]> git.kernelconcepts.de Git - karo-tx-linux.git/blob - kernel/sched/deadline.c
sched/deadline: Fix migration of SCHED_DEADLINE tasks
[karo-tx-linux.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_period ,
445  *
446  * IOW we can't recycle current parameters.
447  *
448  * Notice that the bandwidth check is done against the period. For
449  * task with deadline equal to period this is the same of using
450  * dl_deadline instead of dl_period 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_period >> 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  * When a -deadline entity is queued back on the runqueue, its runtime and
484  * deadline might need updating.
485  *
486  * The policy here is that we update the deadline of the entity only if:
487  *  - the current deadline is in the past,
488  *  - using the remaining runtime with the current deadline would make
489  *    the entity exceed its bandwidth.
490  */
491 static void update_dl_entity(struct sched_dl_entity *dl_se,
492                              struct sched_dl_entity *pi_se)
493 {
494         struct dl_rq *dl_rq = dl_rq_of_se(dl_se);
495         struct rq *rq = rq_of_dl_rq(dl_rq);
496
497         /*
498          * The arrival of a new instance needs special treatment, i.e.,
499          * the actual scheduling parameters have to be "renewed".
500          */
501         if (dl_se->dl_new) {
502                 setup_new_dl_entity(dl_se, pi_se);
503                 return;
504         }
505
506         if (dl_time_before(dl_se->deadline, rq_clock(rq)) ||
507             dl_entity_overflow(dl_se, pi_se, rq_clock(rq))) {
508                 dl_se->deadline = rq_clock(rq) + pi_se->dl_deadline;
509                 dl_se->runtime = pi_se->dl_runtime;
510         }
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 enforcement 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_se->deadline);
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         unsigned long flags;
588         struct rq *rq;
589
590         rq = task_rq_lock(p, &flags);
591
592         /*
593          * The task might have changed its scheduling policy to something
594          * different than SCHED_DEADLINE (through switched_fromd_dl()).
595          */
596         if (!dl_task(p)) {
597                 __dl_clear_params(p);
598                 goto unlock;
599         }
600
601         /*
602          * This is possible if switched_from_dl() raced against a running
603          * callback that took the above !dl_task() path and we've since then
604          * switched back into SCHED_DEADLINE.
605          *
606          * There's nothing to do except drop our task reference.
607          */
608         if (dl_se->dl_new)
609                 goto unlock;
610
611         /*
612          * The task might have been boosted by someone else and might be in the
613          * boosting/deboosting path, its not throttled.
614          */
615         if (dl_se->dl_boosted)
616                 goto unlock;
617
618         /*
619          * Spurious timer due to start_dl_timer() race; or we already received
620          * a replenishment from rt_mutex_setprio().
621          */
622         if (!dl_se->dl_throttled)
623                 goto unlock;
624
625         sched_clock_tick();
626         update_rq_clock(rq);
627
628         /*
629          * If the throttle happened during sched-out; like:
630          *
631          *   schedule()
632          *     deactivate_task()
633          *       dequeue_task_dl()
634          *         update_curr_dl()
635          *           start_dl_timer()
636          *         __dequeue_task_dl()
637          *     prev->on_rq = 0;
638          *
639          * We can be both throttled and !queued. Replenish the counter
640          * but do not enqueue -- wait for our wakeup to do that.
641          */
642         if (!task_on_rq_queued(p)) {
643                 replenish_dl_entity(dl_se, dl_se);
644                 goto unlock;
645         }
646
647         enqueue_task_dl(rq, p, ENQUEUE_REPLENISH);
648         if (dl_task(rq->curr))
649                 check_preempt_curr_dl(rq, p, 0);
650         else
651                 resched_curr(rq);
652
653 #ifdef CONFIG_SMP
654         /*
655          * Perform balancing operations here; after the replenishments.  We
656          * cannot drop rq->lock before this, otherwise the assertion in
657          * start_dl_timer() about not missing updates is not true.
658          *
659          * If we find that the rq the task was on is no longer available, we
660          * need to select a new rq.
661          *
662          * XXX figure out if select_task_rq_dl() deals with offline cpus.
663          */
664         if (unlikely(!rq->online))
665                 rq = dl_task_offline_migration(rq, p);
666
667         /*
668          * Queueing this task back might have overloaded rq, check if we need
669          * to kick someone away.
670          */
671         if (has_pushable_dl_tasks(rq))
672                 push_dl_task(rq);
673 #endif
674
675 unlock:
676         task_rq_unlock(rq, p, &flags);
677
678         /*
679          * This can free the task_struct, including this hrtimer, do not touch
680          * anything related to that after this.
681          */
682         put_task_struct(p);
683
684         return HRTIMER_NORESTART;
685 }
686
687 void init_dl_task_timer(struct sched_dl_entity *dl_se)
688 {
689         struct hrtimer *timer = &dl_se->dl_timer;
690
691         hrtimer_init(timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
692         timer->function = dl_task_timer;
693 }
694
695 static
696 int dl_runtime_exceeded(struct sched_dl_entity *dl_se)
697 {
698         return (dl_se->runtime <= 0);
699 }
700
701 extern bool sched_rt_bandwidth_account(struct rt_rq *rt_rq);
702
703 /*
704  * Update the current task's runtime statistics (provided it is still
705  * a -deadline task and has not been removed from the dl_rq).
706  */
707 static void update_curr_dl(struct rq *rq)
708 {
709         struct task_struct *curr = rq->curr;
710         struct sched_dl_entity *dl_se = &curr->dl;
711         u64 delta_exec;
712
713         if (!dl_task(curr) || !on_dl_rq(dl_se))
714                 return;
715
716         /*
717          * Consumed budget is computed considering the time as
718          * observed by schedulable tasks (excluding time spent
719          * in hardirq context, etc.). Deadlines are instead
720          * computed using hard walltime. This seems to be the more
721          * natural solution, but the full ramifications of this
722          * approach need further study.
723          */
724         delta_exec = rq_clock_task(rq) - curr->se.exec_start;
725         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
726                 return;
727
728         schedstat_set(curr->se.statistics.exec_max,
729                       max(curr->se.statistics.exec_max, delta_exec));
730
731         curr->se.sum_exec_runtime += delta_exec;
732         account_group_exec_runtime(curr, delta_exec);
733
734         curr->se.exec_start = rq_clock_task(rq);
735         cpuacct_charge(curr, delta_exec);
736
737         sched_rt_avg_update(rq, delta_exec);
738
739         dl_se->runtime -= dl_se->dl_yielded ? 0 : delta_exec;
740         if (dl_runtime_exceeded(dl_se)) {
741                 dl_se->dl_throttled = 1;
742                 __dequeue_task_dl(rq, curr, 0);
743                 if (unlikely(dl_se->dl_boosted || !start_dl_timer(curr)))
744                         enqueue_task_dl(rq, curr, ENQUEUE_REPLENISH);
745
746                 if (!is_leftmost(curr, &rq->dl))
747                         resched_curr(rq);
748         }
749
750         /*
751          * Because -- for now -- we share the rt bandwidth, we need to
752          * account our runtime there too, otherwise actual rt tasks
753          * would be able to exceed the shared quota.
754          *
755          * Account to the root rt group for now.
756          *
757          * The solution we're working towards is having the RT groups scheduled
758          * using deadline servers -- however there's a few nasties to figure
759          * out before that can happen.
760          */
761         if (rt_bandwidth_enabled()) {
762                 struct rt_rq *rt_rq = &rq->rt;
763
764                 raw_spin_lock(&rt_rq->rt_runtime_lock);
765                 /*
766                  * We'll let actual RT tasks worry about the overflow here, we
767                  * have our own CBS to keep us inline; only account when RT
768                  * bandwidth is relevant.
769                  */
770                 if (sched_rt_bandwidth_account(rt_rq))
771                         rt_rq->rt_time += delta_exec;
772                 raw_spin_unlock(&rt_rq->rt_runtime_lock);
773         }
774 }
775
776 #ifdef CONFIG_SMP
777
778 static struct task_struct *pick_next_earliest_dl_task(struct rq *rq, int cpu);
779
780 static inline u64 next_deadline(struct rq *rq)
781 {
782         struct task_struct *next = pick_next_earliest_dl_task(rq, rq->cpu);
783
784         if (next && dl_prio(next->prio))
785                 return next->dl.deadline;
786         else
787                 return 0;
788 }
789
790 static void inc_dl_deadline(struct dl_rq *dl_rq, u64 deadline)
791 {
792         struct rq *rq = rq_of_dl_rq(dl_rq);
793
794         if (dl_rq->earliest_dl.curr == 0 ||
795             dl_time_before(deadline, dl_rq->earliest_dl.curr)) {
796                 /*
797                  * If the dl_rq had no -deadline tasks, or if the new task
798                  * has shorter deadline than the current one on dl_rq, we
799                  * know that the previous earliest becomes our next earliest,
800                  * as the new task becomes the earliest itself.
801                  */
802                 dl_rq->earliest_dl.next = dl_rq->earliest_dl.curr;
803                 dl_rq->earliest_dl.curr = deadline;
804                 cpudl_set(&rq->rd->cpudl, rq->cpu, deadline, 1);
805         } else if (dl_rq->earliest_dl.next == 0 ||
806                    dl_time_before(deadline, dl_rq->earliest_dl.next)) {
807                 /*
808                  * On the other hand, if the new -deadline task has a
809                  * a later deadline than the earliest one on dl_rq, but
810                  * it is earlier than the next (if any), we must
811                  * recompute the next-earliest.
812                  */
813                 dl_rq->earliest_dl.next = next_deadline(rq);
814         }
815 }
816
817 static void dec_dl_deadline(struct dl_rq *dl_rq, u64 deadline)
818 {
819         struct rq *rq = rq_of_dl_rq(dl_rq);
820
821         /*
822          * Since we may have removed our earliest (and/or next earliest)
823          * task we must recompute them.
824          */
825         if (!dl_rq->dl_nr_running) {
826                 dl_rq->earliest_dl.curr = 0;
827                 dl_rq->earliest_dl.next = 0;
828                 cpudl_set(&rq->rd->cpudl, rq->cpu, 0, 0);
829         } else {
830                 struct rb_node *leftmost = dl_rq->rb_leftmost;
831                 struct sched_dl_entity *entry;
832
833                 entry = rb_entry(leftmost, struct sched_dl_entity, rb_node);
834                 dl_rq->earliest_dl.curr = entry->deadline;
835                 dl_rq->earliest_dl.next = next_deadline(rq);
836                 cpudl_set(&rq->rd->cpudl, rq->cpu, entry->deadline, 1);
837         }
838 }
839
840 #else
841
842 static inline void inc_dl_deadline(struct dl_rq *dl_rq, u64 deadline) {}
843 static inline void dec_dl_deadline(struct dl_rq *dl_rq, u64 deadline) {}
844
845 #endif /* CONFIG_SMP */
846
847 static inline
848 void inc_dl_tasks(struct sched_dl_entity *dl_se, struct dl_rq *dl_rq)
849 {
850         int prio = dl_task_of(dl_se)->prio;
851         u64 deadline = dl_se->deadline;
852
853         WARN_ON(!dl_prio(prio));
854         dl_rq->dl_nr_running++;
855         add_nr_running(rq_of_dl_rq(dl_rq), 1);
856
857         inc_dl_deadline(dl_rq, deadline);
858         inc_dl_migration(dl_se, dl_rq);
859 }
860
861 static inline
862 void dec_dl_tasks(struct sched_dl_entity *dl_se, struct dl_rq *dl_rq)
863 {
864         int prio = dl_task_of(dl_se)->prio;
865
866         WARN_ON(!dl_prio(prio));
867         WARN_ON(!dl_rq->dl_nr_running);
868         dl_rq->dl_nr_running--;
869         sub_nr_running(rq_of_dl_rq(dl_rq), 1);
870
871         dec_dl_deadline(dl_rq, dl_se->deadline);
872         dec_dl_migration(dl_se, dl_rq);
873 }
874
875 static void __enqueue_dl_entity(struct sched_dl_entity *dl_se)
876 {
877         struct dl_rq *dl_rq = dl_rq_of_se(dl_se);
878         struct rb_node **link = &dl_rq->rb_root.rb_node;
879         struct rb_node *parent = NULL;
880         struct sched_dl_entity *entry;
881         int leftmost = 1;
882
883         BUG_ON(!RB_EMPTY_NODE(&dl_se->rb_node));
884
885         while (*link) {
886                 parent = *link;
887                 entry = rb_entry(parent, struct sched_dl_entity, rb_node);
888                 if (dl_time_before(dl_se->deadline, entry->deadline))
889                         link = &parent->rb_left;
890                 else {
891                         link = &parent->rb_right;
892                         leftmost = 0;
893                 }
894         }
895
896         if (leftmost)
897                 dl_rq->rb_leftmost = &dl_se->rb_node;
898
899         rb_link_node(&dl_se->rb_node, parent, link);
900         rb_insert_color(&dl_se->rb_node, &dl_rq->rb_root);
901
902         inc_dl_tasks(dl_se, dl_rq);
903 }
904
905 static void __dequeue_dl_entity(struct sched_dl_entity *dl_se)
906 {
907         struct dl_rq *dl_rq = dl_rq_of_se(dl_se);
908
909         if (RB_EMPTY_NODE(&dl_se->rb_node))
910                 return;
911
912         if (dl_rq->rb_leftmost == &dl_se->rb_node) {
913                 struct rb_node *next_node;
914
915                 next_node = rb_next(&dl_se->rb_node);
916                 dl_rq->rb_leftmost = next_node;
917         }
918
919         rb_erase(&dl_se->rb_node, &dl_rq->rb_root);
920         RB_CLEAR_NODE(&dl_se->rb_node);
921
922         dec_dl_tasks(dl_se, dl_rq);
923 }
924
925 static void
926 enqueue_dl_entity(struct sched_dl_entity *dl_se,
927                   struct sched_dl_entity *pi_se, int flags)
928 {
929         BUG_ON(on_dl_rq(dl_se));
930
931         /*
932          * If this is a wakeup or a new instance, the scheduling
933          * parameters of the task might need updating. Otherwise,
934          * we want a replenishment of its runtime.
935          */
936         if (dl_se->dl_new || flags & ENQUEUE_WAKEUP)
937                 update_dl_entity(dl_se, pi_se);
938         else if (flags & ENQUEUE_REPLENISH)
939                 replenish_dl_entity(dl_se, pi_se);
940
941         __enqueue_dl_entity(dl_se);
942 }
943
944 static void dequeue_dl_entity(struct sched_dl_entity *dl_se)
945 {
946         __dequeue_dl_entity(dl_se);
947 }
948
949 static void enqueue_task_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
950 {
951         struct task_struct *pi_task = rt_mutex_get_top_task(p);
952         struct sched_dl_entity *pi_se = &p->dl;
953
954         /*
955          * Use the scheduling parameters of the top pi-waiter
956          * task if we have one and its (absolute) deadline is
957          * smaller than our one... OTW we keep our runtime and
958          * deadline.
959          */
960         if (pi_task && p->dl.dl_boosted && dl_prio(pi_task->normal_prio)) {
961                 pi_se = &pi_task->dl;
962         } else if (!dl_prio(p->normal_prio)) {
963                 /*
964                  * Special case in which we have a !SCHED_DEADLINE task
965                  * that is going to be deboosted, but exceedes its
966                  * runtime while doing so. No point in replenishing
967                  * it, as it's going to return back to its original
968                  * scheduling class after this.
969                  */
970                 BUG_ON(!p->dl.dl_boosted || flags != ENQUEUE_REPLENISH);
971                 return;
972         }
973
974         /*
975          * If p is throttled, we do nothing. In fact, if it exhausted
976          * its budget it needs a replenishment and, since it now is on
977          * its rq, the bandwidth timer callback (which clearly has not
978          * run yet) will take care of this.
979          */
980         if (p->dl.dl_throttled && !(flags & ENQUEUE_REPLENISH))
981                 return;
982
983         enqueue_dl_entity(&p->dl, pi_se, flags);
984
985         if (!task_current(rq, p) && p->nr_cpus_allowed > 1)
986                 enqueue_pushable_dl_task(rq, p);
987 }
988
989 static void __dequeue_task_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
990 {
991         dequeue_dl_entity(&p->dl);
992         dequeue_pushable_dl_task(rq, p);
993 }
994
995 static void dequeue_task_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
996 {
997         update_curr_dl(rq);
998         __dequeue_task_dl(rq, p, flags);
999 }
1000
1001 /*
1002  * Yield task semantic for -deadline tasks is:
1003  *
1004  *   get off from the CPU until our next instance, with
1005  *   a new runtime. This is of little use now, since we
1006  *   don't have a bandwidth reclaiming mechanism. Anyway,
1007  *   bandwidth reclaiming is planned for the future, and
1008  *   yield_task_dl will indicate that some spare budget
1009  *   is available for other task instances to use it.
1010  */
1011 static void yield_task_dl(struct rq *rq)
1012 {
1013         struct task_struct *p = rq->curr;
1014
1015         /*
1016          * We make the task go to sleep until its current deadline by
1017          * forcing its runtime to zero. This way, update_curr_dl() stops
1018          * it and the bandwidth timer will wake it up and will give it
1019          * new scheduling parameters (thanks to dl_yielded=1).
1020          */
1021         if (p->dl.runtime > 0) {
1022                 rq->curr->dl.dl_yielded = 1;
1023                 p->dl.runtime = 0;
1024         }
1025         update_rq_clock(rq);
1026         update_curr_dl(rq);
1027         /*
1028          * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
1029          * so we don't do microscopic update in schedule()
1030          * and double the fastpath cost.
1031          */
1032         rq_clock_skip_update(rq, true);
1033 }
1034
1035 #ifdef CONFIG_SMP
1036
1037 static int find_later_rq(struct task_struct *task);
1038
1039 static int
1040 select_task_rq_dl(struct task_struct *p, int cpu, int sd_flag, int flags)
1041 {
1042         struct task_struct *curr;
1043         struct rq *rq;
1044
1045         if (sd_flag != SD_BALANCE_WAKE)
1046                 goto out;
1047
1048         rq = cpu_rq(cpu);
1049
1050         rcu_read_lock();
1051         curr = READ_ONCE(rq->curr); /* unlocked access */
1052
1053         /*
1054          * If we are dealing with a -deadline task, we must
1055          * decide where to wake it up.
1056          * If it has a later deadline and the current task
1057          * on this rq can't move (provided the waking task
1058          * can!) we prefer to send it somewhere else. On the
1059          * other hand, if it has a shorter deadline, we
1060          * try to make it stay here, it might be important.
1061          */
1062         if (unlikely(dl_task(curr)) &&
1063             (curr->nr_cpus_allowed < 2 ||
1064              !dl_entity_preempt(&p->dl, &curr->dl)) &&
1065             (p->nr_cpus_allowed > 1)) {
1066                 int target = find_later_rq(p);
1067
1068                 if (target != -1 &&
1069                                 (dl_time_before(p->dl.deadline,
1070                                         cpu_rq(target)->dl.earliest_dl.curr) ||
1071                                 (cpu_rq(target)->dl.dl_nr_running == 0)))
1072                         cpu = target;
1073         }
1074         rcu_read_unlock();
1075
1076 out:
1077         return cpu;
1078 }
1079
1080 static void check_preempt_equal_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1081 {
1082         /*
1083          * Current can't be migrated, useless to reschedule,
1084          * let's hope p can move out.
1085          */
1086         if (rq->curr->nr_cpus_allowed == 1 ||
1087             cpudl_find(&rq->rd->cpudl, rq->curr, NULL) == -1)
1088                 return;
1089
1090         /*
1091          * p is migratable, so let's not schedule it and
1092          * see if it is pushed or pulled somewhere else.
1093          */
1094         if (p->nr_cpus_allowed != 1 &&
1095             cpudl_find(&rq->rd->cpudl, p, NULL) != -1)
1096                 return;
1097
1098         resched_curr(rq);
1099 }
1100
1101 #endif /* CONFIG_SMP */
1102
1103 /*
1104  * Only called when both the current and waking task are -deadline
1105  * tasks.
1106  */
1107 static void check_preempt_curr_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p,
1108                                   int flags)
1109 {
1110         if (dl_entity_preempt(&p->dl, &rq->curr->dl)) {
1111                 resched_curr(rq);
1112                 return;
1113         }
1114
1115 #ifdef CONFIG_SMP
1116         /*
1117          * In the unlikely case current and p have the same deadline
1118          * let us try to decide what's the best thing to do...
1119          */
1120         if ((p->dl.deadline == rq->curr->dl.deadline) &&
1121             !test_tsk_need_resched(rq->curr))
1122                 check_preempt_equal_dl(rq, p);
1123 #endif /* CONFIG_SMP */
1124 }
1125
1126 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
1127 static void start_hrtick_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1128 {
1129         hrtick_start(rq, p->dl.runtime);
1130 }
1131 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
1132 static void start_hrtick_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1133 {
1134 }
1135 #endif
1136
1137 static struct sched_dl_entity *pick_next_dl_entity(struct rq *rq,
1138                                                    struct dl_rq *dl_rq)
1139 {
1140         struct rb_node *left = dl_rq->rb_leftmost;
1141
1142         if (!left)
1143                 return NULL;
1144
1145         return rb_entry(left, struct sched_dl_entity, rb_node);
1146 }
1147
1148 struct task_struct *pick_next_task_dl(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
1149 {
1150         struct sched_dl_entity *dl_se;
1151         struct task_struct *p;
1152         struct dl_rq *dl_rq;
1153
1154         dl_rq = &rq->dl;
1155
1156         if (need_pull_dl_task(rq, prev)) {
1157                 /*
1158                  * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being
1159                  * picked for load-balance and preemption/IRQs are still
1160                  * disabled avoiding further scheduler activity on it and we're
1161                  * being very careful to re-start the picking loop.
1162                  */
1163                 lockdep_unpin_lock(&rq->lock);
1164                 pull_dl_task(rq);
1165                 lockdep_pin_lock(&rq->lock);
1166                 /*
1167                  * pull_rt_task() can drop (and re-acquire) rq->lock; this
1168                  * means a stop task can slip in, in which case we need to
1169                  * re-start task selection.
1170                  */
1171                 if (rq->stop && task_on_rq_queued(rq->stop))
1172                         return RETRY_TASK;
1173         }
1174
1175         /*
1176          * When prev is DL, we may throttle it in put_prev_task().
1177          * So, we update time before we check for dl_nr_running.
1178          */
1179         if (prev->sched_class == &dl_sched_class)
1180                 update_curr_dl(rq);
1181
1182         if (unlikely(!dl_rq->dl_nr_running))
1183                 return NULL;
1184
1185         put_prev_task(rq, prev);
1186
1187         dl_se = pick_next_dl_entity(rq, dl_rq);
1188         BUG_ON(!dl_se);
1189
1190         p = dl_task_of(dl_se);
1191         p->se.exec_start = rq_clock_task(rq);
1192
1193         /* Running task will never be pushed. */
1194        dequeue_pushable_dl_task(rq, p);
1195
1196         if (hrtick_enabled(rq))
1197                 start_hrtick_dl(rq, p);
1198
1199         queue_push_tasks(rq);
1200
1201         return p;
1202 }
1203
1204 static void put_prev_task_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1205 {
1206         update_curr_dl(rq);
1207
1208         if (on_dl_rq(&p->dl) && p->nr_cpus_allowed > 1)
1209                 enqueue_pushable_dl_task(rq, p);
1210 }
1211
1212 static void task_tick_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p, int queued)
1213 {
1214         update_curr_dl(rq);
1215
1216         /*
1217          * Even when we have runtime, update_curr_dl() might have resulted in us
1218          * not being the leftmost task anymore. In that case NEED_RESCHED will
1219          * be set and schedule() will start a new hrtick for the next task.
1220          */
1221         if (hrtick_enabled(rq) && queued && p->dl.runtime > 0 &&
1222             is_leftmost(p, &rq->dl))
1223                 start_hrtick_dl(rq, p);
1224 }
1225
1226 static void task_fork_dl(struct task_struct *p)
1227 {
1228         /*
1229          * SCHED_DEADLINE tasks cannot fork and this is achieved through
1230          * sched_fork()
1231          */
1232 }
1233
1234 static void task_dead_dl(struct task_struct *p)
1235 {
1236         struct dl_bw *dl_b = dl_bw_of(task_cpu(p));
1237
1238         /*
1239          * Since we are TASK_DEAD we won't slip out of the domain!
1240          */
1241         raw_spin_lock_irq(&dl_b->lock);
1242         /* XXX we should retain the bw until 0-lag */
1243         dl_b->total_bw -= p->dl.dl_bw;
1244         raw_spin_unlock_irq(&dl_b->lock);
1245 }
1246
1247 static void set_curr_task_dl(struct rq *rq)
1248 {
1249         struct task_struct *p = rq->curr;
1250
1251         p->se.exec_start = rq_clock_task(rq);
1252
1253         /* You can't push away the running task */
1254         dequeue_pushable_dl_task(rq, p);
1255 }
1256
1257 #ifdef CONFIG_SMP
1258
1259 /* Only try algorithms three times */
1260 #define DL_MAX_TRIES 3
1261
1262 static int pick_dl_task(struct rq *rq, struct task_struct *p, int cpu)
1263 {
1264         if (!task_running(rq, p) &&
1265             cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p)))
1266                 return 1;
1267         return 0;
1268 }
1269
1270 /* Returns the second earliest -deadline task, NULL otherwise */
1271 static struct task_struct *pick_next_earliest_dl_task(struct rq *rq, int cpu)
1272 {
1273         struct rb_node *next_node = rq->dl.rb_leftmost;
1274         struct sched_dl_entity *dl_se;
1275         struct task_struct *p = NULL;
1276
1277 next_node:
1278         next_node = rb_next(next_node);
1279         if (next_node) {
1280                 dl_se = rb_entry(next_node, struct sched_dl_entity, rb_node);
1281                 p = dl_task_of(dl_se);
1282
1283                 if (pick_dl_task(rq, p, cpu))
1284                         return p;
1285
1286                 goto next_node;
1287         }
1288
1289         return NULL;
1290 }
1291
1292 /*
1293  * Return the earliest pushable rq's task, which is suitable to be executed
1294  * on the CPU, NULL otherwise:
1295  */
1296 static struct task_struct *pick_earliest_pushable_dl_task(struct rq *rq, int cpu)
1297 {
1298         struct rb_node *next_node = rq->dl.pushable_dl_tasks_leftmost;
1299         struct task_struct *p = NULL;
1300
1301         if (!has_pushable_dl_tasks(rq))
1302                 return NULL;
1303
1304 next_node:
1305         if (next_node) {
1306                 p = rb_entry(next_node, struct task_struct, pushable_dl_tasks);
1307
1308                 if (pick_dl_task(rq, p, cpu))
1309                         return p;
1310
1311                 next_node = rb_next(next_node);
1312                 goto next_node;
1313         }
1314
1315         return NULL;
1316 }
1317
1318 static DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, local_cpu_mask_dl);
1319
1320 static int find_later_rq(struct task_struct *task)
1321 {
1322         struct sched_domain *sd;
1323         struct cpumask *later_mask = this_cpu_cpumask_var_ptr(local_cpu_mask_dl);
1324         int this_cpu = smp_processor_id();
1325         int best_cpu, cpu = task_cpu(task);
1326
1327         /* Make sure the mask is initialized first */
1328         if (unlikely(!later_mask))
1329                 return -1;
1330
1331         if (task->nr_cpus_allowed == 1)
1332                 return -1;
1333
1334         /*
1335          * We have to consider system topology and task affinity
1336          * first, then we can look for a suitable cpu.
1337          */
1338         best_cpu = cpudl_find(&task_rq(task)->rd->cpudl,
1339                         task, later_mask);
1340         if (best_cpu == -1)
1341                 return -1;
1342
1343         /*
1344          * If we are here, some target has been found,
1345          * the most suitable of which is cached in best_cpu.
1346          * This is, among the runqueues where the current tasks
1347          * have later deadlines than the task's one, the rq
1348          * with the latest possible one.
1349          *
1350          * Now we check how well this matches with task's
1351          * affinity and system topology.
1352          *
1353          * The last cpu where the task run is our first
1354          * guess, since it is most likely cache-hot there.
1355          */
1356         if (cpumask_test_cpu(cpu, later_mask))
1357                 return cpu;
1358         /*
1359          * Check if this_cpu is to be skipped (i.e., it is
1360          * not in the mask) or not.
1361          */
1362         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu, later_mask))
1363                 this_cpu = -1;
1364
1365         rcu_read_lock();
1366         for_each_domain(cpu, sd) {
1367                 if (sd->flags & SD_WAKE_AFFINE) {
1368
1369                         /*
1370                          * If possible, preempting this_cpu is
1371                          * cheaper than migrating.
1372                          */
1373                         if (this_cpu != -1 &&
1374                             cpumask_test_cpu(this_cpu, sched_domain_span(sd))) {
1375                                 rcu_read_unlock();
1376                                 return this_cpu;
1377                         }
1378
1379                         /*
1380                          * Last chance: if best_cpu is valid and is
1381                          * in the mask, that becomes our choice.
1382                          */
1383                         if (best_cpu < nr_cpu_ids &&
1384                             cpumask_test_cpu(best_cpu, sched_domain_span(sd))) {
1385                                 rcu_read_unlock();
1386                                 return best_cpu;
1387                         }
1388                 }
1389         }
1390         rcu_read_unlock();
1391
1392         /*
1393          * At this point, all our guesses failed, we just return
1394          * 'something', and let the caller sort the things out.
1395          */
1396         if (this_cpu != -1)
1397                 return this_cpu;
1398
1399         cpu = cpumask_any(later_mask);
1400         if (cpu < nr_cpu_ids)
1401                 return cpu;
1402
1403         return -1;
1404 }
1405
1406 /* Locks the rq it finds */
1407 static struct rq *find_lock_later_rq(struct task_struct *task, struct rq *rq)
1408 {
1409         struct rq *later_rq = NULL;
1410         int tries;
1411         int cpu;
1412
1413         for (tries = 0; tries < DL_MAX_TRIES; tries++) {
1414                 cpu = find_later_rq(task);
1415
1416                 if ((cpu == -1) || (cpu == rq->cpu))
1417                         break;
1418
1419                 later_rq = cpu_rq(cpu);
1420
1421                 if (later_rq->dl.dl_nr_running &&
1422                     !dl_time_before(task->dl.deadline,
1423                                         later_rq->dl.earliest_dl.curr)) {
1424                         /*
1425                          * Target rq has tasks of equal or earlier deadline,
1426                          * retrying does not release any lock and is unlikely
1427                          * to yield a different result.
1428                          */
1429                         later_rq = NULL;
1430                         break;
1431                 }
1432
1433                 /* Retry if something changed. */
1434                 if (double_lock_balance(rq, later_rq)) {
1435                         if (unlikely(task_rq(task) != rq ||
1436                                      !cpumask_test_cpu(later_rq->cpu,
1437                                                        &task->cpus_allowed) ||
1438                                      task_running(rq, task) ||
1439                                      !task_on_rq_queued(task))) {
1440                                 double_unlock_balance(rq, later_rq);
1441                                 later_rq = NULL;
1442                                 break;
1443                         }
1444                 }
1445
1446                 /*
1447                  * If the rq we found has no -deadline task, or
1448                  * its earliest one has a later deadline than our
1449                  * task, the rq is a good one.
1450                  */
1451                 if (!later_rq->dl.dl_nr_running ||
1452                     dl_time_before(task->dl.deadline,
1453                                    later_rq->dl.earliest_dl.curr))
1454                         break;
1455
1456                 /* Otherwise we try again. */
1457                 double_unlock_balance(rq, later_rq);
1458                 later_rq = NULL;
1459         }
1460
1461         return later_rq;
1462 }
1463
1464 static struct task_struct *pick_next_pushable_dl_task(struct rq *rq)
1465 {
1466         struct task_struct *p;
1467
1468         if (!has_pushable_dl_tasks(rq))
1469                 return NULL;
1470
1471         p = rb_entry(rq->dl.pushable_dl_tasks_leftmost,
1472                      struct task_struct, pushable_dl_tasks);
1473
1474         BUG_ON(rq->cpu != task_cpu(p));
1475         BUG_ON(task_current(rq, p));
1476         BUG_ON(p->nr_cpus_allowed <= 1);
1477
1478         BUG_ON(!task_on_rq_queued(p));
1479         BUG_ON(!dl_task(p));
1480
1481         return p;
1482 }
1483
1484 /*
1485  * See if the non running -deadline tasks on this rq
1486  * can be sent to some other CPU where they can preempt
1487  * and start executing.
1488  */
1489 static int push_dl_task(struct rq *rq)
1490 {
1491         struct task_struct *next_task;
1492         struct rq *later_rq;
1493         int ret = 0;
1494
1495         if (!rq->dl.overloaded)
1496                 return 0;
1497
1498         next_task = pick_next_pushable_dl_task(rq);
1499         if (!next_task)
1500                 return 0;
1501
1502 retry:
1503         if (unlikely(next_task == rq->curr)) {
1504                 WARN_ON(1);
1505                 return 0;
1506         }
1507
1508         /*
1509          * If next_task preempts rq->curr, and rq->curr
1510          * can move away, it makes sense to just reschedule
1511          * without going further in pushing next_task.
1512          */
1513         if (dl_task(rq->curr) &&
1514             dl_time_before(next_task->dl.deadline, rq->curr->dl.deadline) &&
1515             rq->curr->nr_cpus_allowed > 1) {
1516                 resched_curr(rq);
1517                 return 0;
1518         }
1519
1520         /* We might release rq lock */
1521         get_task_struct(next_task);
1522
1523         /* Will lock the rq it'll find */
1524         later_rq = find_lock_later_rq(next_task, rq);
1525         if (!later_rq) {
1526                 struct task_struct *task;
1527
1528                 /*
1529                  * We must check all this again, since
1530                  * find_lock_later_rq releases rq->lock and it is
1531                  * then possible that next_task has migrated.
1532                  */
1533                 task = pick_next_pushable_dl_task(rq);
1534                 if (task_cpu(next_task) == rq->cpu && task == next_task) {
1535                         /*
1536                          * The task is still there. We don't try
1537                          * again, some other cpu will pull it when ready.
1538                          */
1539                         goto out;
1540                 }
1541
1542                 if (!task)
1543                         /* No more tasks */
1544                         goto out;
1545
1546                 put_task_struct(next_task);
1547                 next_task = task;
1548                 goto retry;
1549         }
1550
1551         deactivate_task(rq, next_task, 0);
1552         set_task_cpu(next_task, later_rq->cpu);
1553         activate_task(later_rq, next_task, 0);
1554         ret = 1;
1555
1556         resched_curr(later_rq);
1557
1558         double_unlock_balance(rq, later_rq);
1559
1560 out:
1561         put_task_struct(next_task);
1562
1563         return ret;
1564 }
1565
1566 static void push_dl_tasks(struct rq *rq)
1567 {
1568         /* push_dl_task() will return true if it moved a -deadline task */
1569         while (push_dl_task(rq))
1570                 ;
1571 }
1572
1573 static void pull_dl_task(struct rq *this_rq)
1574 {
1575         int this_cpu = this_rq->cpu, cpu;
1576         struct task_struct *p;
1577         bool resched = false;
1578         struct rq *src_rq;
1579         u64 dmin = LONG_MAX;
1580
1581         if (likely(!dl_overloaded(this_rq)))
1582                 return;
1583
1584         /*
1585          * Match the barrier from dl_set_overloaded; this guarantees that if we
1586          * see overloaded we must also see the dlo_mask bit.
1587          */
1588         smp_rmb();
1589
1590         for_each_cpu(cpu, this_rq->rd->dlo_mask) {
1591                 if (this_cpu == cpu)
1592                         continue;
1593
1594                 src_rq = cpu_rq(cpu);
1595
1596                 /*
1597                  * It looks racy, abd it is! However, as in sched_rt.c,
1598                  * we are fine with this.
1599                  */
1600                 if (this_rq->dl.dl_nr_running &&
1601                     dl_time_before(this_rq->dl.earliest_dl.curr,
1602                                    src_rq->dl.earliest_dl.next))
1603                         continue;
1604
1605                 /* Might drop this_rq->lock */
1606                 double_lock_balance(this_rq, src_rq);
1607
1608                 /*
1609                  * If there are no more pullable tasks on the
1610                  * rq, we're done with it.
1611                  */
1612                 if (src_rq->dl.dl_nr_running <= 1)
1613                         goto skip;
1614
1615                 p = pick_earliest_pushable_dl_task(src_rq, this_cpu);
1616
1617                 /*
1618                  * We found a task to be pulled if:
1619                  *  - it preempts our current (if there's one),
1620                  *  - it will preempt the last one we pulled (if any).
1621                  */
1622                 if (p && dl_time_before(p->dl.deadline, dmin) &&
1623                     (!this_rq->dl.dl_nr_running ||
1624                      dl_time_before(p->dl.deadline,
1625                                     this_rq->dl.earliest_dl.curr))) {
1626                         WARN_ON(p == src_rq->curr);
1627                         WARN_ON(!task_on_rq_queued(p));
1628
1629                         /*
1630                          * Then we pull iff p has actually an earlier
1631                          * deadline than the current task of its runqueue.
1632                          */
1633                         if (dl_time_before(p->dl.deadline,
1634                                            src_rq->curr->dl.deadline))
1635                                 goto skip;
1636
1637                         resched = true;
1638
1639                         deactivate_task(src_rq, p, 0);
1640                         set_task_cpu(p, this_cpu);
1641                         activate_task(this_rq, p, 0);
1642                         dmin = p->dl.deadline;
1643
1644                         /* Is there any other task even earlier? */
1645                 }
1646 skip:
1647                 double_unlock_balance(this_rq, src_rq);
1648         }
1649
1650         if (resched)
1651                 resched_curr(this_rq);
1652 }
1653
1654 /*
1655  * Since the task is not running and a reschedule is not going to happen
1656  * anytime soon on its runqueue, we try pushing it away now.
1657  */
1658 static void task_woken_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1659 {
1660         if (!task_running(rq, p) &&
1661             !test_tsk_need_resched(rq->curr) &&
1662             p->nr_cpus_allowed > 1 &&
1663             dl_task(rq->curr) &&
1664             (rq->curr->nr_cpus_allowed < 2 ||
1665              !dl_entity_preempt(&p->dl, &rq->curr->dl))) {
1666                 push_dl_tasks(rq);
1667         }
1668 }
1669
1670 static void set_cpus_allowed_dl(struct task_struct *p,
1671                                 const struct cpumask *new_mask)
1672 {
1673         struct root_domain *src_rd;
1674         struct rq *rq;
1675
1676         BUG_ON(!dl_task(p));
1677
1678         rq = task_rq(p);
1679         src_rd = rq->rd;
1680         /*
1681          * Migrating a SCHED_DEADLINE task between exclusive
1682          * cpusets (different root_domains) entails a bandwidth
1683          * update. We already made space for us in the destination
1684          * domain (see cpuset_can_attach()).
1685          */
1686         if (!cpumask_intersects(src_rd->span, new_mask)) {
1687                 struct dl_bw *src_dl_b;
1688
1689                 src_dl_b = dl_bw_of(cpu_of(rq));
1690                 /*
1691                  * We now free resources of the root_domain we are migrating
1692                  * off. In the worst case, sched_setattr() may temporary fail
1693                  * until we complete the update.
1694                  */
1695                 raw_spin_lock(&src_dl_b->lock);
1696                 __dl_clear(src_dl_b, p->dl.dl_bw);
1697                 raw_spin_unlock(&src_dl_b->lock);
1698         }
1699
1700         set_cpus_allowed_common(p, new_mask);
1701 }
1702
1703 /* Assumes rq->lock is held */
1704 static void rq_online_dl(struct rq *rq)
1705 {
1706         if (rq->dl.overloaded)
1707                 dl_set_overload(rq);
1708
1709         cpudl_set_freecpu(&rq->rd->cpudl, rq->cpu);
1710         if (rq->dl.dl_nr_running > 0)
1711                 cpudl_set(&rq->rd->cpudl, rq->cpu, rq->dl.earliest_dl.curr, 1);
1712 }
1713
1714 /* Assumes rq->lock is held */
1715 static void rq_offline_dl(struct rq *rq)
1716 {
1717         if (rq->dl.overloaded)
1718                 dl_clear_overload(rq);
1719
1720         cpudl_set(&rq->rd->cpudl, rq->cpu, 0, 0);
1721         cpudl_clear_freecpu(&rq->rd->cpudl, rq->cpu);
1722 }
1723
1724 void __init init_sched_dl_class(void)
1725 {
1726         unsigned int i;
1727
1728         for_each_possible_cpu(i)
1729                 zalloc_cpumask_var_node(&per_cpu(local_cpu_mask_dl, i),
1730                                         GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
1731 }
1732
1733 #endif /* CONFIG_SMP */
1734
1735 static void switched_from_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1736 {
1737         /*
1738          * Start the deadline timer; if we switch back to dl before this we'll
1739          * continue consuming our current CBS slice. If we stay outside of
1740          * SCHED_DEADLINE until the deadline passes, the timer will reset the
1741          * task.
1742          */
1743         if (!start_dl_timer(p))
1744                 __dl_clear_params(p);
1745
1746         /*
1747          * Since this might be the only -deadline task on the rq,
1748          * this is the right place to try to pull some other one
1749          * from an overloaded cpu, if any.
1750          */
1751         if (!task_on_rq_queued(p) || rq->dl.dl_nr_running)
1752                 return;
1753
1754         queue_pull_task(rq);
1755 }
1756
1757 /*
1758  * When switching to -deadline, we may overload the rq, then
1759  * we try to push someone off, if possible.
1760  */
1761 static void switched_to_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1762 {
1763         if (task_on_rq_queued(p) && rq->curr != p) {
1764 #ifdef CONFIG_SMP
1765                 if (p->nr_cpus_allowed > 1 && rq->dl.overloaded)
1766                         queue_push_tasks(rq);
1767 #else
1768                 if (dl_task(rq->curr))
1769                         check_preempt_curr_dl(rq, p, 0);
1770                 else
1771                         resched_curr(rq);
1772 #endif
1773         }
1774 }
1775
1776 /*
1777  * If the scheduling parameters of a -deadline task changed,
1778  * a push or pull operation might be needed.
1779  */
1780 static void prio_changed_dl(struct rq *rq, struct task_struct *p,
1781                             int oldprio)
1782 {
1783         if (task_on_rq_queued(p) || rq->curr == p) {
1784 #ifdef CONFIG_SMP
1785                 /*
1786                  * This might be too much, but unfortunately
1787                  * we don't have the old deadline value, and
1788                  * we can't argue if the task is increasing
1789                  * or lowering its prio, so...
1790                  */
1791                 if (!rq->dl.overloaded)
1792                         queue_pull_task(rq);
1793
1794                 /*
1795                  * If we now have a earlier deadline task than p,
1796                  * then reschedule, provided p is still on this
1797                  * runqueue.
1798                  */
1799                 if (dl_time_before(rq->dl.earliest_dl.curr, p->dl.deadline))
1800                         resched_curr(rq);
1801 #else
1802                 /*
1803                  * Again, we don't know if p has a earlier
1804                  * or later deadline, so let's blindly set a
1805                  * (maybe not needed) rescheduling point.
1806                  */
1807                 resched_curr(rq);
1808 #endif /* CONFIG_SMP */
1809         } else
1810                 switched_to_dl(rq, p);
1811 }
1812
1813 const struct sched_class dl_sched_class = {
1814         .next                   = &rt_sched_class,
1815         .enqueue_task           = enqueue_task_dl,
1816         .dequeue_task           = dequeue_task_dl,
1817         .yield_task             = yield_task_dl,
1818
1819         .check_preempt_curr     = check_preempt_curr_dl,
1820
1821         .pick_next_task         = pick_next_task_dl,
1822         .put_prev_task          = put_prev_task_dl,
1823
1824 #ifdef CONFIG_SMP
1825         .select_task_rq         = select_task_rq_dl,
1826         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_dl,
1827         .rq_online              = rq_online_dl,
1828         .rq_offline             = rq_offline_dl,
1829         .task_woken             = task_woken_dl,
1830 #endif
1831
1832         .set_curr_task          = set_curr_task_dl,
1833         .task_tick              = task_tick_dl,
1834         .task_fork              = task_fork_dl,
1835         .task_dead              = task_dead_dl,
1836
1837         .prio_changed           = prio_changed_dl,
1838         .switched_from          = switched_from_dl,
1839         .switched_to            = switched_to_dl,
1840
1841         .update_curr            = update_curr_dl,
1842 };
1843
1844 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
1845 extern void print_dl_rq(struct seq_file *m, int cpu, struct dl_rq *dl_rq);
1846
1847 void print_dl_stats(struct seq_file *m, int cpu)
1848 {
1849         print_dl_rq(m, cpu, &cpu_rq(cpu)->dl);
1850 }
1851 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */