasks. However, a task with
792  * constrained deadline (deadine < period) might be awakened after the
793  * deadline, but before the next period. In this case, replenishing the
794  * task would allow it to run for runtime / deadline. As in this case
795  * deadline < period, CBS enables a task to run for more than the
796  * runtime / period. In a very loaded system, this can cause a domino
797  * effect, making other tasks miss their deadlines.
798  *
799  * To avoid this problem, in the activation of a constrained deadline
800  * task after the deadline but before the next period, throttle the
801  * task and set the replenishing timer to the begin of the next period,
802  * unless it is boosted.
803  */
804 static inline void dl_check_constrained_dl(struct sched_dl_entity *dl_se)
805 {
806         struct task_struct *p = dl_task_of(dl_se);
807         struct rq *rq = rq_of_dl_rq(dl_rq_of_se(dl_se));
808
809         if (dl_time_before(dl_se->deadline, rq_clock(rq)) &&
810             dl_time_before(rq_clock(rq), dl_next_period(dl_se))) {
811                 if (unlikely(dl_se->dl_boosted || !start_dl_timer(p)))
812                         return;
813                 dl_se->dl_throttled = 1;
814                 if (dl_se->runtime > 0)
815                         dl_se->runtime = 0;
816         }
817 }
818
819 static
820 int dl_runtime_exceeded(struct sched_dl_entity *dl_se)
821 {
822         return (dl_se->runtime <= 0);
823 }
824
825 extern bool sched_rt_bandwidth_account(struct rt_rq *rt_rq);
826
827 /*
828  * Update the current task's runtime statistics (provided it is still
829  * a -deadline task and has not been removed from the dl_rq).
830  */
831 static void update_curr_dl(struct rq *rq)
832 {
833         struct task_struct *curr = rq->curr;
834         struct sched_dl_entity *dl_se = &curr->dl;
835         u64 delta_exec;
836
837         if (!dl_task(curr) || !on_dl_rq(dl_se))
838                 return;
839
840         /*
841          * Consumed budget is computed considering the time as
842          * observed by schedulable tasks (excluding time spent
843          * in hardirq context, etc.). Deadlines are instead
844          * computed using hard walltime. This seems to be the more
845          * natural solution, but the full ramifications of this
846          * approach need further study.
847          */
848         delta_exec = rq_clock_task(rq) - curr->se.exec_start;
849         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
850                 return;
851
852         schedstat_set(curr->se.statistics.exec_max,
853                       max(curr->se.statistics.exec_max, delta_exec));
854
855         curr->se.sum_exec_runtime += delta_exec;
856         account_group_exec_runtime(curr, delta_exec);
857
858         curr->se.exec_start = rq_clock_task(rq);
859         cpuacct_charge(curr, delta_exec);
860
861         sched_rt_avg_update(rq, delta_exec);
862
863         dl_se->runtime -= dl_se->dl_yielded ? 0 : delta_exec;
864         if (dl_runtime_exceeded(dl_se)) {
865                 dl_se->dl_throttled = 1;
866                 __dequeue_task_dl(rq, curr, 0);
867                 if (unlikely(dl_se->dl_boosted || !start_dl_timer(curr)))
868                         enqueue_task_dl(rq, curr, ENQUEUE_REPLENISH);
869
870                 if (!is_leftmost(curr, &rq->dl))
871                         resched_curr(rq);
872         }
873
874         /*
875          * Because -- for now -- we share the rt bandwidth, we need to
876          * account our runtime there too, otherwise actual rt tasks
877          * would be able to exceed the shared quota.
878          *
879          * Account to the root rt group for now.
880          *
881          * The solution we're working towards is having the RT groups scheduled
882          * using deadline servers -- however there's a few nasties to figure
883          * out before that can happen.
884          */
885         if (rt_bandwidth_enabled()) {
886                 struct rt_rq *rt_rq = &rq->rt;
887
888                 raw_spin_lock(&rt_rq->rt_runtime_lock);
889                 /*
890                  * We'll let actual RT tasks worry about the overflow here, we
891                  * have our own CBS to keep us inline; only account when RT
892                  * bandwidth is relevant.
893                  */
894                 if (sched_rt_bandwidth_account(rt_rq))
895                         rt_rq->rt_time += delta_exec;
896                 raw_spin_unlock(&rt_rq->rt_runtime_lock);
897         }
898 }
899
900 #ifdef CONFIG_SMP
901
902 static struct task_struct *pick_next_earliest_dl_task(struct rq *rq, int cpu);
903
904 static inline u64 next_deadline(struct rq *rq)
905 {
906         struct task_struct *next = pick_next_earliest_dl_task(rq, rq->cpu);
907
908         if (next && dl_prio(next->prio))
909                 return next->dl.deadline;
910         else
911                 return 0;
912 }
913
914 static void inc_dl_deadline(struct dl_rq *dl_rq, u64 deadline)
915 {
916         struct rq *rq = rq_of_dl_rq(dl_rq);
917
918         if (dl_rq->earliest_dl.curr == 0 ||
919             dl_time_before(deadline, dl_rq->earliest_dl.curr)) {
920                 /*
921                  * If the dl_rq had no -deadline tasks, or if the new task
922                  * has shorter deadline than the current one on dl_rq, we
923                  * know that the previous earliest becomes our next earliest,
924                  * as the new task becomes the earliest itself.
925                  */
926                 dl_rq->earliest_dl.next = dl_rq->earliest_dl.curr;
927                 dl_rq->earliest_dl.curr = deadline;
928                 cpudl_set(&rq->rd->cpudl, rq->cpu, deadline, 1);
929         } else if (dl_rq->earliest_dl.next == 0 ||
930                    dl_time_before(deadline, dl_rq->earliest_dl.next)) {
931                 /*
932                  * On the other hand, if the new -deadline task has a
933                  * a later deadline than the earliest one on dl_rq, but
934                  * it is earlier than the next (if any), we must
935                  * recompute the next-earliest.
936                  */
937                 dl_rq->earliest_dl.next = next_deadline(rq);
938         }
939 }
940
941 static void dec_dl_deadline(struct dl_rq *dl_rq, u64 deadline)
942 {
943         struct rq *rq = rq_of_dl_rq(dl_rq);
944
945         /*
946          * Since we may have removed our earliest (and/or next earliest)
947          * task we must recompute them.
948          */
949         if (!dl_rq->dl_nr_running) {
950                 dl_rq->earliest_dl.curr = 0;
951                 dl_rq->earliest_dl.next = 0;
952                 cpudl_set(&rq->rd->cpudl, rq->cpu, 0, 0);
953         } else {
954                 struct rb_node *leftmost = dl_rq->rb_leftmost;
955                 struct sched_dl_entity *entry;
956
957                 entry = rb_entry(leftmost, struct sched_dl_entity, rb_node);
958                 dl_rq->earliest_dl.curr = entry->deadline;
959                 dl_rq->earliest_dl.next = next_deadline(rq);
960                 cpudl_set(&rq->rd->cpudl, rq->cpu, entry->deadline, 1);
961         }
962 }
963
964 #else
965
966 static inline void inc_dl_deadline(struct dl_rq *dl_rq, u64 deadline) {}
967 static inline void dec_dl_deadline(struct dl_rq *dl_rq, u64 deadline) {}
968
969 #endif /* CONFIG_SMP */
970
971 static inline
972 void inc_dl_tasks(struct sched_dl_entity *dl_se, struct dl_rq *dl_rq)
973 {
974         int prio = dl_task_of(dl_se)->prio;
975         u64 deadline = dl_se->deadline;
976
977         WARN_ON(!dl_prio(prio));
978         dl_rq->dl_nr_running++;
979         add_nr_running(rq_of_dl_rq(dl_rq), 1);
980
981         inc_dl_deadline(dl_rq, deadline);
982         inc_dl_migration(dl_se, dl_rq);
983 }
984
985 static inline
986 void dec_dl_tasks(struct sched_dl_entity *dl_se, struct dl_rq *dl_rq)
987 {
988         int prio = dl_task_of(dl_se)->prio;
989
990         WARN_ON(!dl_prio(prio));
991         WARN_ON(!dl_rq->dl_nr_running);
992         dl_rq->dl_nr_running--;
993         sub_nr_running(rq_of_dl_rq(dl_rq), 1);
994
995         dec_dl_deadline(dl_rq, dl_se->deadline);
996         dec_dl_migration(dl_se, dl_rq);
997 }
998
999 static void __enqueue_dl_entity(struct sched_dl_entity *dl_se)
1000 {
1001         struct dl_rq *dl_rq = dl_rq_of_se(dl_se);
1002         struct rb_node **link = &dl_rq->rb_root.rb_node;
1003         struct rb_node *parent = NULL;
1004         struct sched_dl_entity *entry;
1005         int leftmost = 1;
1006
1007         BUG_ON(!RB_EMPTY_NODE(&dl_se->rb_node));
1008
1009         while (*link) {
1010                 parent = *link;
1011                 entry = rb_entry(parent, struct sched_dl_entity, rb_node);
1012                 if (dl_time_before(dl_se->deadline, entry->deadline))
1013                         link = &parent->rb_left;
1014                 else {
1015                         link = &parent->rb_right;
1016                         leftmost = 0;
1017                 }
1018         }
1019
1020         if (leftmost)
1021                 dl_rq->rb_leftmost = &dl_se->rb_node;
1022
1023         rb_link_node(&dl_se->rb_node, parent, link);
1024         rb_insert_color(&dl_se->rb_node, &dl_rq->rb_root);
1025
1026         inc_dl_tasks(dl_se, dl_rq);
1027 }
1028
1029 static void __dequeue_dl_entity(struct sched_dl_entity *dl_se)
1030 {
1031         struct dl_rq *dl_rq = dl_rq_of_se(dl_se);
1032
1033         if (RB_EMPTY_NODE(&dl_se->rb_node))
1034                 return;
1035
1036         if (dl_rq->rb_leftmost == &dl_se->rb_node) {
1037                 struct rb_node *next_node;
1038
1039                 next_node = rb_next(&dl_se->rb_node);
1040                 dl_rq->rb_leftmost = next_node;
1041         }
1042
1043         rb_erase(&dl_se->rb_node, &dl_rq->rb_root);
1044         RB_CLEAR_NODE(&dl_se->rb_node);
1045
1046         dec_dl_tasks(dl_se, dl_rq);
1047 }
1048
1049 static void
1050 enqueue_dl_entity(struct sched_dl_entity *dl_se,
1051                   struct sched_dl_entity *pi_se, int flags)
1052 {
1053         BUG_ON(on_dl_rq(dl_se));
1054
1055         /*
1056          * If this is a wakeup or a new instance, the scheduling
1057          * parameters of the task might need updating. Otherwise,
1058          * we want a replenishment of its runtime.
1059          */
1060         if (dl_se->dl_new || flags & ENQUEUE_WAKEUP)
1061                 update_dl_entity(dl_se, pi_se);
1062         else if (flags & ENQUEUE_REPLENISH)
1063                 replenish_dl_entity(dl_se, pi_se);
1064
1065         __enqueue_dl_entity(dl_se);
1066 }
1067
1068 static void dequeue_dl_entity(struct sched_dl_entity *dl_se)
1069 {
1070         __dequeue_dl_entity(dl_se);
1071 }
1072
1073 static void enqueue_task_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
1074 {
1075         struct task_struct *pi_task = rt_mutex_get_top_task(p);
1076         struct sched_dl_entity *pi_se = &p->dl;
1077
1078         /*
1079          * Use the scheduling parameters of the top pi-waiter
1080          * task if we have one and its (absolute) deadline is
1081          * smaller than our one... OTW we keep our runtime and
1082          * deadline.
1083          */
1084         if (pi_task && p->dl.dl_boosted && dl_prio(pi_task->normal_prio)) {
1085                 pi_se = &pi_task->dl;
1086         } else if (!dl_prio(p->normal_prio)) {
1087                 /*
1088                  * Special case in which we have a !SCHED_DEADLINE task
1089                  * that is going to be deboosted, but exceedes its
1090                  * runtime while doing so. No point in replenishing
1091                  * it, as it's going to return back to its original
1092                  * scheduling class after this.
1093                  */
1094                 BUG_ON(!p->dl.dl_boosted || flags != ENQUEUE_REPLENISH);
1095                 return;
1096         }
1097
1098         /*
1099          * Check if a constrained deadline task was activated
1100          * after the deadline but before the next period.
1101          * If that is the case, the task will be throttled and
1102          * the replenishment timer will be set to the next period.
1103          */
1104         if (!p->dl.dl_throttled && !dl_is_implicit(&p->dl))
1105                 dl_check_constrained_dl(&p->dl);
1106
1107         /*
1108          * If p is throttled, we do nothing. In fact, if it exhausted
1109          * its budget it needs a replenishment and, since it now is on
1110          * its rq, the bandwidth timer callback (which clearly has not
1111          * run yet) will take care of this.
1112          */
1113         if (p->dl.dl_throttled && !(flags & ENQUEUE_REPLENISH))
1114                 return;
1115
1116         enqueue_dl_entity(&p->dl, pi_se, flags);
1117
1118         if (!task_current(rq, p) && p->nr_cpus_allowed > 1)
1119                 enqueue_pushable_dl_task(rq, p);
1120 }
1121
1122 static void __dequeue_task_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
1123 {
1124         dequeue_dl_entity(&p->dl);
1125         dequeue_pushable_dl_task(rq, p);
1126 }
1127
1128 static void dequeue_task_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
1129 {
1130         update_curr_dl(rq);
1131         __dequeue_task_dl(rq, p, flags);
1132 }
1133
1134 /*
1135  * Yield task semantic for -deadline tasks is:
1136  *
1137  *   get off from the CPU until our next instance, with
1138  *   a new runtime. This is of little use now, since we
1139  *   don't have a bandwidth reclaiming mechanism. Anyway,
1140  *   bandwidth reclaiming is planned for the future, and
1141  *   yield_task_dl will indicate that some spare budget
1142  *   is available for other task instances to use it.
1143  */
1144 static void yield_task_dl(struct rq *rq)
1145 {
1146         struct task_struct *p = rq->curr;
1147
1148         /*
1149          * We make the task go to sleep until its current deadline by
1150          * forcing its runtime to zero. This way, update_curr_dl() stops
1151          * it and the bandwidth timer will wake it up and will give it
1152          * new scheduling parameters (thanks to dl_yielded=1).
1153          */
1154         if (p->dl.runtime > 0) {
1155                 rq->curr->dl.dl_yielded = 1;
1156                 p->dl.runtime = 0;
1157         }
1158         update_rq_clock(rq);
1159         update_curr_dl(rq);
1160         /*
1161          * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
1162          * so we don't do microscopic update in schedule()
1163          * and double the fastpath cost.
1164          */
1165         rq_clock_skip_update(rq, true);
1166 }
1167
1168 #ifdef CONFIG_SMP
1169
1170 static int find_later_rq(struct task_struct *task);
1171
1172 static int
1173 select_task_rq_dl(struct task_struct *p, int cpu, int sd_flag, int flags)
1174 {
1175         struct task_struct *curr;
1176         struct rq *rq;
1177
1178         if (sd_flag != SD_BALANCE_WAKE)
1179                 goto out;
1180
1181         rq = cpu_rq(cpu);
1182
1183         rcu_read_lock();
1184         curr = READ_ONCE(rq->curr); /* unlocked access */
1185
1186         /*
1187          * If we are dealing with a -deadline task, we must
1188          * decide where to wake it up.
1189          * If it has a later deadline and the current task
1190          * on this rq can't move (provided the waking task
1191          * can!) we prefer to send it somewhere else. On the
1192          * other hand, if it has a shorter deadline, we
1193          * try to make it stay here, it might be important.
1194          */
1195         if (unlikely(dl_task(curr)) &&
1196             (curr->nr_cpus_allowed < 2 ||
1197              !dl_entity_preempt(&p->dl, &curr->dl)) &&
1198             (p->nr_cpus_allowed > 1)) {
1199                 int target = find_later_rq(p);
1200
1201                 if (target != -1 &&
1202                                 (dl_time_before(p->dl.deadline,
1203                                         cpu_rq(target)->dl.earliest_dl.curr) ||
1204                                 (cpu_rq(target)->dl.dl_nr_running == 0)))
1205                         cpu = target;
1206         }
1207         rcu_read_unlock();
1208
1209 out:
1210         return cpu;
1211 }
1212
1213 static void check_preempt_equal_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1214 {
1215         /*
1216          * Current can't be migrated, useless to reschedule,
1217          * let's hope p can move out.
1218          */
1219         if (rq->curr->nr_cpus_allowed == 1 ||
1220             cpudl_find(&rq->rd->cpudl, rq->curr, NULL) == -1)
1221                 return;
1222
1223         /*
1224          * p is migratable, so let's not schedule it and
1225          * see if it is pushed or pulled somewhere else.
1226          */
1227         if (p->nr_cpus_allowed != 1 &&
1228             cpudl_find(&rq->rd->cpudl, p, NULL) != -1)
1229                 return;
1230
1231         resched_curr(rq);
1232 }
1233
1234 #endif /* CONFIG_SMP */
1235
1236 /*
1237  * Only called when both the current and waking task are -deadline
1238  * tasks.
1239  */
1240 static void check_preempt_curr_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p,
1241                                   int flags)
1242 {
1243         if (dl_entity_preempt(&p->dl, &rq->curr->dl)) {
1244                 resched_curr(rq);
1245                 return;
1246         }
1247
1248 #ifdef CONFIG_SMP
1249         /*
1250          * In the unlikely case current and p have the same deadline
1251          * let us try to decide what's the best thing to do...
1252          */
1253         if ((p->dl.deadline == rq->curr->dl.deadline) &&
1254             !test_tsk_need_resched(rq->curr))
1255                 check_preempt_equal_dl(rq, p);
1256 #endif /* CONFIG_SMP */
1257 }
1258
1259 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
1260 static void start_hrtick_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1261 {
1262         hrtick_start(rq, p->dl.runtime);
1263 }
1264 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
1265 static void start_hrtick_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1266 {
1267 }
1268 #endif
1269
1270 static struct sched_dl_entity *pick_next_dl_entity(struct rq *rq,
1271                                                    struct dl_rq *dl_rq)
1272 {
1273         struct rb_node *left = dl_rq->rb_leftmost;
1274
1275         if (!left)
1276                 return NULL;
1277
1278         return rb_entry(left, struct sched_dl_entity, rb_node);
1279 }
1280
1281 struct task_struct *pick_next_task_dl(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
1282 {
1283         struct sched_dl_entity *dl_se;
1284         struct task_struct *p;
1285         struct dl_rq *dl_rq;
1286
1287         dl_rq = &rq->dl;
1288
1289         if (need_pull_dl_task(rq, prev)) {
1290                 /*
1291                  * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being
1292                  * picked for load-balance and preemption/IRQs are still
1293                  * disabled avoiding further scheduler activity on it and we're
1294                  * being very careful to re-start the picking loop.
1295                  */
1296                 lockdep_unpin_lock(&rq->lock);
1297                 pull_dl_task(rq);
1298                 lockdep_pin_lock(&rq->lock);
1299                 /*
1300                  * pull_rt_task() can drop (and re-acquire) rq->lock; this
1301                  * means a stop task can slip in, in which case we need to
1302                  * re-start task selection.
1303                  */
1304                 if (rq->stop && task_on_rq_queued(rq->stop))
1305                         return RETRY_TASK;
1306         }
1307
1308         /*
1309          * When prev is DL, we may throttle it in put_prev_task().
1310          * So, we update time before we check for dl_nr_running.
1311          */
1312         if (prev->sched_class == &dl_sched_class)
1313                 update_curr_dl(rq);
1314
1315         if (unlikely(!dl_rq->dl_nr_running))
1316                 return NULL;
1317
1318         put_prev_task(rq, prev);
1319
1320         dl_se = pick_next_dl_entity(rq, dl_rq);
1321         BUG_ON(!dl_se);
1322
1323         p = dl_task_of(dl_se);
1324         p->se.exec_start = rq_clock_task(rq);
1325
1326         /* Running task will never be pushed. */
1327        dequeue_pushable_dl_task(rq, p);
1328
1329         if (hrtick_enabled(rq))
1330                 start_hrtick_dl(rq, p);
1331
1332         queue_push_tasks(rq);
1333
1334         return p;
1335 }
1336
1337 static void put_prev_task_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1338 {
1339         update_curr_dl(rq);
1340
1341         if (on_dl_rq(&p->dl) && p->nr_cpus_allowed > 1)
1342                 enqueue_pushable_dl_task(rq, p);
1343 }
1344
1345 static void task_tick_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p, int queued)
1346 {
1347         update_curr_dl(rq);
1348
1349         /*
1350          * Even when we have runtime, update_curr_dl() might have resulted in us
1351          * not being the leftmost task anymore. In that case NEED_RESCHED will
1352          * be set and schedule() will start a new hrtick for the next task.
1353          */
1354         if (hrtick_enabled(rq) && queued && p->dl.runtime > 0 &&
1355             is_leftmost(p, &rq->dl))
1356                 start_hrtick_dl(rq, p);
1357 }
1358
1359 static void task_fork_dl(struct task_struct *p)
1360 {
1361         /*
1362          * SCHED_DEADLINE tasks cannot fork and this is achieved through
1363          * sched_fork()
1364          */
1365 }
1366
1367 static void task_dead_dl(struct task_struct *p)
1368 {
1369         struct dl_bw *dl_b = dl_bw_of(task_cpu(p));
1370
1371         /*
1372          * Since we are TASK_DEAD we won't slip out of the domain!
1373          */
1374         raw_spin_lock_irq(&dl_b->lock);
1375         /* XXX we should retain the bw until 0-lag */
1376         dl_b->total_bw -= p->dl.dl_bw;
1377         raw_spin_unlock_irq(&dl_b->lock);
1378 }
1379
1380 static void set_curr_task_dl(struct rq *rq)
1381 {
1382         struct task_struct *p = rq->curr;
1383
1384         p->se.exec_start = rq_clock_task(rq);
1385
1386         /* You can't push away the running task */
1387         dequeue_pushable_dl_task(rq, p);
1388 }
1389
1390 #ifdef CONFIG_SMP
1391
1392 /* Only try algorithms three times */
1393 #define DL_MAX_TRIES 3
1394
1395 static int pick_dl_task(struct rq *rq, struct task_struct *p, int cpu)
1396 {
1397         if (!task_running(rq, p) &&
1398             cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p)))
1399                 return 1;
1400         return 0;
1401 }
1402
1403 /* Returns the second earliest -deadline task, NULL otherwise */
1404 static struct task_struct *pick_next_earliest_dl_task(struct rq *rq, int cpu)
1405 {
1406         struct rb_node *next_node = rq->dl.rb_leftmost;
1407         struct sched_dl_entity *dl_se;
1408         struct task_struct *p = NULL;
1409
1410 next_node:
1411         next_node = rb_next(next_node);
1412         if (next_node) {
1413                 dl_se = rb_entry(next_node, struct sched_dl_entity, rb_node);
1414                 p = dl_task_of(dl_se);
1415
1416                 if (pick_dl_task(rq, p, cpu))
1417                         return p;
1418
1419                 goto next_node;
1420         }
1421
1422         return NULL;
1423 }
1424
1425 /*
1426  * Return the earliest pushable rq's task, which is suitable to be executed
1427  * on the CPU, NULL otherwise:
1428  */
1429 static struct task_struct *pick_earliest_pushable_dl_task(struct rq *rq, int cpu)
1430 {
1431         struct rb_node *next_node = rq->dl.pushable_dl_tasks_leftmost;
1432         struct task_struct *p = NULL;
1433
1434         if (!has_pushable_dl_tasks(rq))
1435                 return NULL;
1436
1437 next_node:
1438         if (next_node) {
1439                 p = rb_entry(next_node, struct task_struct, pushable_dl_tasks);
1440
1441                 if (pick_dl_task(rq, p, cpu))
1442                         return p;
1443
1444                 next_node = rb_next(next_node);
1445                 goto next_node;
1446         }
1447
1448         return NULL;
1449 }
1450
1451 static DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, local_cpu_mask_dl);
1452
1453 static int find_later_rq(struct task_struct *task)
1454 {
1455         struct sched_domain *sd;
1456         struct cpumask *later_mask = this_cpu_cpumask_var_ptr(local_cpu_mask_dl);
1457         int this_cpu = smp_processor_id();
1458         int best_cpu, cpu = task_cpu(task);
1459
1460         /* Make sure the mask is initialized first */
1461         if (unlikely(!later_mask))
1462                 return -1;
1463
1464         if (task->nr_cpus_allowed == 1)
1465                 return -1;
1466
1467         /*
1468          * We have to consider system topology and task affinity
1469          * first, then we can look for a suitable cpu.
1470          */
1471         best_cpu = cpudl_find(&task_rq(task)->rd->cpudl,
1472                         task, later_mask);
1473         if (best_cpu == -1)
1474                 return -1;
1475
1476         /*
1477          * If we are here, some target has been found,
1478          * the most suitable of which is cached in best_cpu.
1479          * This is, among the runqueues where the current tasks
1480          * have later deadlines than the task's one, the rq
1481          * with the latest possible one.
1482          *
1483          * Now we check how well this matches with task's
1484          * affinity and system topology.
1485          *
1486          * The last cpu where the task run is our first
1487          * guess, since it is most likely cache-hot there.
1488          */
1489         if (cpumask_test_cpu(cpu, later_mask))
1490                 return cpu;
1491         /*
1492          * Check if this_cpu is to be skipped (i.e., it is
1493          * not in the mask) or not.
1494          */
1495         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu, later_mask))
1496                 this_cpu = -1;
1497
1498         rcu_read_lock();
1499         for_each_domain(cpu, sd) {
1500                 if (sd->flags & SD_WAKE_AFFINE) {
1501
1502                         /*
1503                          * If possible, preempting this_cpu is
1504                          * cheaper than migrating.
1505                          */
1506                         if (this_cpu != -1 &&
1507                             cpumask_test_cpu(this_cpu, sched_domain_span(sd))) {
1508                                 rcu_read_unlock();
1509                                 return this_cpu;
1510                         }
1511
1512                         /*
1513                          * Last chance: if best_cpu is valid and is
1514                          * in the mask, that becomes our choice.
1515                          */
1516                         if (best_cpu < nr_cpu_ids &&
1517                             cpumask_test_cpu(best_cpu, sched_domain_span(sd))) {
1518                                 rcu_read_unlock();
1519                                 return best_cpu;
1520                         }
1521                 }
1522         }
1523         rcu_read_unlock();
1524
1525         /*
1526          * At this point, all our guesses failed, we just return
1527          * 'something', and let the caller sort the things out.
1528          */
1529         if (this_cpu != -1)
1530                 return this_cpu;
1531
1532         cpu = cpumask_any(later_mask);
1533         if (cpu < nr_cpu_ids)
1534                 return cpu;
1535
1536         return -1;
1537 }
1538
1539 /* Locks the rq it finds */
1540 static struct rq *find_lock_later_rq(struct task_struct *task, struct rq *rq)
1541 {
1542         struct rq *later_rq = NULL;
1543         int tries;
1544         int cpu;
1545
1546         for (tries = 0; tries < DL_MAX_TRIES; tries++) {
1547                 cpu = find_later_rq(task);
1548
1549                 if ((cpu == -1) || (cpu == rq->cpu))
1550                         break;
1551
1552                 later_rq = cpu_rq(cpu);
1553
1554                 if (later_rq->dl.dl_nr_running &&
1555                     !dl_time_before(task->dl.deadline,
1556                                         later_rq->dl.earliest_dl.curr)) {
1557                         /*
1558                          * Target rq has tasks of equal or earlier deadline,
1559                          * retrying does not release any lock and is unlikely
1560                          * to yield a different result.
1561                          */
1562                         later_rq = NULL;
1563                         break;
1564                 }
1565
1566                 /* Retry if something changed. */
1567                 if (double_lock_balance(rq, later_rq)) {
1568                         if (unlikely(task_rq(task) != rq ||
1569                                      !cpumask_test_cpu(later_rq->cpu,
1570                                                        &task->cpus_allowed) ||
1571                                      task_running(rq, task) ||
1572                                      !task_on_rq_queued(task))) {
1573                                 double_unlock_balance(rq, later_rq);
1574                                 later_rq = NULL;
1575                                 break;
1576                         }
1577                 }
1578
1579                 /*
1580                  * If the rq we found has no -deadline task, or
1581                  * its earliest one has a later deadline than our
1582                  * task, the rq is a good one.
1583                  */
1584                 if (!later_rq->dl.dl_nr_running ||
1585                     dl_time_before(task->dl.deadline,
1586                                    later_rq->dl.earliest_dl.curr))
1587                         break;
1588
1589                 /* Otherwise we try again. */
1590                 double_unlock_balance(rq, later_rq);
1591                 later_rq = NULL;
1592         }
1593
1594         return later_rq;
1595 }
1596
1597 static struct task_struct *pick_next_pushable_dl_task(struct rq *rq)
1598 {
1599         struct task_struct *p;
1600
1601         if (!has_pushable_dl_tasks(rq))
1602                 return NULL;
1603
1604         p = rb_entry(rq->dl.pushable_dl_tasks_leftmost,
1605                      struct task_struct, pushable_dl_tasks);
1606
1607         BUG_ON(rq->cpu != task_cpu(p));
1608         BUG_ON(task_current(rq, p));
1609         BUG_ON(p->nr_cpus_allowed <= 1);
1610
1611         BUG_ON(!task_on_rq_queued(p));
1612         BUG_ON(!dl_task(p));
1613
1614         return p;
1615 }
1616
1617 /*
1618  * See if the non running -deadline tasks on this rq
1619  * can be sent to some other CPU where they can preempt
1620  * and start executing.
1621  */
1622 static int push_dl_task(struct rq *rq)
1623 {
1624         struct task_struct *next_task;
1625         struct rq *later_rq;
1626         int ret = 0;
1627
1628         if (!rq->dl.overloaded)
1629                 return 0;
1630
1631         next_task = pick_next_pushable_dl_task(rq);
1632         if (!next_task)
1633                 return 0;
1634
1635 retry:
1636         if (unlikely(next_task == rq->curr)) {
1637                 WARN_ON(1);
1638                 return 0;
1639         }
1640
1641         /*
1642          * If next_task preempts rq->curr, and rq->curr
1643          * can move away, it makes sense to just reschedule
1644          * without going further in pushing next_task.
1645          */
1646         if (dl_task(rq->curr) &&
1647             dl_time_before(next_task->dl.deadline, rq->curr->dl.deadline) &&
1648             rq->curr->nr_cpus_allowed > 1) {
1649                 resched_curr(rq);
1650                 return 0;
1651         }
1652
1653         /* We might release rq lock */
1654         get_task_struct(next_task);
1655
1656         /* Will lock the rq it'll find */
1657         later_rq = find_lock_later_rq(next_task, rq);
1658         if (!later_rq) {
1659                 struct task_struct *task;
1660
1661                 /*
1662                  * We must check all this again, since
1663                  * find_lock_later_rq releases rq->lock and it is
1664                  * then possible that next_task has migrated.
1665                  */
1666                 task = pick_next_pushable_dl_task(rq);
1667                 if (task_cpu(next_task) == rq->cpu && task == next_task) {
1668                         /*
1669                          * The task is still there. We don't try
1670                          * again, some other cpu will pull it when ready.
1671                          */
1672                         goto out;
1673                 }
1674
1675                 if (!task)
1676                         /* No more tasks */
1677                         goto out;
1678
1679                 put_task_struct(next_task);
1680                 next_task = task;
1681                 goto retry;
1682         }
1683
1684         deactivate_task(rq, next_task, 0);
1685         set_task_cpu(next_task, later_rq->cpu);
1686         activate_task(later_rq, next_task, 0);
1687         ret = 1;
1688
1689         resched_curr(later_rq);
1690
1691         double_unlock_balance(rq, later_rq);
1692
1693 out:
1694         put_task_struct(next_task);
1695
1696         return ret;
1697 }
1698
1699 static void push_dl_tasks(struct rq *rq)
1700 {
1701         /* push_dl_task() will return true if it moved a -deadline task */
1702         while (push_dl_task(rq))
1703                 ;
1704 }
1705
1706 static void pull_dl_task(struct rq *this_rq)
1707 {
1708         int this_cpu = this_rq->cpu, cpu;
1709         struct task_struct *p;
1710         bool resched = false;
1711         struct rq *src_rq;
1712         u64 dmin = LONG_MAX;
1713
1714         if (likely(!dl_overloaded(this_rq)))
1715                 return;
1716
1717         /*
1718          * Match the barrier from dl_set_overloaded; this guarantees that if we
1719          * see overloaded we must also see the dlo_mask bit.
1720          */
1721         smp_rmb();
1722
1723         for_each_cpu(cpu, this_rq->rd->dlo_mask) {
1724                 if (this_cpu == cpu)
1725                         continue;
1726
1727                 src_rq = cpu_rq(cpu);
1728
1729                 /*
1730                  * It looks racy, abd it is! However, as in sched_rt.c,
1731                  * we are fine with this.
1732                  */
1733                 if (this_rq->dl.dl_nr_running &&
1734                     dl_time_before(this_rq->dl.earliest_dl.curr,
1735                                    src_rq->dl.earliest_dl.next))
1736                         continue;
1737
1738                 /* Might drop this_rq->lock */
1739                 double_lock_balance(this_rq, src_rq);
1740
1741                 /*
1742                  * If there are no more pullable tasks on the
1743                  * rq, we're done with it.
1744                  */
1745                 if (src_rq->dl.dl_nr_running <= 1)
1746                         goto skip;
1747
1748                 p = pick_earliest_pushable_dl_task(src_rq, this_cpu);
1749
1750                 /*
1751                  * We found a task to be pulled if:
1752                  *  - it preempts our current (if there's one),
1753                  *  - it will preempt the last one we pulled (if any).
1754                  */
1755                 if (p && dl_time_before(p->dl.deadline, dmin) &&
1756                     (!this_rq->dl.dl_nr_running ||
1757                      dl_time_before(p->dl.deadline,
1758                                     this_rq->dl.earliest_dl.curr))) {
1759                         WARN_ON(p == src_rq->curr);
1760                         WARN_ON(!task_on_rq_queued(p));
1761
1762                         /*
1763                          * Then we pull iff p has actually an earlier
1764                          * deadline than the current task of its runqueue.
1765                          */
1766                         if (dl_time_before(p->dl.deadline,
1767                                            src_rq->curr->dl.deadline))
1768                                 goto skip;
1769
1770                         resched = true;
1771
1772                         deactivate_task(src_rq, p, 0);
1773                         set_task_cpu(p, this_cpu);
1774                         activate_task(this_rq, p, 0);
1775                         dmin = p->dl.deadline;
1776
1777                         /* Is there any other task even earlier? */
1778                 }
1779 skip:
1780                 double_unlock_balance(this_rq, src_rq);
1781         }
1782
1783         if (resched)
1784                 resched_curr(this_rq);
1785 }
1786
1787 /*
1788  * Since the task is not running and a reschedule is not going to happen
1789  * anytime soon on its runqueue, we try pushing it away now.
1790  */
1791 static void task_woken_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1792 {
1793         if (!task_running(rq, p) &&
1794             !test_tsk_need_resched(rq->curr) &&
1795             p->nr_cpus_allowed > 1 &&
1796             dl_task(rq->curr) &&
1797             (rq->curr->nr_cpus_allowed < 2 ||
1798              !dl_entity_preempt(&p->dl, &rq->curr->dl))) {
1799                 push_dl_tasks(rq);
1800         }
1801 }
1802
1803 static void set_cpus_allowed_dl(struct task_struct *p,
1804                                 const struct cpumask *new_mask)
1805 {
1806         struct root_domain *src_rd;
1807         struct rq *rq;
1808
1809         BUG_ON(!dl_task(p));
1810
1811         rq = task_rq(p);
1812         src_rd = rq->rd;
1813         /*
1814          * Migrating a SCHED_DEADLINE task between exclusive
1815          * cpusets (different root_domains) entails a bandwidth
1816          * update. We already made space for us in the destination
1817          * domain (see cpuset_can_attach()).
1818          */
1819         if (!cpumask_intersects(src_rd->span, new_mask)) {
1820                 struct dl_bw *src_dl_b;
1821
1822                 src_dl_b = dl_bw_of(cpu_of(rq));
1823                 /*
1824                  * We now free resources of the root_domain we are migrating
1825                  * off. In the worst case, sched_setattr() may temporary fail
1826                  * until we complete the update.
1827                  */
1828                 raw_spin_lock(&src_dl_b->lock);
1829                 __dl_clear(src_dl_b, p->dl.dl_bw);
1830                 raw_spin_unlock(&src_dl_b->lock);
1831         }
1832
1833         set_cpus_allowed_common(p, new_mask);
1834 }
1835
1836 /* Assumes rq->lock is held */
1837 static void rq_online_dl(struct rq *rq)
1838 {
1839         if (rq->dl.overloaded)
1840                 dl_set_overload(rq);
1841
1842         cpudl_set_freecpu(&rq->rd->cpudl, rq->cpu);
1843         if (rq->dl.dl_nr_running > 0)
1844                 cpudl_set(&rq->rd->cpudl, rq->cpu, rq->dl.earliest_dl.curr, 1);
1845 }
1846
1847 /* Assumes rq->lock is held */
1848 static void rq_offline_dl(struct rq *rq)
1849 {
1850         if (rq->dl.overloaded)
1851                 dl_clear_overload(rq);
1852
1853         cpudl_set(&rq->rd->cpudl, rq->cpu, 0, 0);
1854         cpudl_clear_freecpu(&rq->rd->cpudl, rq->cpu);
1855 }
1856
1857 void __init init_sched_dl_class(void)
1858 {
1859         unsigned int i;
1860
1861         for_each_possible_cpu(i)
1862                 zalloc_cpumask_var_node(&per_cpu(local_cpu_mask_dl, i),
1863                                         GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
1864 }
1865
1866 #endif /* CONFIG_SMP */
1867
1868 static void switched_from_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1869 {
1870         /*
1871          * Start the deadline timer; if we switch back to dl before this we'll
1872          * continue consuming our current CBS slice. If we stay outside of
1873          * SCHED_DEADLINE until the deadline passes, the timer will reset the
1874          * task.
1875          */
1876         if (!start_dl_timer(p))
1877                 __dl_clear_params(p);
1878
1879         /*
1880          * Since this might be the only -deadline task on the rq,
1881          * this is the right place to try to pull some other one
1882          * from an overloaded cpu, if any.
1883          */
1884         if (!task_on_rq_queued(p) || rq->dl.dl_nr_running)
1885                 return;
1886
1887         queue_pull_task(rq);
1888 }
1889
1890 /*
1891  * When switching to -deadline, we may overload the rq, then
1892  * we try to push someone off, if possible.
1893  */
1894 static void switched_to_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1895 {
1896         if (task_on_rq_queued(p) && rq->curr != p) {
1897 #ifdef CONFIG_SMP
1898                 if (p->nr_cpus_allowed > 1 && rq->dl.overloaded)
1899                         queue_push_tasks(rq);
1900 #endif
1901                 if (dl_task(rq->curr))
1902                         check_preempt_curr_dl(rq, p, 0);
1903                 else
1904                         resched_curr(rq);
1905         }
1906 }
1907
1908 /*
1909  * If the scheduling parameters of a -deadline task changed,
1910  * a push or pull operation might be needed.
1911  */
1912 static void prio_changed_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p,
1913                             int oldprio)
1914 {
1915         if (task_on_rq_queued(p) || rq->curr == p) {
1916 #ifdef CONFIG_SMP
1917                 /*
1918                  * This might be too much, but unfortunately
1919                  * we don't have the old deadline value, and
1920                  * we can't argue if the task is increasing
1921                  * or lowering its prio, so...
1922                  */
1923                 if (!rq->dl.overloaded)
1924                         queue_pull_task(rq);
1925
1926                 /*
1927                  * If we now have a earlier deadline task than p,
1928                  * then reschedule, provided p is still on this
1929                  * runqueue.
1930                  */
1931                 if (dl_time_before(rq->dl.earliest_dl.curr, p->dl.deadline))
1932                         resched_curr(rq);
1933 #else
1934                 /*
1935                  * Again, we don't know if p has a earlier
1936                  * or later deadline, so let's blindly set a
1937                  * (maybe not needed) rescheduling point.
1938                  */
1939                 resched_curr(rq);
1940 #endif /* CONFIG_SMP */
1941         } else
1942                 switched_to_dl(rq, p);
1943 }
1944
1945 const struct sched_class dl_sched_class = {
1946         .next                   = &rt_sched_class,
1947         .enqueue_task           = enqueue_task_dl,
1948         .dequeue_task           = dequeue_task_dl,
1949         .yield_task             = yield_task_dl,
1950
1951         .check_preempt_curr     = check_preempt_curr_dl,
1952
1953         .pick_next_task         = pick_next_task_dl,
1954         .put_prev_task          = put_prev_task_dl,
1955
1956 #ifdef CONFIG_SMP
1957         .select_task_rq         = select_task_rq_dl,
1958         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_dl,
1959         .rq_online              = rq_online_dl,
1960         .rq_offline             = rq_offline_dl,
1961         .task_woken             = task_woken_dl,
1962 #endif
1963
1964         .set_curr_task          = set_curr_task_dl,
1965         .task_tick              = task_tick_dl,
1966         .task_fork              = task_fork_dl,
1967         .task_dead              = task_dead_dl,
1968
1969         .prio_changed           = prio_changed_dl,
1970         .switched_from          = switched_from_dl,
1971         .switched_to            = switched_to_dl,
1972
1973         .update_curr            = update_curr_dl,
1974 };
1975
1976 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
1977 extern void print_dl_rq(struct seq_file *m, int cpu, struct dl_rq *dl_rq);
1978
1979 void print_dl_stats(struct seq_file *m, int cpu)
1980 {
1981         print_dl_rq(m, cpu, &cpu_rq(cpu)->dl);
1982 }
1983 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */