arch/powerpc/platforms/cell/spufs/sched.c

   1 /* sched.c - SPU scheduler.
   2  *
   3  * Copyright (C) IBM 2005
   4  * Author: Mark Nutter <mnutter@us.ibm.com>
   5  *
   6  * 2006-03-31   NUMA domains added.
   7  *
   8  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   9  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
  10  * the Free Software Foundation; either version 2, or (at your option)
  11  * any later version.
  12  *
  13  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  14  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  15  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the
  16  * GNU General Public License for more details.
  17  *
  18  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  19  * along with this program; if not, write to the Free Software
  20  * Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
  21  */
  22
  23 #undef DEBUG
  24
  25 #include <linux/module.h>
  26 #include <linux/errno.h>
  27 #include <linux/sched.h>
  28 #include <linux/kernel.h>
  29 #include <linux/mm.h>
  30 #include <linux/completion.h>
  31 #include <linux/vmalloc.h>
  32 #include <linux/smp.h>
  33 #include <linux/stddef.h>
  34 #include <linux/unistd.h>
  35 #include <linux/numa.h>
  36 #include <linux/mutex.h>
  37 #include <linux/notifier.h>
  38 #include <linux/kthread.h>
  39 #include <linux/pid_namespace.h>
  40 #include <linux/proc_fs.h>
  41 #include <linux/seq_file.h>
  42
  43 #include <asm/io.h>
  44 #include <asm/mmu_context.h>
  45 #include <asm/spu.h>
  46 #include <asm/spu_csa.h>
  47 #include <asm/spu_priv1.h>
  48 #include "spufs.h"
  49
  50 struct spu_prio_array {
  51         DECLARE_BITMAP(bitmap, MAX_PRIO);
  52         struct list_head runq[MAX_PRIO];
  53         spinlock_t runq_lock;
  54         int nr_waiting;
  55 };
  56
  57 static unsigned long spu_avenrun[3];
  58 static struct spu_prio_array *spu_prio;
  59 static struct task_struct *spusched_task;
  60 static struct timer_list spusched_timer;
  61 static struct timer_list spuloadavg_timer;
  62
  63 /*
  64  * Priority of a normal, non-rt, non-niced'd process (aka nice level 0).
  65  */
  66 #define NORMAL_PRIO             120
  67
  68 /*
  69  * Frequency of the spu scheduler tick.  By default we do one SPU scheduler
  70  * tick for every 10 CPU scheduler ticks.
  71  */
  72 #define SPUSCHED_TICK           (10)
  73
  74 /*
  75  * These are the 'tuning knobs' of the scheduler:
  76  *
  77  * Minimum timeslice is 5 msecs (or 1 spu scheduler tick, whichever is
  78  * larger), default timeslice is 100 msecs, maximum timeslice is 800 msecs.
  79  */
  80 #define MIN_SPU_TIMESLICE       max(5 * HZ / (1000 * SPUSCHED_TICK), 1)
  81 #define DEF_SPU_TIMESLICE       (100 * HZ / (1000 * SPUSCHED_TICK))
  82
  83 #define MAX_USER_PRIO           (MAX_PRIO - MAX_RT_PRIO)
  84 #define SCALE_PRIO(x, prio) \
  85         max(x * (MAX_PRIO - prio) / (MAX_USER_PRIO / 2), MIN_SPU_TIMESLICE)
  86
  87 /*
  88  * scale user-nice values [ -20 ... 0 ... 19 ] to time slice values:
  89  * [800ms ... 100ms ... 5ms]
  90  *
  91  * The higher a thread's priority, the bigger timeslices
  92  * it gets during one round of execution. But even the lowest
  93  * priority thread gets MIN_TIMESLICE worth of execution time.
  94  */
  95 void spu_set_timeslice(struct spu_context *ctx)
  96 {
  97         if (ctx->prio < NORMAL_PRIO)
  98                 ctx->time_slice = SCALE_PRIO(DEF_SPU_TIMESLICE * 4, ctx->prio);
  99         else
 100                 ctx->time_slice = SCALE_PRIO(DEF_SPU_TIMESLICE, ctx->prio);
 101 }
 102
 103 /*
 104  * Update scheduling information from the owning thread.
 105  */
 106 void __spu_update_sched_info(struct spu_context *ctx)
 107 {
 108         /*
 109          * assert that the context is not on the runqueue, so it is safe
 110          * to change its scheduling parameters.
 111          */
 112         BUG_ON(!list_empty(&ctx->rq));
 113
 114         /*
 115          * 32-Bit assignments are atomic on powerpc, and we don't care about
 116          * memory ordering here because retrieving the controlling thread is
 117          * per definition racy.
 118          */
 119         ctx->tid = current->pid;
 120
 121         /*
 122          * We do our own priority calculations, so we normally want
 123          * ->static_prio to start with. Unfortunately this field
 124          * contains junk for threads with a realtime scheduling
 125          * policy so we have to look at ->prio in this case.
 126          */
 127         if (rt_prio(current->prio))
 128                 ctx->prio = current->prio;
 129         else
 130                 ctx->prio = current->static_prio;
 131         ctx->policy = current->policy;
 132
 133         /*
 134          * TO DO: the context may be loaded, so we may need to activate
 135          * it again on a different node. But it shouldn't hurt anything
 136          * to update its parameters, because we know that the scheduler
 137          * is not actively looking at this field, since it is not on the
 138          * runqueue. The context will be rescheduled on the proper node
 139          * if it is timesliced or preempted.
 140          */
 141         ctx->cpus_allowed = current->cpus_allowed;
 142 }
 143
 144 void spu_update_sched_info(struct spu_context *ctx)
 145 {
 146         int node;
 147
 148         if (ctx->state == SPU_STATE_RUNNABLE) {
 149                 node = ctx->spu->node;
 150
 151                 /*
 152                  * Take list_mutex to sync with find_victim().
 153                  */
 154                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 155                 __spu_update_sched_info(ctx);
 156                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 157         } else {
 158                 __spu_update_sched_info(ctx);
 159         }
 160 }
 161
 162 static int __node_allowed(struct spu_context *ctx, int node)
 163 {
 164         if (nr_cpus_node(node)) {
 165                 cpumask_t mask = node_to_cpumask(node);
 166
 167                 if (cpus_intersects(mask, ctx->cpus_allowed))
 168                         return 1;
 169         }
 170
 171         return 0;
 172 }
 173
 174 static int node_allowed(struct spu_context *ctx, int node)
 175 {
 176         int rval;
 177
 178         spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
 179         rval = __node_allowed(ctx, node);
 180         spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
 181
 182         return rval;
 183 }
 184
 185 void do_notify_spus_active(void)
 186 {
 187         int node;
 188
 189         /*
 190          * Wake up the active spu_contexts.
 191          *
 192          * When the awakened processes see their "notify_active" flag is set,
 193          * they will call spu_switch_notify().
 194          */
 195         for_each_online_node(node) {
 196                 struct spu *spu;
 197
 198                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 199                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list) {
 200                         if (spu->alloc_state != SPU_FREE) {
 201                                 struct spu_context *ctx = spu->ctx;
 202                                 set_bit(SPU_SCHED_NOTIFY_ACTIVE,
 203                                         &ctx->sched_flags);
 204                                 mb();
 205                                 wake_up_all(&ctx->stop_wq);
 206                         }
 207                 }
 208                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 209         }
 210 }
 211
 212 /**
 213  * spu_bind_context - bind spu context to physical spu
 214  * @spu:        physical spu to bind to
 215  * @ctx:        context to bind
 216  */
 217 static void spu_bind_context(struct spu *spu, struct spu_context *ctx)
 218 {
 219         pr_debug("%s: pid=%d SPU=%d NODE=%d\n", __FUNCTION__, current->pid,
 220                  spu->number, spu->node);
 221         spuctx_switch_state(ctx, SPU_UTIL_SYSTEM);
 222
 223         if (ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED)
 224                 atomic_inc(&cbe_spu_info[spu->node].reserved_spus);
 225
 226         ctx->stats.slb_flt_base = spu->stats.slb_flt;
 227         ctx->stats.class2_intr_base = spu->stats.class2_intr;
 228
 229         spu->ctx = ctx;
 230         spu->flags = 0;
 231         ctx->spu = spu;
 232         ctx->ops = &spu_hw_ops;
 233         spu->pid = current->pid;
 234         spu->tgid = current->tgid;
 235         spu_associate_mm(spu, ctx->owner);
 236         spu->ibox_callback = spufs_ibox_callback;
 237         spu->wbox_callback = spufs_wbox_callback;
 238         spu->stop_callback = spufs_stop_callback;
 239         spu->mfc_callback = spufs_mfc_callback;
 240         mb();
 241         spu_unmap_mappings(ctx);
 242         spu_restore(&ctx->csa, spu);
 243         spu->timestamp = jiffies;
 244         spu_cpu_affinity_set(spu, raw_smp_processor_id());
 245         spu_switch_notify(spu, ctx);
 246         ctx->state = SPU_STATE_RUNNABLE;
 247
 248         spuctx_switch_state(ctx, SPU_UTIL_IDLE_LOADED);
 249 }
 250
 251 /*
 252  * Must be used with the list_mutex held.
 253  */
 254 static inline int sched_spu(struct spu *spu)
 255 {
 256         BUG_ON(!mutex_is_locked(&cbe_spu_info[spu->node].list_mutex));
 257
 258         return (!spu->ctx || !(spu->ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED));
 259 }
 260
 261 static void aff_merge_remaining_ctxs(struct spu_gang *gang)
 262 {
 263         struct spu_context *ctx;
 264
 265         list_for_each_entry(ctx, &gang->aff_list_head, aff_list) {
 266                 if (list_empty(&ctx->aff_list))
 267                         list_add(&ctx->aff_list, &gang->aff_list_head);
 268         }
 269         gang->aff_flags |= AFF_MERGED;
 270 }
 271
 272 static void aff_set_offsets(struct spu_gang *gang)
 273 {
 274         struct spu_context *ctx;
 275         int offset;
 276
 277         offset = -1;
 278         list_for_each_entry_reverse(ctx, &gang->aff_ref_ctx->aff_list,
 279                                                                 aff_list) {
 280                 if (&ctx->aff_list == &gang->aff_list_head)
 281                         break;
 282                 ctx->aff_offset = offset--;
 283         }
 284
 285         offset = 0;
 286         list_for_each_entry(ctx, gang->aff_ref_ctx->aff_list.prev, aff_list) {
 287                 if (&ctx->aff_list == &gang->aff_list_head)
 288                         break;
 289                 ctx->aff_offset = offset++;
 290         }
 291
 292         gang->aff_flags |= AFF_OFFSETS_SET;
 293 }
 294
 295 static struct spu *aff_ref_location(struct spu_context *ctx, int mem_aff,
 296                  int group_size, int lowest_offset)
 297 {
 298         struct spu *spu;
 299         int node, n;
 300
 301         /*
 302          * TODO: A better algorithm could be used to find a good spu to be
 303          *       used as reference location for the ctxs chain.
 304          */
 305         node = cpu_to_node(raw_smp_processor_id());
 306         for (n = 0; n < MAX_NUMNODES; n++, node++) {
 307                 node = (node < MAX_NUMNODES) ? node : 0;
 308                 if (!node_allowed(ctx, node))
 309                         continue;
 310                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 311                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list) {
 312                         if ((!mem_aff || spu->has_mem_affinity) &&
 313                                                         sched_spu(spu)) {
 314                                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 315                                 return spu;
 316                         }
 317                 }
 318                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 319         }
 320         return NULL;
 321 }
 322
 323 static void aff_set_ref_point_location(struct spu_gang *gang)
 324 {
 325         int mem_aff, gs, lowest_offset;
 326         struct spu_context *ctx;
 327         struct spu *tmp;
 328
 329         mem_aff = gang->aff_ref_ctx->flags & SPU_CREATE_AFFINITY_MEM;
 330         lowest_offset = 0;
 331         gs = 0;
 332
 333         list_for_each_entry(tmp, &gang->aff_list_head, aff_list)
 334                 gs++;
 335
 336         list_for_each_entry_reverse(ctx, &gang->aff_ref_ctx->aff_list,
 337                                                                 aff_list) {
 338                 if (&ctx->aff_list == &gang->aff_list_head)
 339                         break;
 340                 lowest_offset = ctx->aff_offset;
 341         }
 342
 343         gang->aff_ref_spu = aff_ref_location(gang->aff_ref_ctx, mem_aff, gs,
 344                                                         lowest_offset);
 345 }
 346
 347 static struct spu *ctx_location(struct spu *ref, int offset, int node)
 348 {
 349         struct spu *spu;
 350
 351         spu = NULL;
 352         if (offset >= 0) {
 353                 list_for_each_entry(spu, ref->aff_list.prev, aff_list) {
 354                         BUG_ON(spu->node != node);
 355                         if (offset == 0)
 356                                 break;
 357                         if (sched_spu(spu))
 358                                 offset--;
 359                 }
 360         } else {
 361                 list_for_each_entry_reverse(spu, ref->aff_list.next, aff_list) {
 362                         BUG_ON(spu->node != node);
 363                         if (offset == 0)
 364                                 break;
 365                         if (sched_spu(spu))
 366                                 offset++;
 367                 }
 368         }
 369
 370         return spu;
 371 }
 372
 373 /*
 374  * affinity_check is called each time a context is going to be scheduled.
 375  * It returns the spu ptr on which the context must run.
 376  */
 377 static int has_affinity(struct spu_context *ctx)
 378 {
 379         struct spu_gang *gang = ctx->gang;
 380
 381         if (list_empty(&ctx->aff_list))
 382                 return 0;
 383
 384         if (!gang->aff_ref_spu) {
 385                 if (!(gang->aff_flags & AFF_MERGED))
 386                         aff_merge_remaining_ctxs(gang);
 387                 if (!(gang->aff_flags & AFF_OFFSETS_SET))
 388                         aff_set_offsets(gang);
 389                 aff_set_ref_point_location(gang);
 390         }
 391
 392         return gang->aff_ref_spu != NULL;
 393 }
 394
 395 /**
 396  * spu_unbind_context - unbind spu context from physical spu
 397  * @spu:        physical spu to unbind from
 398  * @ctx:        context to unbind
 399  */
 400 static void spu_unbind_context(struct spu *spu, struct spu_context *ctx)
 401 {
 402         pr_debug("%s: unbind pid=%d SPU=%d NODE=%d\n", __FUNCTION__,
 403                  spu->pid, spu->number, spu->node);
 404         spuctx_switch_state(ctx, SPU_UTIL_SYSTEM);
 405
 406         if (spu->ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED)
 407                 atomic_dec(&cbe_spu_info[spu->node].reserved_spus);
 408
 409         if (ctx->gang){
 410                 mutex_lock(&ctx->gang->aff_mutex);
 411                 if (has_affinity(ctx)) {
 412                         if (atomic_dec_and_test(&ctx->gang->aff_sched_count))
 413                                 ctx->gang->aff_ref_spu = NULL;
 414                 }
 415                 mutex_unlock(&ctx->gang->aff_mutex);
 416         }
 417
 418         spu_switch_notify(spu, NULL);
 419         spu_unmap_mappings(ctx);
 420         spu_save(&ctx->csa, spu);
 421         spu->timestamp = jiffies;
 422         ctx->state = SPU_STATE_SAVED;
 423         spu->ibox_callback = NULL;
 424         spu->wbox_callback = NULL;
 425         spu->stop_callback = NULL;
 426         spu->mfc_callback = NULL;
 427         spu_associate_mm(spu, NULL);
 428         spu->pid = 0;
 429         spu->tgid = 0;
 430         ctx->ops = &spu_backing_ops;
 431         spu->flags = 0;
 432         spu->ctx = NULL;
 433
 434         ctx->stats.slb_flt +=
 435                 (spu->stats.slb_flt - ctx->stats.slb_flt_base);
 436         ctx->stats.class2_intr +=
 437                 (spu->stats.class2_intr - ctx->stats.class2_intr_base);
 438
 439         /* This maps the underlying spu state to idle */
 440         spuctx_switch_state(ctx, SPU_UTIL_IDLE_LOADED);
 441         ctx->spu = NULL;
 442 }
 443
 444 /**
 445  * spu_add_to_rq - add a context to the runqueue
 446  * @ctx:       context to add
 447  */
 448 static void __spu_add_to_rq(struct spu_context *ctx)
 449 {
 450         /*
 451          * Unfortunately this code path can be called from multiple threads
 452          * on behalf of a single context due to the way the problem state
 453          * mmap support works.
 454          *
 455          * Fortunately we need to wake up all these threads at the same time
 456          * and can simply skip the runqueue addition for every but the first
 457          * thread getting into this codepath.
 458          *
 459          * It's still quite hacky, and long-term we should proxy all other
 460          * threads through the owner thread so that spu_run is in control
 461          * of all the scheduling activity for a given context.
 462          */
 463         if (list_empty(&ctx->rq)) {
 464                 list_add_tail(&ctx->rq, &spu_prio->runq[ctx->prio]);
 465                 set_bit(ctx->prio, spu_prio->bitmap);
 466                 if (!spu_prio->nr_waiting++)
 467                         __mod_timer(&spusched_timer, jiffies + SPUSCHED_TICK);
 468         }
 469 }
 470
 471 static void spu_add_to_rq(struct spu_context *ctx)
 472 {
 473         spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
 474         __spu_add_to_rq(ctx);
 475         spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
 476 }
 477
 478 static void __spu_del_from_rq(struct spu_context *ctx)
 479 {
 480         int prio = ctx->prio;
 481
 482         if (!list_empty(&ctx->rq)) {
 483                 if (!--spu_prio->nr_waiting)
 484                         del_timer(&spusched_timer);
 485                 list_del_init(&ctx->rq);
 486
 487                 if (list_empty(&spu_prio->runq[prio]))
 488                         clear_bit(prio, spu_prio->bitmap);
 489         }
 490 }
 491
 492 void spu_del_from_rq(struct spu_context *ctx)
 493 {
 494         spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
 495         __spu_del_from_rq(ctx);
 496         spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
 497 }
 498
 499 static void spu_prio_wait(struct spu_context *ctx)
 500 {
 501         DEFINE_WAIT(wait);
 502
 503         /*
 504          * The caller must explicitly wait for a context to be loaded
 505          * if the nosched flag is set.  If NOSCHED is not set, the caller
 506          * queues the context and waits for an spu event or error.
 507          */
 508         BUG_ON(!(ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED));
 509
 510         spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
 511         prepare_to_wait_exclusive(&ctx->stop_wq, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
 512         if (!signal_pending(current)) {
 513                 __spu_add_to_rq(ctx);
 514                 spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
 515                 mutex_unlock(&ctx->state_mutex);
 516                 schedule();
 517                 mutex_lock(&ctx->state_mutex);
 518                 spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
 519                 __spu_del_from_rq(ctx);
 520         }
 521         spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
 522         __set_current_state(TASK_RUNNING);
 523         remove_wait_queue(&ctx->stop_wq, &wait);
 524 }
 525
 526 static struct spu *spu_get_idle(struct spu_context *ctx)
 527 {
 528         struct spu *spu, *aff_ref_spu;
 529         int node, n;
 530
 531         if (ctx->gang) {
 532                 mutex_lock(&ctx->gang->aff_mutex);
 533                 if (has_affinity(ctx)) {
 534                         aff_ref_spu = ctx->gang->aff_ref_spu;
 535                         atomic_inc(&ctx->gang->aff_sched_count);
 536                         mutex_unlock(&ctx->gang->aff_mutex);
 537                         node = aff_ref_spu->node;
 538
 539                         mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 540                         spu = ctx_location(aff_ref_spu, ctx->aff_offset, node);
 541                         if (spu && spu->alloc_state == SPU_FREE)
 542                                 goto found;
 543                         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 544
 545                         mutex_lock(&ctx->gang->aff_mutex);
 546                         if (atomic_dec_and_test(&ctx->gang->aff_sched_count))
 547                                 ctx->gang->aff_ref_spu = NULL;
 548                         mutex_unlock(&ctx->gang->aff_mutex);
 549
 550                         return NULL;
 551                 }
 552                 mutex_unlock(&ctx->gang->aff_mutex);
 553         }
 554         node = cpu_to_node(raw_smp_processor_id());
 555         for (n = 0; n < MAX_NUMNODES; n++, node++) {
 556                 node = (node < MAX_NUMNODES) ? node : 0;
 557                 if (!node_allowed(ctx, node))
 558                         continue;
 559
 560                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 561                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list) {
 562                         if (spu->alloc_state == SPU_FREE)
 563                                 goto found;
 564                 }
 565                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 566         }
 567
 568         return NULL;
 569
 570  found:
 571         spu->alloc_state = SPU_USED;
 572         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 573         pr_debug("Got SPU %d %d\n", spu->number, spu->node);
 574         spu_init_channels(spu);
 575         return spu;
 576 }
 577
 578 /**
 579  * find_victim - find a lower priority context to preempt
 580  * @ctx:        canidate context for running
 581  *
 582  * Returns the freed physical spu to run the new context on.
 583  */
 584 static struct spu *find_victim(struct spu_context *ctx)
 585 {
 586         struct spu_context *victim = NULL;
 587         struct spu *spu;
 588         int node, n;
 589
 590         /*
 591          * Look for a possible preemption candidate on the local node first.
 592          * If there is no candidate look at the other nodes.  This isn't
 593          * exactly fair, but so far the whole spu scheduler tries to keep
 594          * a strong node affinity.  We might want to fine-tune this in
 595          * the future.
 596          */
 597  restart:
 598         node = cpu_to_node(raw_smp_processor_id());
 599         for (n = 0; n < MAX_NUMNODES; n++, node++) {
 600                 node = (node < MAX_NUMNODES) ? node : 0;
 601                 if (!node_allowed(ctx, node))
 602                         continue;
 603
 604                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 605                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list) {
 606                         struct spu_context *tmp = spu->ctx;
 607
 608                         if (tmp && tmp->prio > ctx->prio &&
 609                             !(tmp->flags & SPU_CREATE_NOSCHED) &&
 610                             (!victim || tmp->prio > victim->prio))
 611                                 victim = spu->ctx;
 612                 }
 613                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 614
 615                 if (victim) {
 616                         /*
 617                          * This nests ctx->state_mutex, but we always lock
 618                          * higher priority contexts before lower priority
 619                          * ones, so this is safe until we introduce
 620                          * priority inheritance schemes.
 621                          *
 622                          * XXX if the highest priority context is locked,
 623                          * this can loop a long time.  Might be better to
 624                          * look at another context or give up after X retries.
 625                          */
 626                         if (!mutex_trylock(&victim->state_mutex)) {
 627                                 victim = NULL;
 628                                 goto restart;
 629                         }
 630
 631                         spu = victim->spu;
 632                         if (!spu || victim->prio <= ctx->prio) {
 633                                 /*
 634                                  * This race can happen because we've dropped
 635                                  * the active list mutex.  Not a problem, just
 636                                  * restart the search.
 637                                  */
 638                                 mutex_unlock(&victim->state_mutex);
 639                                 victim = NULL;
 640                                 goto restart;
 641                         }
 642
 643                         mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 644                         cbe_spu_info[node].nr_active--;
 645                         spu_unbind_context(spu, victim);
 646                         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 647
 648                         victim->stats.invol_ctx_switch++;
 649                         spu->stats.invol_ctx_switch++;
 650                         spu_add_to_rq(victim);
 651
 652                         mutex_unlock(&victim->state_mutex);
 653
 654                         return spu;
 655                 }
 656         }
 657
 658         return NULL;
 659 }
 660
 661 static void __spu_schedule(struct spu *spu, struct spu_context *ctx)
 662 {
 663         int node = spu->node;
 664         int success = 0;
 665
 666         spu_set_timeslice(ctx);
 667
 668         mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 669         if (spu->ctx == NULL) {
 670                 spu_bind_context(spu, ctx);
 671                 cbe_spu_info[node].nr_active++;
 672                 spu->alloc_state = SPU_USED;
 673                 success = 1;
 674         }
 675         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 676
 677         if (success)
 678                 wake_up_all(&ctx->run_wq);
 679         else
 680                 spu_add_to_rq(ctx);
 681 }
 682
 683 static void spu_schedule(struct spu *spu, struct spu_context *ctx)
 684 {
 685         /* not a candidate for interruptible because it's called either
 686            from the scheduler thread or from spu_deactivate */
 687         mutex_lock(&ctx->state_mutex);
 688         __spu_schedule(spu, ctx);
 689         spu_release(ctx);
 690 }
 691
 692 static void spu_unschedule(struct spu *spu, struct spu_context *ctx)
 693 {
 694         int node = spu->node;
 695
 696         mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 697         cbe_spu_info[node].nr_active--;
 698         spu->alloc_state = SPU_FREE;
 699         spu_unbind_context(spu, ctx);
 700         ctx->stats.invol_ctx_switch++;
 701         spu->stats.invol_ctx_switch++;
 702         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 703 }
 704
 705 /**
 706  * spu_activate - find a free spu for a context and execute it
 707  * @ctx:        spu context to schedule
 708  * @flags:      flags (currently ignored)
 709  *
 710  * Tries to find a free spu to run @ctx.  If no free spu is available
 711  * add the context to the runqueue so it gets woken up once an spu
 712  * is available.
 713  */
 714 int spu_activate(struct spu_context *ctx, unsigned long flags)
 715 {
 716         struct spu *spu;
 717
 718         /*
 719          * If there are multiple threads waiting for a single context
 720          * only one actually binds the context while the others will
 721          * only be able to acquire the state_mutex once the context
 722          * already is in runnable state.
 723          */
 724         if (ctx->spu)
 725                 return 0;
 726
 727 spu_activate_top:
 728         if (signal_pending(current))
 729                 return -ERESTARTSYS;
 730
 731         spu = spu_get_idle(ctx);
 732         /*
 733          * If this is a realtime thread we try to get it running by
 734          * preempting a lower priority thread.
 735          */
 736         if (!spu && rt_prio(ctx->prio))
 737                 spu = find_victim(ctx);
 738         if (spu) {
 739                 unsigned long runcntl;
 740
 741                 runcntl = ctx->ops->runcntl_read(ctx);
 742                 __spu_schedule(spu, ctx);
 743                 if (runcntl & SPU_RUNCNTL_RUNNABLE)
 744                         spuctx_switch_state(ctx, SPU_UTIL_USER);
 745
 746                 return 0;
 747         }
 748
 749         if (ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED) {
 750                 spu_prio_wait(ctx);
 751                 goto spu_activate_top;
 752         }
 753
 754         spu_add_to_rq(ctx);
 755
 756         return 0;
 757 }
 758
 759 /**
 760  * grab_runnable_context - try to find a runnable context
 761  *
 762  * Remove the highest priority context on the runqueue and return it
 763  * to the caller.  Returns %NULL if no runnable context was found.
 764  */
 765 static struct spu_context *grab_runnable_context(int prio, int node)
 766 {
 767         struct spu_context *ctx;
 768         int best;
 769
 770         spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
 771         best = find_first_bit(spu_prio->bitmap, prio);
 772         while (best < prio) {
 773                 struct list_head *rq = &spu_prio->runq[best];
 774
 775                 list_for_each_entry(ctx, rq, rq) {
 776                         /* XXX(hch): check for affinity here aswell */
 777                         if (__node_allowed(ctx, node)) {
 778                                 __spu_del_from_rq(ctx);
 779                                 goto found;
 780                         }
 781                 }
 782                 best++;
 783         }
 784         ctx = NULL;
 785  found:
 786         spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
 787         return ctx;
 788 }
 789
 790 static int __spu_deactivate(struct spu_context *ctx, int force, int max_prio)
 791 {
 792         struct spu *spu = ctx->spu;
 793         struct spu_context *new = NULL;
 794
 795         if (spu) {
 796                 new = grab_runnable_context(max_prio, spu->node);
 797                 if (new || force) {
 798                         spu_unschedule(spu, ctx);
 799                         if (new) {
 800                                 if (new->flags & SPU_CREATE_NOSCHED)
 801                                         wake_up(&new->stop_wq);
 802                                 else {
 803                                         spu_release(ctx);
 804                                         spu_schedule(spu, new);
 805                                         /* this one can't easily be made
 806                                            interruptible */
 807                                         mutex_lock(&ctx->state_mutex);
 808                                 }
 809                         }
 810                 }
 811         }
 812
 813         return new != NULL;
 814 }
 815
 816 /**
 817  * spu_deactivate - unbind a context from it's physical spu
 818  * @ctx:        spu context to unbind
 819  *
 820  * Unbind @ctx from the physical spu it is running on and schedule
 821  * the highest priority context to run on the freed physical spu.
 822  */
 823 void spu_deactivate(struct spu_context *ctx)
 824 {
 825         __spu_deactivate(ctx, 1, MAX_PRIO);
 826 }
 827
 828 /**
 829  * spu_yield -  yield a physical spu if others are waiting
 830  * @ctx:        spu context to yield
 831  *
 832  * Check if there is a higher priority context waiting and if yes
 833  * unbind @ctx from the physical spu and schedule the highest
 834  * priority context to run on the freed physical spu instead.
 835  */
 836 void spu_yield(struct spu_context *ctx)
 837 {
 838         if (!(ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED)) {
 839                 mutex_lock(&ctx->state_mutex);
 840                 __spu_deactivate(ctx, 0, MAX_PRIO);
 841                 mutex_unlock(&ctx->state_mutex);
 842         }
 843 }
 844
 845 static noinline void spusched_tick(struct spu_context *ctx)
 846 {
 847         struct spu_context *new = NULL;
 848         struct spu *spu = NULL;
 849         u32 status;
 850
 851         if (spu_acquire(ctx))
 852                 BUG();  /* a kernel thread never has signals pending */
 853
 854         if (ctx->state != SPU_STATE_RUNNABLE)
 855                 goto out;
 856         if (spu_stopped(ctx, &status))
 857                 goto out;
 858         if (ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED)
 859                 goto out;
 860         if (ctx->policy == SCHED_FIFO)
 861                 goto out;
 862
 863         if (--ctx->time_slice)
 864                 goto out;
 865
 866         spu = ctx->spu;
 867         new = grab_runnable_context(ctx->prio + 1, spu->node);
 868         if (new) {
 869                 spu_unschedule(spu, ctx);
 870                 spu_add_to_rq(ctx);
 871         } else {
 872                 ctx->time_slice++;
 873         }
 874 out:
 875         spu_release(ctx);
 876
 877         if (new)
 878                 spu_schedule(spu, new);
 879 }
 880
 881 /**
 882  * count_active_contexts - count nr of active tasks
 883  *
 884  * Return the number of tasks currently running or waiting to run.
 885  *
 886  * Note that we don't take runq_lock / list_mutex here.  Reading
 887  * a single 32bit value is atomic on powerpc, and we don't care
 888  * about memory ordering issues here.
 889  */
 890 static unsigned long count_active_contexts(void)
 891 {
 892         int nr_active = 0, node;
 893
 894         for (node = 0; node < MAX_NUMNODES; node++)
 895                 nr_active += cbe_spu_info[node].nr_active;
 896         nr_active += spu_prio->nr_waiting;
 897
 898         return nr_active;
 899 }
 900
 901 /**
 902  * spu_calc_load - update the avenrun load estimates.
 903  *
 904  * No locking against reading these values from userspace, as for
 905  * the CPU loadavg code.
 906  */
 907 static void spu_calc_load(void)
 908 {
 909         unsigned long active_tasks; /* fixed-point */
 910
 911         active_tasks = count_active_contexts() * FIXED_1;
 912         CALC_LOAD(spu_avenrun[0], EXP_1, active_tasks);
 913         CALC_LOAD(spu_avenrun[1], EXP_5, active_tasks);
 914         CALC_LOAD(spu_avenrun[2], EXP_15, active_tasks);
 915 }
 916
 917 static void spusched_wake(unsigned long data)
 918 {
 919         mod_timer(&spusched_timer, jiffies + SPUSCHED_TICK);
 920         wake_up_process(spusched_task);
 921 }
 922
 923 static void spuloadavg_wake(unsigned long data)
 924 {
 925         mod_timer(&spuloadavg_timer, jiffies + LOAD_FREQ);
 926         spu_calc_load();
 927 }
 928
 929 static int spusched_thread(void *unused)
 930 {
 931         struct spu *spu;
 932         int node;
 933
 934         while (!kthread_should_stop()) {
 935                 set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
 936                 schedule();
 937                 for (node = 0; node < MAX_NUMNODES; node++) {
 938                         struct mutex *mtx = &cbe_spu_info[node].list_mutex;
 939
 940                         mutex_lock(mtx);
 941                         list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus,
 942                                         cbe_list) {
 943                                 struct spu_context *ctx = spu->ctx;
 944
 945                                 if (ctx) {
 946                                         mutex_unlock(mtx);
 947                                         spusched_tick(ctx);
 948                                         mutex_lock(mtx);
 949                                 }
 950                         }
 951                         mutex_unlock(mtx);
 952                 }
 953         }
 954
 955         return 0;
 956 }
 957
 958 void spuctx_switch_state(struct spu_context *ctx,
 959                 enum spu_utilization_state new_state)
 960 {
 961         unsigned long long curtime;
 962         signed long long delta;
 963         struct timespec ts;
 964         struct spu *spu;
 965         enum spu_utilization_state old_state;
 966
 967         ktime_get_ts(&ts);
 968         curtime = timespec_to_ns(&ts);
 969         delta = curtime - ctx->stats.tstamp;
 970
 971         WARN_ON(!mutex_is_locked(&ctx->state_mutex));
 972         WARN_ON(delta < 0);
 973
 974         spu = ctx->spu;
 975         old_state = ctx->stats.util_state;
 976         ctx->stats.util_state = new_state;
 977         ctx->stats.tstamp = curtime;
 978
 979         /*
 980          * Update the physical SPU utilization statistics.
 981          */
 982         if (spu) {
 983                 ctx->stats.times[old_state] += delta;
 984                 spu->stats.times[old_state] += delta;
 985                 spu->stats.util_state = new_state;
 986                 spu->stats.tstamp = curtime;
 987         }
 988 }
 989
 990 #define LOAD_INT(x) ((x) >> FSHIFT)
 991 #define LOAD_FRAC(x) LOAD_INT(((x) & (FIXED_1-1)) * 100)
 992
 993 static int show_spu_loadavg(struct seq_file *s, void *private)
 994 {
 995         int a, b, c;
 996
 997         a = spu_avenrun[0] + (FIXED_1/200);
 998         b = spu_avenrun[1] + (FIXED_1/200);
 999         c = spu_avenrun[2] + (FIXED_1/200);
1000
1001         /*
1002          * Note that last_pid doesn't really make much sense for the
1003          * SPU loadavg (it even seems very odd on the CPU side...),
1004          * but we include it here to have a 100% compatible interface.
1005          */
1006         seq_printf(s, "%d.%02d %d.%02d %d.%02d %ld/%d %d\n",
1007                 LOAD_INT(a), LOAD_FRAC(a),
1008                 LOAD_INT(b), LOAD_FRAC(b),
1009                 LOAD_INT(c), LOAD_FRAC(c),
1010                 count_active_contexts(),
1011                 atomic_read(&nr_spu_contexts),
1012                 current->nsproxy->pid_ns->last_pid);
1013         return 0;
1014 }
1015
1016 static int spu_loadavg_open(struct inode *inode, struct file *file)
1017 {
1018         return single_open(file, show_spu_loadavg, NULL);
1019 }
1020
1021 static const struct file_operations spu_loadavg_fops = {
1022         .open           = spu_loadavg_open,
1023         .read           = seq_read,
1024         .llseek         = seq_lseek,
1025         .release        = single_release,
1026 };
1027
1028 int __init spu_sched_init(void)
1029 {
1030         struct proc_dir_entry *entry;
1031         int err = -ENOMEM, i;
1032
1033         spu_prio = kzalloc(sizeof(struct spu_prio_array), GFP_KERNEL);
1034         if (!spu_prio)
1035                 goto out;
1036
1037         for (i = 0; i < MAX_PRIO; i++) {
1038                 INIT_LIST_HEAD(&spu_prio->runq[i]);
1039                 __clear_bit(i, spu_prio->bitmap);
1040         }
1041         spin_lock_init(&spu_prio->runq_lock);
1042
1043         setup_timer(&spusched_timer, spusched_wake, 0);
1044         setup_timer(&spuloadavg_timer, spuloadavg_wake, 0);
1045
1046         spusched_task = kthread_run(spusched_thread, NULL, "spusched");
1047         if (IS_ERR(spusched_task)) {
1048                 err = PTR_ERR(spusched_task);
1049                 goto out_free_spu_prio;
1050         }
1051
1052         mod_timer(&spuloadavg_timer, 0);
1053
1054         entry = create_proc_entry("spu_loadavg", 0, NULL);
1055         if (!entry)
1056                 goto out_stop_kthread;
1057         entry->proc_fops = &spu_loadavg_fops;
1058
1059         pr_debug("spusched: tick: %d, min ticks: %d, default ticks: %d\n",
1060                         SPUSCHED_TICK, MIN_SPU_TIMESLICE, DEF_SPU_TIMESLICE);
1061         return 0;
1062
1063  out_stop_kthread:
1064         kthread_stop(spusched_task);
1065  out_free_spu_prio:
1066         kfree(spu_prio);
1067  out:
1068         return err;
1069 }
1070
1071 void spu_sched_exit(void)
1072 {
1073         struct spu *spu;
1074         int node;
1075
1076         remove_proc_entry("spu_loadavg", NULL);
1077
1078         del_timer_sync(&spusched_timer);
1079         del_timer_sync(&spuloadavg_timer);
1080         kthread_stop(spusched_task);
1081
1082         for (node = 0; node < MAX_NUMNODES; node++) {
1083                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
1084                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list)
1085                         if (spu->alloc_state != SPU_FREE)
1086                                 spu->alloc_state = SPU_FREE;
1087                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
1088         }
1089         kfree(spu_prio);
1090 }