Linux-libre 4.11.5-gnu
[librecmc/linux-libre.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                 dl_rq->earliest_dl.next = p->dl.deadline;
182         }
183
184         rb_link_node(&p->pushable_dl_tasks, parent, link);
185         rb_insert_color(&p->pushable_dl_tasks, &dl_rq->pushable_dl_tasks_root);
186 }
187
188 static void dequeue_pushable_dl_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
189 {
190         struct dl_rq *dl_rq = &rq->dl;
191
192         if (RB_EMPTY_NODE(&p->pushable_dl_tasks))
193                 return;
194
195         if (dl_rq->pushable_dl_tasks_leftmost == &p->pushable_dl_tasks) {
196                 struct rb_node *next_node;
197
198                 next_node = rb_next(&p->pushable_dl_tasks);
199                 dl_rq->pushable_dl_tasks_leftmost = next_node;
200                 if (next_node) {
201                         dl_rq->earliest_dl.next = rb_entry(next_node,
202                                 struct task_struct, pushable_dl_tasks)->dl.deadline;
203                 }
204         }
205
206         rb_erase(&p->pushable_dl_tasks, &dl_rq->pushable_dl_tasks_root);
207         RB_CLEAR_NODE(&p->pushable_dl_tasks);
208 }
209
210 static inline int has_pushable_dl_tasks(struct rq *rq)
211 {
212         return !RB_EMPTY_ROOT(&rq->dl.pushable_dl_tasks_root);
213 }
214
215 static int push_dl_task(struct rq *rq);
216
217 static inline bool need_pull_dl_task(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
218 {
219         return dl_task(prev);
220 }
221
222 static DEFINE_PER_CPU(struct callback_head, dl_push_head);
223 static DEFINE_PER_CPU(struct callback_head, dl_pull_head);
224
225 static void push_dl_tasks(struct rq *);
226 static void pull_dl_task(struct rq *);
227
228 static inline void queue_push_tasks(struct rq *rq)
229 {
230         if (!has_pushable_dl_tasks(rq))
231                 return;
232
233         queue_balance_callback(rq, &per_cpu(dl_push_head, rq->cpu), push_dl_tasks);
234 }
235
236 static inline void queue_pull_task(struct rq *rq)
237 {
238         queue_balance_callback(rq, &per_cpu(dl_pull_head, rq->cpu), pull_dl_task);
239 }
240
241 static struct rq *find_lock_later_rq(struct task_struct *task, struct rq *rq);
242
243 static struct rq *dl_task_offline_migration(struct rq *rq, struct task_struct *p)
244 {
245         struct rq *later_rq = NULL;
246
247         later_rq = find_lock_later_rq(p, rq);
248         if (!later_rq) {
249                 int cpu;
250
251                 /*
252                  * If we cannot preempt any rq, fall back to pick any
253                  * online cpu.
254                  */
255                 cpu = cpumask_any_and(cpu_active_mask, &p->cpus_allowed);
256                 if (cpu >= nr_cpu_ids) {
257                         /*
258                          * Fail to find any suitable cpu.
259                          * The task will never come back!
260                          */
261                         BUG_ON(dl_bandwidth_enabled());
262
263                         /*
264                          * If admission control is disabled we
265                          * try a little harder to let the task
266                          * run.
267                          */
268                         cpu = cpumask_any(cpu_active_mask);
269                 }
270                 later_rq = cpu_rq(cpu);
271                 double_lock_balance(rq, later_rq);
272         }
273
274         set_task_cpu(p, later_rq->cpu);
275         double_unlock_balance(later_rq, rq);
276
277         return later_rq;
278 }
279
280 #else
281
282 static inline
283 void enqueue_pushable_dl_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
284 {
285 }
286
287 static inline
288 void dequeue_pushable_dl_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
289 {
290 }
291
292 static inline
293 void inc_dl_migration(struct sched_dl_entity *dl_se, struct dl_rq *dl_rq)
294 {
295 }
296
297 static inline
298 void dec_dl_migration(struct sched_dl_entity *dl_se, struct dl_rq *dl_rq)
299 {
300 }
301
302 static inline bool need_pull_dl_task(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
303 {
304         return false;
305 }
306
307 static inline void pull_dl_task(struct rq *rq)
308 {
309 }
310
311 static inline void queue_push_tasks(struct rq *rq)
312 {
313 }
314
315 static inline void queue_pull_task(struct rq *rq)
316 {
317 }
318 #endif /* CONFIG_SMP */
319
320 static void enqueue_task_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags);
321 static void __dequeue_task_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags);
322 static void check_preempt_curr_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p,
323                                   int flags);
324
325 /*
326  * We are being explicitly informed that a new instance is starting,
327  * and this means that:
328  *  - the absolute deadline of the entity has to be placed at
329  *    current time + relative deadline;
330  *  - the runtime of the entity has to be set to the maximum value.
331  *
332  * The capability of specifying such event is useful whenever a -deadline
333  * entity wants to (try to!) synchronize its behaviour with the scheduler's
334  * one, and to (try to!) reconcile itself with its own scheduling
335  * parameters.
336  */
337 static inline void setup_new_dl_entity(struct sched_dl_entity *dl_se)
338 {
339         struct dl_rq *dl_rq = dl_rq_of_se(dl_se);
340         struct rq *rq = rq_of_dl_rq(dl_rq);
341
342         WARN_ON(dl_se->dl_boosted);
343         WARN_ON(dl_time_before(rq_clock(rq), dl_se->deadline));
344
345         /*
346          * We are racing with the deadline timer. So, do nothing because
347          * the deadline timer handler will take care of properly recharging
348          * the runtime and postponing the deadline
349          */
350         if (dl_se->dl_throttled)
351                 return;
352
353         /*
354          * We use the regular wall clock time to set deadlines in the
355          * future; in fact, we must consider execution overheads (time
356          * spent on hardirq context, etc.).
357          */
358         dl_se->deadline = rq_clock(rq) + dl_se->dl_deadline;
359         dl_se->runtime = dl_se->dl_runtime;
360 }
361
362 /*
363  * Pure Earliest Deadline First (EDF) scheduling does not deal with the
364  * possibility of a entity lasting more than what it declared, and thus
365  * exhausting its runtime.
366  *
367  * Here we are interested in making runtime overrun possible, but we do
368  * not want a entity which is misbehaving to affect the scheduling of all
369  * other entities.
370  * Therefore, a budgeting strategy called Constant Bandwidth Server (CBS)
371  * is used, in order to confine each entity within its own bandwidth.
372  *
373  * This function deals exactly with that, and ensures that when the runtime
374  * of a entity is replenished, its deadline is also postponed. That ensures
375  * the overrunning entity can't interfere with other entity in the system and
376  * can't make them miss their deadlines. Reasons why this kind of overruns
377  * could happen are, typically, a entity voluntarily trying to overcome its
378  * runtime, or it just underestimated it during sched_setattr().
379  */
380 static void replenish_dl_entity(struct sched_dl_entity *dl_se,
381                                 struct sched_dl_entity *pi_se)
382 {
383         struct dl_rq *dl_rq = dl_rq_of_se(dl_se);
384         struct rq *rq = rq_of_dl_rq(dl_rq);
385
386         BUG_ON(pi_se->dl_runtime <= 0);
387
388         /*
389          * This could be the case for a !-dl task that is boosted.
390          * Just go with full inherited parameters.
391          */
392         if (dl_se->dl_deadline == 0) {
393                 dl_se->deadline = rq_clock(rq) + pi_se->dl_deadline;
394                 dl_se->runtime = pi_se->dl_runtime;
395         }
396
397         if (dl_se->dl_yielded && dl_se->runtime > 0)
398                 dl_se->runtime = 0;
399
400         /*
401          * We keep moving the deadline away until we get some
402          * available runtime for the entity. This ensures correct
403          * handling of situations where the runtime overrun is
404          * arbitrary large.
405          */
406         while (dl_se->runtime <= 0) {
407                 dl_se->deadline += pi_se->dl_period;
408                 dl_se->runtime += pi_se->dl_runtime;
409         }
410
411         /*
412          * At this point, the deadline really should be "in
413          * the future" with respect to rq->clock. If it's
414          * not, we are, for some reason, lagging too much!
415          * Anyway, after having warn userspace abut that,
416          * we still try to keep the things running by
417          * resetting the deadline and the budget of the
418          * entity.
419          */
420         if (dl_time_before(dl_se->deadline, rq_clock(rq))) {
421                 printk_deferred_once("sched: DL replenish lagged too much\n");
422                 dl_se->deadline = rq_clock(rq) + pi_se->dl_deadline;
423                 dl_se->runtime = pi_se->dl_runtime;
424         }
425
426         if (dl_se->dl_yielded)
427                 dl_se->dl_yielded = 0;
428         if (dl_se->dl_throttled)
429                 dl_se->dl_throttled = 0;
430 }
431
432 /*
433  * Here we check if --at time t-- an entity (which is probably being
434  * [re]activated or, in general, enqueued) can use its remaining runtime
435  * and its current deadline _without_ exceeding the bandwidth it is
436  * assigned (function returns true if it can't). We are in fact applying
437  * one of the CBS rules: when a task wakes up, if the residual runtime
438  * over residual deadline fits within the allocated bandwidth, then we
439  * can keep the current (absolute) deadline and residual budget without
440  * disrupting the schedulability of the system. Otherwise, we should
441  * refill the runtime and set the deadline a period in the future,
442  * because keeping the current (absolute) deadline of the task would
443  * result in breaking guarantees promised to other tasks (refer to
444  * Documentation/scheduler/sched-deadline.txt for more informations).
445  *
446  * This function returns true if:
447  *
448  *   runtime / (deadline - t) > dl_runtime / dl_deadline ,
449  *
450  * IOW we can't recycle current parameters.
451  *
452  * Notice that the bandwidth check is done against the deadline. For
453  * task with deadline equal to period this is the same of using
454  * dl_period instead of dl_deadline in the equation above.
455  */
456 static bool dl_entity_overflow(struct sched_dl_entity *dl_se,
457                                struct sched_dl_entity *pi_se, u64 t)
458 {
459         u64 left, right;
460
461         /*
462          * left and right are the two sides of the equation above,
463          * after a bit of shuffling to use multiplications instead
464          * of divisions.
465          *
466          * Note that none of the time values involved in the two
467          * multiplications are absolute: dl_deadline and dl_runtime
468          * are the relative deadline and the maximum runtime of each
469          * instance, runtime is the runtime left for the last instance
470          * and (deadline - t), since t is rq->clock, is the time left
471          * to the (absolute) deadline. Even if overflowing the u64 type
472          * is very unlikely to occur in both cases, here we scale down
473          * as we want to avoid that risk at all. Scaling down by 10
474          * means that we reduce granularity to 1us. We are fine with it,
475          * since this is only a true/false check and, anyway, thinking
476          * of anything below microseconds resolution is actually fiction
477          * (but still we want to give the user that illusion >;).
478          */
479         left = (pi_se->dl_deadline >> DL_SCALE) * (dl_se->runtime >> DL_SCALE);
480         right = ((dl_se->deadline - t) >> DL_SCALE) *
481                 (pi_se->dl_runtime >> DL_SCALE);
482
483         return dl_time_before(right, left);
484 }
485
486 /*
487  * When a -deadline entity is queued back on the runqueue, its runtime and
488  * deadline might need updating.
489  *
490  * The policy here is that we update the deadline of the entity only if:
491  *  - the current deadline is in the past,
492  *  - using the remaining runtime with the current deadline would make
493  *    the entity exceed its bandwidth.
494  */
495 static void update_dl_entity(struct sched_dl_entity *dl_se,
496                              struct sched_dl_entity *pi_se)
497 {
498         struct dl_rq *dl_rq = dl_rq_of_se(dl_se);
499         struct rq *rq = rq_of_dl_rq(dl_rq);
500
501         if (dl_time_before(dl_se->deadline, rq_clock(rq)) ||
502             dl_entity_overflow(dl_se, pi_se, rq_clock(rq))) {
503                 dl_se->deadline = rq_clock(rq) + pi_se->dl_deadline;
504                 dl_se->runtime = pi_se->dl_runtime;
505         }
506 }
507
508 static inline u64 dl_next_period(struct sched_dl_entity *dl_se)
509 {
510         return dl_se->deadline - dl_se->dl_deadline + dl_se->dl_period;
511 }
512
513 /*
514  * If the entity depleted all its runtime, and if we want it to sleep
515  * while waiting for some new execution time to become available, we
516  * set the bandwidth replenishment timer to the replenishment instant
517  * and try to activate it.
518  *
519  * Notice that it is important for the caller to know if the timer
520  * actually started or not (i.e., the replenishment instant is in
521  * the future or in the past).
522  */
523 static int start_dl_timer(struct task_struct *p)
524 {
525         struct sched_dl_entity *dl_se = &p->dl;
526         struct hrtimer *timer = &dl_se->dl_timer;
527         struct rq *rq = task_rq(p);
528         ktime_t now, act;
529         s64 delta;
530
531         lockdep_assert_held(&rq->lock);
532
533         /*
534          * We want the timer to fire at the deadline, but considering
535          * that it is actually coming from rq->clock and not from
536          * hrtimer's time base reading.
537          */
538         act = ns_to_ktime(dl_next_period(dl_se));
539         now = hrtimer_cb_get_time(timer);
540         delta = ktime_to_ns(now) - rq_clock(rq);
541         act = ktime_add_ns(act, delta);
542
543         /*
544          * If the expiry time already passed, e.g., because the value
545          * chosen as the deadline is too small, don't even try to
546          * start the timer in the past!
547          */
548         if (ktime_us_delta(act, now) < 0)
549                 return 0;
550
551         /*
552          * !enqueued will guarantee another callback; even if one is already in
553          * progress. This ensures a balanced {get,put}_task_struct().
554          *
555          * The race against __run_timer() clearing the enqueued state is
556          * harmless because we're holding task_rq()->lock, therefore the timer
557          * expiring after we've done the check will wait on its task_rq_lock()
558          * and observe our state.
559          */
560         if (!hrtimer_is_queued(timer)) {
561                 get_task_struct(p);
562                 hrtimer_start(timer, act, HRTIMER_MODE_ABS);
563         }
564
565         return 1;
566 }
567
568 /*
569  * This is the bandwidth enforcement timer callback. If here, we know
570  * a task is not on its dl_rq, since the fact that the timer was running
571  * means the task is throttled and needs a runtime replenishment.
572  *
573  * However, what we actually do depends on the fact the task is active,
574  * (it is on its rq) or has been removed from there by a call to
575  * dequeue_task_dl(). In the former case we must issue the runtime
576  * replenishment and add the task back to the dl_rq; in the latter, we just
577  * do nothing but clearing dl_throttled, so that runtime and deadline
578  * updating (and the queueing back to dl_rq) will be done by the
579  * next call to enqueue_task_dl().
580  */
581 static enum hrtimer_restart dl_task_timer(struct hrtimer *timer)
582 {
583         struct sched_dl_entity *dl_se = container_of(timer,
584                                                      struct sched_dl_entity,
585                                                      dl_timer);
586         struct task_struct *p = dl_task_of(dl_se);
587         struct rq_flags rf;
588         struct rq *rq;
589
590         rq = task_rq_lock(p, &rf);
591
592         /*
593          * The task might have changed its scheduling policy to something
594          * different than SCHED_DEADLINE (through switched_from_dl()).
595          */
596         if (!dl_task(p)) {
597                 __dl_clear_params(p);
598                 goto unlock;
599         }
600
601         /*
602          * The task might have been boosted by someone else and might be in the
603          * boosting/deboosting path, its not throttled.
604          */
605         if (dl_se->dl_boosted)
606                 goto unlock;
607
608         /*
609          * Spurious timer due to start_dl_timer() race; or we already received
610          * a replenishment from rt_mutex_setprio().
611          */
612         if (!dl_se->dl_throttled)
613                 goto unlock;
614
615         sched_clock_tick();
616         update_rq_clock(rq);
617
618         /*
619          * If the throttle happened during sched-out; like:
620          *
621          *   schedule()
622          *     deactivate_task()
623          *       dequeue_task_dl()
624          *         update_curr_dl()
625          *           start_dl_timer()
626          *         __dequeue_task_dl()
627          *     prev->on_rq = 0;
628          *
629          * We can be both throttled and !queued. Replenish the counter
630          * but do not enqueue -- wait for our wakeup to do that.
631          */
632         if (!task_on_rq_queued(p)) {
633                 replenish_dl_entity(dl_se, dl_se);
634                 goto unlock;
635         }
636
637 #ifdef CONFIG_SMP
638         if (unlikely(!rq->online)) {
639                 /*
640                  * If the runqueue is no longer available, migrate the
641                  * task elsewhere. This necessarily changes rq.
642                  */
643                 lockdep_unpin_lock(&rq->lock, rf.cookie);
644                 rq = dl_task_offline_migration(rq, p);
645                 rf.cookie = lockdep_pin_lock(&rq->lock);
646                 update_rq_clock(rq);
647
648                 /*
649                  * Now that the task has been migrated to the new RQ and we
650                  * have that locked, proceed as normal and enqueue the task
651                  * there.
652                  */
653         }
654 #endif
655
656         enqueue_task_dl(rq, p, ENQUEUE_REPLENISH);
657         if (dl_task(rq->curr))
658                 check_preempt_curr_dl(rq, p, 0);
659         else
660                 resched_curr(rq);
661
662 #ifdef CONFIG_SMP
663         /*
664          * Queueing this task back might have overloaded rq, check if we need
665          * to kick someone away.
666          */
667         if (has_pushable_dl_tasks(rq)) {
668                 /*
669                  * Nothing relies on rq->lock after this, so its safe to drop
670                  * rq->lock.
671                  */
672                 rq_unpin_lock(rq, &rf);
673                 push_dl_task(rq);
674                 rq_repin_lock(rq, &rf);
675         }
676 #endif
677
678 unlock:
679         task_rq_unlock(rq, p, &rf);
680
681         /*
682          * This can free the task_struct, including this hrtimer, do not touch
683          * anything related to that after this.
684          */
685         put_task_struct(p);
686
687         return HRTIMER_NORESTART;
688 }
689
690 void init_dl_task_timer(struct sched_dl_entity *dl_se)
691 {
692         struct hrtimer *timer = &dl_se->dl_timer;
693
694         hrtimer_init(timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
695         timer->function = dl_task_timer;
696 }
697
698 /*
699  * During the activation, CBS checks if it can reuse the current task's
700  * runtime and period. If the deadline of the task is in the past, CBS
701  * cannot use the runtime, and so it replenishes the task. This rule
702  * works fine for implicit deadline tasks (deadline == period), and the
703  * CBS was designed for implicit deadline tasks. However, a task with
704  * constrained deadline (deadine < period) might be awakened after the
705  * deadline, but before the next period. In this case, replenishing the
706  * task would allow it to run for runtime / deadline. As in this case
707  * deadline < period, CBS enables a task to run for more than the
708  * runtime / period. In a very loaded system, this can cause a domino
709  * effect, making other tasks miss their deadlines.
710  *
711  * To avoid this problem, in the activation of a constrained deadline
712  * task after the deadline but before the next period, throttle the
713  * task and set the replenishing timer to the begin of the next period,
714  * unless it is boosted.
715  */
716 static inline void dl_check_constrained_dl(struct sched_dl_entity *dl_se)
717 {
718         struct task_struct *p = dl_task_of(dl_se);
719         struct rq *rq = rq_of_dl_rq(dl_rq_of_se(dl_se));
720
721         if (dl_time_before(dl_se->deadline, rq_clock(rq)) &&
722             dl_time_before(rq_clock(rq), dl_next_period(dl_se))) {
723                 if (unlikely(dl_se->dl_boosted || !start_dl_timer(p)))
724                         return;
725                 dl_se->dl_throttled = 1;
726         }
727 }
728
729 static
730 int dl_runtime_exceeded(struct sched_dl_entity *dl_se)
731 {
732         return (dl_se->runtime <= 0);
733 }
734
735 extern bool sched_rt_bandwidth_account(struct rt_rq *rt_rq);
736
737 /*
738  * Update the current task's runtime statistics (provided it is still
739  * a -deadline task and has not been removed from the dl_rq).
740  */
741 static void update_curr_dl(struct rq *rq)
742 {
743         struct task_struct *curr = rq->curr;
744         struct sched_dl_entity *dl_se = &curr->dl;
745         u64 delta_exec;
746
747         if (!dl_task(curr) || !on_dl_rq(dl_se))
748                 return;
749
750         /*
751          * Consumed budget is computed considering the time as
752          * observed by schedulable tasks (excluding time spent
753          * in hardirq context, etc.). Deadlines are instead
754          * computed using hard walltime. This seems to be the more
755          * natural solution, but the full ramifications of this
756          * approach need further study.
757          */
758         delta_exec = rq_clock_task(rq) - curr->se.exec_start;
759         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0)) {
760                 if (unlikely(dl_se->dl_yielded))
761                         goto throttle;
762                 return;
763         }
764
765         /* kick cpufreq (see the comment in kernel/sched/sched.h). */
766         cpufreq_update_this_cpu(rq, SCHED_CPUFREQ_DL);
767
768         schedstat_set(curr->se.statistics.exec_max,
769                       max(curr->se.statistics.exec_max, delta_exec));
770
771         curr->se.sum_exec_runtime += delta_exec;
772         account_group_exec_runtime(curr, delta_exec);
773
774         curr->se.exec_start = rq_clock_task(rq);
775         cpuacct_charge(curr, delta_exec);
776
777         sched_rt_avg_update(rq, delta_exec);
778
779         dl_se->runtime -= delta_exec;
780
781 throttle:
782         if (dl_runtime_exceeded(dl_se) || dl_se->dl_yielded) {
783                 dl_se->dl_throttled = 1;
784                 __dequeue_task_dl(rq, curr, 0);
785                 if (unlikely(dl_se->dl_boosted || !start_dl_timer(curr)))
786                         enqueue_task_dl(rq, curr, ENQUEUE_REPLENISH);
787
788                 if (!is_leftmost(curr, &rq->dl))
789                         resched_curr(rq);
790         }
791
792         /*
793          * Because -- for now -- we share the rt bandwidth, we need to
794          * account our runtime there too, otherwise actual rt tasks
795          * would be able to exceed the shared quota.
796          *
797          * Account to the root rt group for now.
798          *
799          * The solution we're working towards is having the RT groups scheduled
800          * using deadline servers -- however there's a few nasties to figure
801          * out before that can happen.
802          */
803         if (rt_bandwidth_enabled()) {
804                 struct rt_rq *rt_rq = &rq->rt;
805
806                 raw_spin_lock(&rt_rq->rt_runtime_lock);
807                 /*
808                  * We'll let actual RT tasks worry about the overflow here, we
809                  * have our own CBS to keep us inline; only account when RT
810                  * bandwidth is relevant.
811                  */
812                 if (sched_rt_bandwidth_account(rt_rq))
813                         rt_rq->rt_time += delta_exec;
814                 raw_spin_unlock(&rt_rq->rt_runtime_lock);
815         }
816 }
817
818 #ifdef CONFIG_SMP
819
820 static void inc_dl_deadline(struct dl_rq *dl_rq, u64 deadline)
821 {
822         struct rq *rq = rq_of_dl_rq(dl_rq);
823
824         if (dl_rq->earliest_dl.curr == 0 ||
825             dl_time_before(deadline, dl_rq->earliest_dl.curr)) {
826                 dl_rq->earliest_dl.curr = deadline;
827                 cpudl_set(&rq->rd->cpudl, rq->cpu, deadline);
828         }
829 }
830
831 static void dec_dl_deadline(struct dl_rq *dl_rq, u64 deadline)
832 {
833         struct rq *rq = rq_of_dl_rq(dl_rq);
834
835         /*
836          * Since we may have removed our earliest (and/or next earliest)
837          * task we must recompute them.
838          */
839         if (!dl_rq->dl_nr_running) {
840                 dl_rq->earliest_dl.curr = 0;
841                 dl_rq->earliest_dl.next = 0;
842                 cpudl_clear(&rq->rd->cpudl, rq->cpu);
843         } else {
844                 struct rb_node *leftmost = dl_rq->rb_leftmost;
845                 struct sched_dl_entity *entry;
846
847                 entry = rb_entry(leftmost, struct sched_dl_entity, rb_node);
848                 dl_rq->earliest_dl.curr = entry->deadline;
849                 cpudl_set(&rq->rd->cpudl, rq->cpu, entry->deadline);
850         }
851 }
852
853 #else
854
855 static inline void inc_dl_deadline(struct dl_rq *dl_rq, u64 deadline) {}
856 static inline void dec_dl_deadline(struct dl_rq *dl_rq, u64 deadline) {}
857
858 #endif /* CONFIG_SMP */
859
860 static inline
861 void inc_dl_tasks(struct sched_dl_entity *dl_se, struct dl_rq *dl_rq)
862 {
863         int prio = dl_task_of(dl_se)->prio;
864         u64 deadline = dl_se->deadline;
865
866         WARN_ON(!dl_prio(prio));
867         dl_rq->dl_nr_running++;
868         add_nr_running(rq_of_dl_rq(dl_rq), 1);
869
870         inc_dl_deadline(dl_rq, deadline);
871         inc_dl_migration(dl_se, dl_rq);
872 }
873
874 static inline
875 void dec_dl_tasks(struct sched_dl_entity *dl_se, struct dl_rq *dl_rq)
876 {
877         int prio = dl_task_of(dl_se)->prio;
878
879         WARN_ON(!dl_prio(prio));
880         WARN_ON(!dl_rq->dl_nr_running);
881         dl_rq->dl_nr_running--;
882         sub_nr_running(rq_of_dl_rq(dl_rq), 1);
883
884         dec_dl_deadline(dl_rq, dl_se->deadline);
885         dec_dl_migration(dl_se, dl_rq);
886 }
887
888 static void __enqueue_dl_entity(struct sched_dl_entity *dl_se)
889 {
890         struct dl_rq *dl_rq = dl_rq_of_se(dl_se);
891         struct rb_node **link = &dl_rq->rb_root.rb_node;
892         struct rb_node *parent = NULL;
893         struct sched_dl_entity *entry;
894         int leftmost = 1;
895
896         BUG_ON(!RB_EMPTY_NODE(&dl_se->rb_node));
897
898         while (*link) {
899                 parent = *link;
900                 entry = rb_entry(parent, struct sched_dl_entity, rb_node);
901                 if (dl_time_before(dl_se->deadline, entry->deadline))
902                         link = &parent->rb_left;
903                 else {
904                         link = &parent->rb_right;
905                         leftmost = 0;
906                 }
907         }
908
909         if (leftmost)
910                 dl_rq->rb_leftmost = &dl_se->rb_node;
911
912         rb_link_node(&dl_se->rb_node, parent, link);
913         rb_insert_color(&dl_se->rb_node, &dl_rq->rb_root);
914
915         inc_dl_tasks(dl_se, dl_rq);
916 }
917
918 static void __dequeue_dl_entity(struct sched_dl_entity *dl_se)
919 {
920         struct dl_rq *dl_rq = dl_rq_of_se(dl_se);
921
922         if (RB_EMPTY_NODE(&dl_se->rb_node))
923                 return;
924
925         if (dl_rq->rb_leftmost == &dl_se->rb_node) {
926                 struct rb_node *next_node;
927
928                 next_node = rb_next(&dl_se->rb_node);
929                 dl_rq->rb_leftmost = next_node;
930         }
931
932         rb_erase(&dl_se->rb_node, &dl_rq->rb_root);
933         RB_CLEAR_NODE(&dl_se->rb_node);
934
935         dec_dl_tasks(dl_se, dl_rq);
936 }
937
938 static void
939 enqueue_dl_entity(struct sched_dl_entity *dl_se,
940                   struct sched_dl_entity *pi_se, int flags)
941 {
942         BUG_ON(on_dl_rq(dl_se));
943
944         /*
945          * If this is a wakeup or a new instance, the scheduling
946          * parameters of the task might need updating. Otherwise,
947          * we want a replenishment of its runtime.
948          */
949         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
950                 update_dl_entity(dl_se, pi_se);
951         else if (flags & ENQUEUE_REPLENISH)
952                 replenish_dl_entity(dl_se, pi_se);
953
954         __enqueue_dl_entity(dl_se);
955 }
956
957 static void dequeue_dl_entity(struct sched_dl_entity *dl_se)
958 {
959         __dequeue_dl_entity(dl_se);
960 }
961
962 static inline bool dl_is_constrained(struct sched_dl_entity *dl_se)
963 {
964         return dl_se->dl_deadline < dl_se->dl_period;
965 }
966
967 static void enqueue_task_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
968 {
969         struct task_struct *pi_task = rt_mutex_get_top_task(p);
970         struct sched_dl_entity *pi_se = &p->dl;
971
972         /*
973          * Use the scheduling parameters of the top pi-waiter
974          * task if we have one and its (absolute) deadline is
975          * smaller than our one... OTW we keep our runtime and
976          * deadline.
977          */
978         if (pi_task && p->dl.dl_boosted && dl_prio(pi_task->normal_prio)) {
979                 pi_se = &pi_task->dl;
980         } else if (!dl_prio(p->normal_prio)) {
981                 /*
982                  * Special case in which we have a !SCHED_DEADLINE task
983                  * that is going to be deboosted, but exceedes its
984                  * runtime while doing so. No point in replenishing
985                  * it, as it's going to return back to its original
986                  * scheduling class after this.
987                  */
988                 BUG_ON(!p->dl.dl_boosted || flags != ENQUEUE_REPLENISH);
989                 return;
990         }
991
992         /*
993          * Check if a constrained deadline task was activated
994          * after the deadline but before the next period.
995          * If that is the case, the task will be throttled and
996          * the replenishment timer will be set to the next period.
997          */
998         if (!p->dl.dl_throttled && dl_is_constrained(&p->dl))
999                 dl_check_constrained_dl(&p->dl);
1000
1001         /*
1002          * If p is throttled, we do nothing. In fact, if it exhausted
1003          * its budget it needs a replenishment and, since it now is on
1004          * its rq, the bandwidth timer callback (which clearly has not
1005          * run yet) will take care of this.
1006          */
1007         if (p->dl.dl_throttled && !(flags & ENQUEUE_REPLENISH))
1008                 return;
1009
1010         enqueue_dl_entity(&p->dl, pi_se, flags);
1011
1012         if (!task_current(rq, p) && p->nr_cpus_allowed > 1)
1013                 enqueue_pushable_dl_task(rq, p);
1014 }
1015
1016 static void __dequeue_task_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
1017 {
1018         dequeue_dl_entity(&p->dl);
1019         dequeue_pushable_dl_task(rq, p);
1020 }
1021
1022 static void dequeue_task_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
1023 {
1024         update_curr_dl(rq);
1025         __dequeue_task_dl(rq, p, flags);
1026 }
1027
1028 /*
1029  * Yield task semantic for -deadline tasks is:
1030  *
1031  *   get off from the CPU until our next instance, with
1032  *   a new runtime. This is of little use now, since we
1033  *   don't have a bandwidth reclaiming mechanism. Anyway,
1034  *   bandwidth reclaiming is planned for the future, and
1035  *   yield_task_dl will indicate that some spare budget
1036  *   is available for other task instances to use it.
1037  */
1038 static void yield_task_dl(struct rq *rq)
1039 {
1040         /*
1041          * We make the task go to sleep until its current deadline by
1042          * forcing its runtime to zero. This way, update_curr_dl() stops
1043          * it and the bandwidth timer will wake it up and will give it
1044          * new scheduling parameters (thanks to dl_yielded=1).
1045          */
1046         rq->curr->dl.dl_yielded = 1;
1047
1048         update_rq_clock(rq);
1049         update_curr_dl(rq);
1050         /*
1051          * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
1052          * so we don't do microscopic update in schedule()
1053          * and double the fastpath cost.
1054          */
1055         rq_clock_skip_update(rq, true);
1056 }
1057
1058 #ifdef CONFIG_SMP
1059
1060 static int find_later_rq(struct task_struct *task);
1061
1062 static int
1063 select_task_rq_dl(struct task_struct *p, int cpu, int sd_flag, int flags)
1064 {
1065         struct task_struct *curr;
1066         struct rq *rq;
1067
1068         if (sd_flag != SD_BALANCE_WAKE)
1069                 goto out;
1070
1071         rq = cpu_rq(cpu);
1072
1073         rcu_read_lock();
1074         curr = READ_ONCE(rq->curr); /* unlocked access */
1075
1076         /*
1077          * If we are dealing with a -deadline task, we must
1078          * decide where to wake it up.
1079          * If it has a later deadline and the current task
1080          * on this rq can't move (provided the waking task
1081          * can!) we prefer to send it somewhere else. On the
1082          * other hand, if it has a shorter deadline, we
1083          * try to make it stay here, it might be important.
1084          */
1085         if (unlikely(dl_task(curr)) &&
1086             (curr->nr_cpus_allowed < 2 ||
1087              !dl_entity_preempt(&p->dl, &curr->dl)) &&
1088             (p->nr_cpus_allowed > 1)) {
1089                 int target = find_later_rq(p);
1090
1091                 if (target != -1 &&
1092                                 (dl_time_before(p->dl.deadline,
1093                                         cpu_rq(target)->dl.earliest_dl.curr) ||
1094                                 (cpu_rq(target)->dl.dl_nr_running == 0)))
1095                         cpu = target;
1096         }
1097         rcu_read_unlock();
1098
1099 out:
1100         return cpu;
1101 }
1102
1103 static void check_preempt_equal_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1104 {
1105         /*
1106          * Current can't be migrated, useless to reschedule,
1107          * let's hope p can move out.
1108          */
1109         if (rq->curr->nr_cpus_allowed == 1 ||
1110             cpudl_find(&rq->rd->cpudl, rq->curr, NULL) == -1)
1111                 return;
1112
1113         /*
1114          * p is migratable, so let's not schedule it and
1115          * see if it is pushed or pulled somewhere else.
1116          */
1117         if (p->nr_cpus_allowed != 1 &&
1118             cpudl_find(&rq->rd->cpudl, p, NULL) != -1)
1119                 return;
1120
1121         resched_curr(rq);
1122 }
1123
1124 #endif /* CONFIG_SMP */
1125
1126 /*
1127  * Only called when both the current and waking task are -deadline
1128  * tasks.
1129  */
1130 static void check_preempt_curr_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p,
1131                                   int flags)
1132 {
1133         if (dl_entity_preempt(&p->dl, &rq->curr->dl)) {
1134                 resched_curr(rq);
1135                 return;
1136         }
1137
1138 #ifdef CONFIG_SMP
1139         /*
1140          * In the unlikely case current and p have the same deadline
1141          * let us try to decide what's the best thing to do...
1142          */
1143         if ((p->dl.deadline == rq->curr->dl.deadline) &&
1144             !test_tsk_need_resched(rq->curr))
1145                 check_preempt_equal_dl(rq, p);
1146 #endif /* CONFIG_SMP */
1147 }
1148
1149 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
1150 static void start_hrtick_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1151 {
1152         hrtick_start(rq, p->dl.runtime);
1153 }
1154 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
1155 static void start_hrtick_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1156 {
1157 }
1158 #endif
1159
1160 static struct sched_dl_entity *pick_next_dl_entity(struct rq *rq,
1161                                                    struct dl_rq *dl_rq)
1162 {
1163         struct rb_node *left = dl_rq->rb_leftmost;
1164
1165         if (!left)
1166                 return NULL;
1167
1168         return rb_entry(left, struct sched_dl_entity, rb_node);
1169 }
1170
1171 struct task_struct *
1172 pick_next_task_dl(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
1173 {
1174         struct sched_dl_entity *dl_se;
1175         struct task_struct *p;
1176         struct dl_rq *dl_rq;
1177
1178         dl_rq = &rq->dl;
1179
1180         if (need_pull_dl_task(rq, prev)) {
1181                 /*
1182                  * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being
1183                  * picked for load-balance and preemption/IRQs are still
1184                  * disabled avoiding further scheduler activity on it and we're
1185                  * being very careful to re-start the picking loop.
1186                  */
1187                 rq_unpin_lock(rq, rf);
1188                 pull_dl_task(rq);
1189                 rq_repin_lock(rq, rf);
1190                 /*
1191                  * pull_dl_task() can drop (and re-acquire) rq->lock; this
1192                  * means a stop task can slip in, in which case we need to
1193                  * re-start task selection.
1194                  */
1195                 if (rq->stop && task_on_rq_queued(rq->stop))
1196                         return RETRY_TASK;
1197         }
1198
1199         /*
1200          * When prev is DL, we may throttle it in put_prev_task().
1201          * So, we update time before we check for dl_nr_running.
1202          */
1203         if (prev->sched_class == &dl_sched_class)
1204                 update_curr_dl(rq);
1205
1206         if (unlikely(!dl_rq->dl_nr_running))
1207                 return NULL;
1208
1209         put_prev_task(rq, prev);
1210
1211         dl_se = pick_next_dl_entity(rq, dl_rq);
1212         BUG_ON(!dl_se);
1213
1214         p = dl_task_of(dl_se);
1215         p->se.exec_start = rq_clock_task(rq);
1216
1217         /* Running task will never be pushed. */
1218        dequeue_pushable_dl_task(rq, p);
1219
1220         if (hrtick_enabled(rq))
1221                 start_hrtick_dl(rq, p);
1222
1223         queue_push_tasks(rq);
1224
1225         return p;
1226 }
1227
1228 static void put_prev_task_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1229 {
1230         update_curr_dl(rq);
1231
1232         if (on_dl_rq(&p->dl) && p->nr_cpus_allowed > 1)
1233                 enqueue_pushable_dl_task(rq, p);
1234 }
1235
1236 static void task_tick_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p, int queued)
1237 {
1238         update_curr_dl(rq);
1239
1240         /*
1241          * Even when we have runtime, update_curr_dl() might have resulted in us
1242          * not being the leftmost task anymore. In that case NEED_RESCHED will
1243          * be set and schedule() will start a new hrtick for the next task.
1244          */
1245         if (hrtick_enabled(rq) && queued && p->dl.runtime > 0 &&
1246             is_leftmost(p, &rq->dl))
1247                 start_hrtick_dl(rq, p);
1248 }
1249
1250 static void task_fork_dl(struct task_struct *p)
1251 {
1252         /*
1253          * SCHED_DEADLINE tasks cannot fork and this is achieved through
1254          * sched_fork()
1255          */
1256 }
1257
1258 static void task_dead_dl(struct task_struct *p)
1259 {
1260         struct dl_bw *dl_b = dl_bw_of(task_cpu(p));
1261
1262         /*
1263          * Since we are TASK_DEAD we won't slip out of the domain!
1264          */
1265         raw_spin_lock_irq(&dl_b->lock);
1266         /* XXX we should retain the bw until 0-lag */
1267         dl_b->total_bw -= p->dl.dl_bw;
1268         raw_spin_unlock_irq(&dl_b->lock);
1269 }
1270
1271 static void set_curr_task_dl(struct rq *rq)
1272 {
1273         struct task_struct *p = rq->curr;
1274
1275         p->se.exec_start = rq_clock_task(rq);
1276
1277         /* You can't push away the running task */
1278         dequeue_pushable_dl_task(rq, p);
1279 }
1280
1281 #ifdef CONFIG_SMP
1282
1283 /* Only try algorithms three times */
1284 #define DL_MAX_TRIES 3
1285
1286 static int pick_dl_task(struct rq *rq, struct task_struct *p, int cpu)
1287 {
1288         if (!task_running(rq, p) &&
1289             cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed))
1290                 return 1;
1291         return 0;
1292 }
1293
1294 /*
1295  * Return the earliest pushable rq's task, which is suitable to be executed
1296  * on the CPU, NULL otherwise:
1297  */
1298 static struct task_struct *pick_earliest_pushable_dl_task(struct rq *rq, int cpu)
1299 {
1300         struct rb_node *next_node = rq->dl.pushable_dl_tasks_leftmost;
1301         struct task_struct *p = NULL;
1302
1303         if (!has_pushable_dl_tasks(rq))
1304                 return NULL;
1305
1306 next_node:
1307         if (next_node) {
1308                 p = rb_entry(next_node, struct task_struct, pushable_dl_tasks);
1309
1310                 if (pick_dl_task(rq, p, cpu))
1311                         return p;
1312
1313                 next_node = rb_next(next_node);
1314                 goto next_node;
1315         }
1316
1317         return NULL;
1318 }
1319
1320 static DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, local_cpu_mask_dl);
1321
1322 static int find_later_rq(struct task_struct *task)
1323 {
1324         struct sched_domain *sd;
1325         struct cpumask *later_mask = this_cpu_cpumask_var_ptr(local_cpu_mask_dl);
1326         int this_cpu = smp_processor_id();
1327         int best_cpu, cpu = task_cpu(task);
1328
1329         /* Make sure the mask is initialized first */
1330         if (unlikely(!later_mask))
1331                 return -1;
1332
1333         if (task->nr_cpus_allowed == 1)
1334                 return -1;
1335
1336         /*
1337          * We have to consider system topology and task affinity
1338          * first, then we can look for a suitable cpu.
1339          */
1340         best_cpu = cpudl_find(&task_rq(task)->rd->cpudl,
1341                         task, later_mask);
1342         if (best_cpu == -1)
1343                 return -1;
1344
1345         /*
1346          * If we are here, some target has been found,
1347          * the most suitable of which is cached in best_cpu.
1348          * This is, among the runqueues where the current tasks
1349          * have later deadlines than the task's one, the rq
1350          * with the latest possible one.
1351          *
1352          * Now we check how well this matches with task's
1353          * affinity and system topology.
1354          *
1355          * The last cpu where the task run is our first
1356          * guess, since it is most likely cache-hot there.
1357          */
1358         if (cpumask_test_cpu(cpu, later_mask))
1359                 return cpu;
1360         /*
1361          * Check if this_cpu is to be skipped (i.e., it is
1362          * not in the mask) or not.
1363          */
1364         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu, later_mask))
1365                 this_cpu = -1;
1366
1367         rcu_read_lock();
1368         for_each_domain(cpu, sd) {
1369                 if (sd->flags & SD_WAKE_AFFINE) {
1370
1371                         /*
1372                          * If possible, preempting this_cpu is
1373                          * cheaper than migrating.
1374                          */
1375                         if (this_cpu != -1 &&
1376                             cpumask_test_cpu(this_cpu, sched_domain_span(sd))) {
1377                                 rcu_read_unlock();
1378                                 return this_cpu;
1379                         }
1380
1381                         /*
1382                          * Last chance: if best_cpu is valid and is
1383                          * in the mask, that becomes our choice.
1384                          */
1385                         if (best_cpu < nr_cpu_ids &&
1386                             cpumask_test_cpu(best_cpu, sched_domain_span(sd))) {
1387                                 rcu_read_unlock();
1388                                 return best_cpu;
1389                         }
1390                 }
1391         }
1392         rcu_read_unlock();
1393
1394         /*
1395          * At this point, all our guesses failed, we just return
1396          * 'something', and let the caller sort the things out.
1397          */
1398         if (this_cpu != -1)
1399                 return this_cpu;
1400
1401         cpu = cpumask_any(later_mask);
1402         if (cpu < nr_cpu_ids)
1403                 return cpu;
1404
1405         return -1;
1406 }
1407
1408 /* Locks the rq it finds */
1409 static struct rq *find_lock_later_rq(struct task_struct *task, struct rq *rq)
1410 {
1411         struct rq *later_rq = NULL;
1412         int tries;
1413         int cpu;
1414
1415         for (tries = 0; tries < DL_MAX_TRIES; tries++) {
1416                 cpu = find_later_rq(task);
1417
1418                 if ((cpu == -1) || (cpu == rq->cpu))
1419                         break;
1420
1421                 later_rq = cpu_rq(cpu);
1422
1423                 if (later_rq->dl.dl_nr_running &&
1424                     !dl_time_before(task->dl.deadline,
1425                                         later_rq->dl.earliest_dl.curr)) {
1426                         /*
1427                          * Target rq has tasks of equal or earlier deadline,
1428                          * retrying does not release any lock and is unlikely
1429                          * to yield a different result.
1430                          */
1431                         later_rq = NULL;
1432                         break;
1433                 }
1434
1435                 /* Retry if something changed. */
1436                 if (double_lock_balance(rq, later_rq)) {
1437                         if (unlikely(task_rq(task) != rq ||
1438                                      !cpumask_test_cpu(later_rq->cpu, &task->cpus_allowed) ||
1439                                      task_running(rq, task) ||
1440                                      !dl_task(task) ||
1441                                      !task_on_rq_queued(task))) {
1442                                 double_unlock_balance(rq, later_rq);
1443                                 later_rq = NULL;
1444                                 break;
1445                         }
1446                 }
1447
1448                 /*
1449                  * If the rq we found has no -deadline task, or
1450                  * its earliest one has a later deadline than our
1451                  * task, the rq is a good one.
1452                  */
1453                 if (!later_rq->dl.dl_nr_running ||
1454                     dl_time_before(task->dl.deadline,
1455                                    later_rq->dl.earliest_dl.curr))
1456                         break;
1457
1458                 /* Otherwise we try again. */
1459                 double_unlock_balance(rq, later_rq);
1460                 later_rq = NULL;
1461         }
1462
1463         return later_rq;
1464 }
1465
1466 static struct task_struct *pick_next_pushable_dl_task(struct rq *rq)
1467 {
1468         struct task_struct *p;
1469
1470         if (!has_pushable_dl_tasks(rq))
1471                 return NULL;
1472
1473         p = rb_entry(rq->dl.pushable_dl_tasks_leftmost,
1474                      struct task_struct, pushable_dl_tasks);
1475
1476         BUG_ON(rq->cpu != task_cpu(p));
1477         BUG_ON(task_current(rq, p));
1478         BUG_ON(p->nr_cpus_allowed <= 1);
1479
1480         BUG_ON(!task_on_rq_queued(p));
1481         BUG_ON(!dl_task(p));
1482
1483         return p;
1484 }
1485
1486 /*
1487  * See if the non running -deadline tasks on this rq
1488  * can be sent to some other CPU where they can preempt
1489  * and start executing.
1490  */
1491 static int push_dl_task(struct rq *rq)
1492 {
1493         struct task_struct *next_task;
1494         struct rq *later_rq;
1495         int ret = 0;
1496
1497         if (!rq->dl.overloaded)
1498                 return 0;
1499
1500         next_task = pick_next_pushable_dl_task(rq);
1501         if (!next_task)
1502                 return 0;
1503
1504 retry:
1505         if (unlikely(next_task == rq->curr)) {
1506                 WARN_ON(1);
1507                 return 0;
1508         }
1509
1510         /*
1511          * If next_task preempts rq->curr, and rq->curr
1512          * can move away, it makes sense to just reschedule
1513          * without going further in pushing next_task.
1514          */
1515         if (dl_task(rq->curr) &&
1516             dl_time_before(next_task->dl.deadline, rq->curr->dl.deadline) &&
1517             rq->curr->nr_cpus_allowed > 1) {
1518                 resched_curr(rq);
1519                 return 0;
1520         }
1521
1522         /* We might release rq lock */
1523         get_task_struct(next_task);
1524
1525         /* Will lock the rq it'll find */
1526         later_rq = find_lock_later_rq(next_task, rq);
1527         if (!later_rq) {
1528                 struct task_struct *task;
1529
1530                 /*
1531                  * We must check all this again, since
1532                  * find_lock_later_rq releases rq->lock and it is
1533                  * then possible that next_task has migrated.
1534                  */
1535                 task = pick_next_pushable_dl_task(rq);
1536                 if (task_cpu(next_task) == rq->cpu && task == next_task) {
1537                         /*
1538                          * The task is still there. We don't try
1539                          * again, some other cpu will pull it when ready.
1540                          */
1541                         goto out;
1542                 }
1543
1544                 if (!task)
1545                         /* No more tasks */
1546                         goto out;
1547
1548                 put_task_struct(next_task);
1549                 next_task = task;
1550                 goto retry;
1551         }
1552
1553         deactivate_task(rq, next_task, 0);
1554         set_task_cpu(next_task, later_rq->cpu);
1555         activate_task(later_rq, next_task, 0);
1556         ret = 1;
1557
1558         resched_curr(later_rq);
1559
1560         double_unlock_balance(rq, later_rq);
1561
1562 out:
1563         put_task_struct(next_task);
1564
1565         return ret;
1566 }
1567
1568 static void push_dl_tasks(struct rq *rq)
1569 {
1570         /* push_dl_task() will return true if it moved a -deadline task */
1571         while (push_dl_task(rq))
1572                 ;
1573 }
1574
1575 static void pull_dl_task(struct rq *this_rq)
1576 {
1577         int this_cpu = this_rq->cpu, cpu;
1578         struct task_struct *p;
1579         bool resched = false;
1580         struct rq *src_rq;
1581         u64 dmin = LONG_MAX;
1582
1583         if (likely(!dl_overloaded(this_rq)))
1584                 return;
1585
1586         /*
1587          * Match the barrier from dl_set_overloaded; this guarantees that if we
1588          * see overloaded we must also see the dlo_mask bit.
1589          */
1590         smp_rmb();
1591
1592         for_each_cpu(cpu, this_rq->rd->dlo_mask) {
1593                 if (this_cpu == cpu)
1594                         continue;
1595
1596                 src_rq = cpu_rq(cpu);
1597
1598                 /*
1599                  * It looks racy, abd it is! However, as in sched_rt.c,
1600                  * we are fine with this.
1601                  */
1602                 if (this_rq->dl.dl_nr_running &&
1603                     dl_time_before(this_rq->dl.earliest_dl.curr,
1604                                    src_rq->dl.earliest_dl.next))
1605                         continue;
1606
1607                 /* Might drop this_rq->lock */
1608                 double_lock_balance(this_rq, src_rq);
1609
1610                 /*
1611                  * If there are no more pullable tasks on the
1612                  * rq, we're done with it.
1613                  */
1614                 if (src_rq->dl.dl_nr_running <= 1)
1615                         goto skip;
1616
1617                 p = pick_earliest_pushable_dl_task(src_rq, this_cpu);
1618
1619                 /*
1620                  * We found a task to be pulled if:
1621                  *  - it preempts our current (if there's one),
1622                  *  - it will preempt the last one we pulled (if any).
1623                  */
1624                 if (p && dl_time_before(p->dl.deadline, dmin) &&
1625                     (!this_rq->dl.dl_nr_running ||
1626                      dl_time_before(p->dl.deadline,
1627                                     this_rq->dl.earliest_dl.curr))) {
1628                         WARN_ON(p == src_rq->curr);
1629                         WARN_ON(!task_on_rq_queued(p));
1630
1631                         /*
1632                          * Then we pull iff p has actually an earlier
1633                          * deadline than the current task of its runqueue.
1634                          */
1635                         if (dl_time_before(p->dl.deadline,
1636                                            src_rq->curr->dl.deadline))
1637                                 goto skip;
1638
1639                         resched = true;
1640
1641                         deactivate_task(src_rq, p, 0);
1642                         set_task_cpu(p, this_cpu);
1643                         activate_task(this_rq, p, 0);
1644                         dmin = p->dl.deadline;
1645
1646                         /* Is there any other task even earlier? */
1647                 }
1648 skip:
1649                 double_unlock_balance(this_rq, src_rq);
1650         }
1651
1652         if (resched)
1653                 resched_curr(this_rq);
1654 }
1655
1656 /*
1657  * Since the task is not running and a reschedule is not going to happen
1658  * anytime soon on its runqueue, we try pushing it away now.
1659  */
1660 static void task_woken_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1661 {
1662         if (!task_running(rq, p) &&
1663             !test_tsk_need_resched(rq->curr) &&
1664             p->nr_cpus_allowed > 1 &&
1665             dl_task(rq->curr) &&
1666             (rq->curr->nr_cpus_allowed < 2 ||
1667              !dl_entity_preempt(&p->dl, &rq->curr->dl))) {
1668                 push_dl_tasks(rq);
1669         }
1670 }
1671
1672 static void set_cpus_allowed_dl(struct task_struct *p,
1673                                 const struct cpumask *new_mask)
1674 {
1675         struct root_domain *src_rd;
1676         struct rq *rq;
1677
1678         BUG_ON(!dl_task(p));
1679
1680         rq = task_rq(p);
1681         src_rd = rq->rd;
1682         /*
1683          * Migrating a SCHED_DEADLINE task between exclusive
1684          * cpusets (different root_domains) entails a bandwidth
1685          * update. We already made space for us in the destination
1686          * domain (see cpuset_can_attach()).
1687          */
1688         if (!cpumask_intersects(src_rd->span, new_mask)) {
1689                 struct dl_bw *src_dl_b;
1690
1691                 src_dl_b = dl_bw_of(cpu_of(rq));
1692                 /*
1693                  * We now free resources of the root_domain we are migrating
1694                  * off. In the worst case, sched_setattr() may temporary fail
1695                  * until we complete the update.
1696                  */
1697                 raw_spin_lock(&src_dl_b->lock);
1698                 __dl_clear(src_dl_b, p->dl.dl_bw);
1699                 raw_spin_unlock(&src_dl_b->lock);
1700         }
1701
1702         set_cpus_allowed_common(p, new_mask);
1703 }
1704
1705 /* Assumes rq->lock is held */
1706 static void rq_online_dl(struct rq *rq)
1707 {
1708         if (rq->dl.overloaded)
1709                 dl_set_overload(rq);
1710
1711         cpudl_set_freecpu(&rq->rd->cpudl, rq->cpu);
1712         if (rq->dl.dl_nr_running > 0)
1713                 cpudl_set(&rq->rd->cpudl, rq->cpu, rq->dl.earliest_dl.curr);
1714 }
1715
1716 /* Assumes rq->lock is held */
1717 static void rq_offline_dl(struct rq *rq)
1718 {
1719         if (rq->dl.overloaded)
1720                 dl_clear_overload(rq);
1721
1722         cpudl_clear(&rq->rd->cpudl, rq->cpu);
1723         cpudl_clear_freecpu(&rq->rd->cpudl, rq->cpu);
1724 }
1725
1726 void __init init_sched_dl_class(void)
1727 {
1728         unsigned int i;
1729
1730         for_each_possible_cpu(i)
1731                 zalloc_cpumask_var_node(&per_cpu(local_cpu_mask_dl, i),
1732                                         GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
1733 }
1734
1735 #endif /* CONFIG_SMP */
1736
1737 static void switched_from_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1738 {
1739         /*
1740          * Start the deadline timer; if we switch back to dl before this we'll
1741          * continue consuming our current CBS slice. If we stay outside of
1742          * SCHED_DEADLINE until the deadline passes, the timer will reset the
1743          * task.
1744          */
1745         if (!start_dl_timer(p))
1746                 __dl_clear_params(p);
1747
1748         /*
1749          * Since this might be the only -deadline task on the rq,
1750          * this is the right place to try to pull some other one
1751          * from an overloaded cpu, if any.
1752          */
1753         if (!task_on_rq_queued(p) || rq->dl.dl_nr_running)
1754                 return;
1755
1756         queue_pull_task(rq);
1757 }
1758
1759 /*
1760  * When switching to -deadline, we may overload the rq, then
1761  * we try to push someone off, if possible.
1762  */
1763 static void switched_to_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1764 {
1765
1766         /* If p is not queued we will update its parameters at next wakeup. */
1767         if (!task_on_rq_queued(p))
1768                 return;
1769
1770         /*
1771          * If p is boosted we already updated its params in
1772          * rt_mutex_setprio()->enqueue_task(..., ENQUEUE_REPLENISH),
1773          * p's deadline being now already after rq_clock(rq).
1774          */
1775         if (dl_time_before(p->dl.deadline, rq_clock(rq)))
1776                 setup_new_dl_entity(&p->dl);
1777
1778         if (rq->curr != p) {
1779 #ifdef CONFIG_SMP
1780                 if (p->nr_cpus_allowed > 1 && rq->dl.overloaded)
1781                         queue_push_tasks(rq);
1782 #endif
1783                 if (dl_task(rq->curr))
1784                         check_preempt_curr_dl(rq, p, 0);
1785                 else
1786                         resched_curr(rq);
1787         }
1788 }
1789
1790 /*
1791  * If the scheduling parameters of a -deadline task changed,
1792  * a push or pull operation might be needed.
1793  */
1794 static void prio_changed_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p,
1795                             int oldprio)
1796 {
1797         if (task_on_rq_queued(p) || rq->curr == p) {
1798 #ifdef CONFIG_SMP
1799                 /*
1800                  * This might be too much, but unfortunately
1801                  * we don't have the old deadline value, and
1802                  * we can't argue if the task is increasing
1803                  * or lowering its prio, so...
1804                  */
1805                 if (!rq->dl.overloaded)
1806                         queue_pull_task(rq);
1807
1808                 /*
1809                  * If we now have a earlier deadline task than p,
1810                  * then reschedule, provided p is still on this
1811                  * runqueue.
1812                  */
1813                 if (dl_time_before(rq->dl.earliest_dl.curr, p->dl.deadline))
1814                         resched_curr(rq);
1815 #else
1816                 /*
1817                  * Again, we don't know if p has a earlier
1818                  * or later deadline, so let's blindly set a
1819                  * (maybe not needed) rescheduling point.
1820                  */
1821                 resched_curr(rq);
1822 #endif /* CONFIG_SMP */
1823         }
1824 }
1825
1826 const struct sched_class dl_sched_class = {
1827         .next                   = &rt_sched_class,
1828         .enqueue_task           = enqueue_task_dl,
1829         .dequeue_task           = dequeue_task_dl,
1830         .yield_task             = yield_task_dl,
1831
1832         .check_preempt_curr     = check_preempt_curr_dl,
1833
1834         .pick_next_task         = pick_next_task_dl,
1835         .put_prev_task          = put_prev_task_dl,
1836
1837 #ifdef CONFIG_SMP
1838         .select_task_rq         = select_task_rq_dl,
1839         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_dl,
1840         .rq_online              = rq_online_dl,
1841         .rq_offline             = rq_offline_dl,
1842         .task_woken             = task_woken_dl,
1843 #endif
1844
1845         .set_curr_task          = set_curr_task_dl,
1846         .task_tick              = task_tick_dl,
1847         .task_fork              = task_fork_dl,
1848         .task_dead              = task_dead_dl,
1849
1850         .prio_changed           = prio_changed_dl,
1851         .switched_from          = switched_from_dl,
1852         .switched_to            = switched_to_dl,
1853
1854         .update_curr            = update_curr_dl,
1855 };
1856
1857 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
1858 extern void print_dl_rq(struct seq_file *m, int cpu, struct dl_rq *dl_rq);
1859
1860 void print_dl_stats(struct seq_file *m, int cpu)
1861 {
1862         print_dl_rq(m, cpu, &cpu_rq(cpu)->dl);
1863 }
1864 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */