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 #include <linux/marker.h>
  43
  44 #include <asm/io.h>
  45 #include <asm/mmu_context.h>
  46 #include <asm/spu.h>
  47 #include <asm/spu_csa.h>
  48 #include <asm/spu_priv1.h>
  49 #include "spufs.h"
  50
  51 struct spu_prio_array {
  52         DECLARE_BITMAP(bitmap, MAX_PRIO);
  53         struct list_head runq[MAX_PRIO];
  54         spinlock_t runq_lock;
  55         int nr_waiting;
  56 };
  57
  58 static unsigned long spu_avenrun[3];
  59 static struct spu_prio_array *spu_prio;
  60 static struct task_struct *spusched_task;
  61 static struct timer_list spusched_timer;
  62 static struct timer_list spuloadavg_timer;
  63
  64 /*
  65  * Priority of a normal, non-rt, non-niced'd process (aka nice level 0).
  66  */
  67 #define NORMAL_PRIO             120
  68
  69 /*
  70  * Frequency of the spu scheduler tick.  By default we do one SPU scheduler
  71  * tick for every 10 CPU scheduler ticks.
  72  */
  73 #define SPUSCHED_TICK           (10)
  74
  75 /*
  76  * These are the 'tuning knobs' of the scheduler:
  77  *
  78  * Minimum timeslice is 5 msecs (or 1 spu scheduler tick, whichever is
  79  * larger), default timeslice is 100 msecs, maximum timeslice is 800 msecs.
  80  */
  81 #define MIN_SPU_TIMESLICE       max(5 * HZ / (1000 * SPUSCHED_TICK), 1)
  82 #define DEF_SPU_TIMESLICE       (100 * HZ / (1000 * SPUSCHED_TICK))
  83
  84 #define MAX_USER_PRIO           (MAX_PRIO - MAX_RT_PRIO)
  85 #define SCALE_PRIO(x, prio) \
  86         max(x * (MAX_PRIO - prio) / (MAX_USER_PRIO / 2), MIN_SPU_TIMESLICE)
  87
  88 /*
  89  * scale user-nice values [ -20 ... 0 ... 19 ] to time slice values:
  90  * [800ms ... 100ms ... 5ms]
  91  *
  92  * The higher a thread's priority, the bigger timeslices
  93  * it gets during one round of execution. But even the lowest
  94  * priority thread gets MIN_TIMESLICE worth of execution time.
  95  */
  96 void spu_set_timeslice(struct spu_context *ctx)
  97 {
  98         if (ctx->prio < NORMAL_PRIO)
  99                 ctx->time_slice = SCALE_PRIO(DEF_SPU_TIMESLICE * 4, ctx->prio);
 100         else
 101                 ctx->time_slice = SCALE_PRIO(DEF_SPU_TIMESLICE, ctx->prio);
 102 }
 103
 104 /*
 105  * Update scheduling information from the owning thread.
 106  */
 107 void __spu_update_sched_info(struct spu_context *ctx)
 108 {
 109         /*
 110          * assert that the context is not on the runqueue, so it is safe
 111          * to change its scheduling parameters.
 112          */
 113         BUG_ON(!list_empty(&ctx->rq));
 114
 115         /*
 116          * 32-Bit assignments are atomic on powerpc, and we don't care about
 117          * memory ordering here because retrieving the controlling thread is
 118          * per definition racy.
 119          */
 120         ctx->tid = current->pid;
 121
 122         /*
 123          * We do our own priority calculations, so we normally want
 124          * ->static_prio to start with. Unfortunately this field
 125          * contains junk for threads with a realtime scheduling
 126          * policy so we have to look at ->prio in this case.
 127          */
 128         if (rt_prio(current->prio))
 129                 ctx->prio = current->prio;
 130         else
 131                 ctx->prio = current->static_prio;
 132         ctx->policy = current->policy;
 133
 134         /*
 135          * TO DO: the context may be loaded, so we may need to activate
 136          * it again on a different node. But it shouldn't hurt anything
 137          * to update its parameters, because we know that the scheduler
 138          * is not actively looking at this field, since it is not on the
 139          * runqueue. The context will be rescheduled on the proper node
 140          * if it is timesliced or preempted.
 141          */
 142         ctx->cpus_allowed = current->cpus_allowed;
 143 }
 144
 145 void spu_update_sched_info(struct spu_context *ctx)
 146 {
 147         int node;
 148
 149         if (ctx->state == SPU_STATE_RUNNABLE) {
 150                 node = ctx->spu->node;
 151
 152                 /*
 153                  * Take list_mutex to sync with find_victim().
 154                  */
 155                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 156                 __spu_update_sched_info(ctx);
 157                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 158         } else {
 159                 __spu_update_sched_info(ctx);
 160         }
 161 }
 162
 163 static int __node_allowed(struct spu_context *ctx, int node)
 164 {
 165         if (nr_cpus_node(node)) {
 166                 cpumask_t mask = node_to_cpumask(node);
 167
 168                 if (cpus_intersects(mask, ctx->cpus_allowed))
 169                         return 1;
 170         }
 171
 172         return 0;
 173 }
 174
 175 static int node_allowed(struct spu_context *ctx, int node)
 176 {
 177         int rval;
 178
 179         spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
 180         rval = __node_allowed(ctx, node);
 181         spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
 182
 183         return rval;
 184 }
 185
 186 void do_notify_spus_active(void)
 187 {
 188         int node;
 189
 190         /*
 191          * Wake up the active spu_contexts.
 192          *
 193          * When the awakened processes see their "notify_active" flag is set,
 194          * they will call spu_switch_notify().
 195          */
 196         for_each_online_node(node) {
 197                 struct spu *spu;
 198
 199                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 200                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list) {
 201                         if (spu->alloc_state != SPU_FREE) {
 202                                 struct spu_context *ctx = spu->ctx;
 203                                 set_bit(SPU_SCHED_NOTIFY_ACTIVE,
 204                                         &ctx->sched_flags);
 205                                 mb();
 206                                 wake_up_all(&ctx->stop_wq);
 207                         }
 208                 }
 209                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 210         }
 211 }
 212
 213 /**
 214  * spu_bind_context - bind spu context to physical spu
 215  * @spu:        physical spu to bind to
 216  * @ctx:        context to bind
 217  */
 218 static void spu_bind_context(struct spu *spu, struct spu_context *ctx)
 219 {
 220         spu_context_trace(spu_bind_context__enter, ctx, spu);
 221
 222         spuctx_switch_state(ctx, SPU_UTIL_SYSTEM);
 223
 224         if (ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED)
 225                 atomic_inc(&cbe_spu_info[spu->node].reserved_spus);
 226
 227         ctx->stats.slb_flt_base = spu->stats.slb_flt;
 228         ctx->stats.class2_intr_base = spu->stats.class2_intr;
 229
 230         spu->ctx = ctx;
 231         spu->flags = 0;
 232         ctx->spu = spu;
 233         ctx->ops = &spu_hw_ops;
 234         spu->pid = current->pid;
 235         spu->tgid = current->tgid;
 236         spu_associate_mm(spu, ctx->owner);
 237         spu->ibox_callback = spufs_ibox_callback;
 238         spu->wbox_callback = spufs_wbox_callback;
 239         spu->stop_callback = spufs_stop_callback;
 240         spu->mfc_callback = spufs_mfc_callback;
 241         mb();
 242         spu_unmap_mappings(ctx);
 243         spu_switch_log_notify(spu, ctx, SWITCH_LOG_START, 0);
 244         spu_restore(&ctx->csa, spu);
 245         spu->timestamp = jiffies;
 246         spu_cpu_affinity_set(spu, raw_smp_processor_id());
 247         spu_switch_notify(spu, ctx);
 248         ctx->state = SPU_STATE_RUNNABLE;
 249
 250         spuctx_switch_state(ctx, SPU_UTIL_USER);
 251 }
 252
 253 /*
 254  * Must be used with the list_mutex held.
 255  */
 256 static inline int sched_spu(struct spu *spu)
 257 {
 258         BUG_ON(!mutex_is_locked(&cbe_spu_info[spu->node].list_mutex));
 259
 260         return (!spu->ctx || !(spu->ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED));
 261 }
 262
 263 static void aff_merge_remaining_ctxs(struct spu_gang *gang)
 264 {
 265         struct spu_context *ctx;
 266
 267         list_for_each_entry(ctx, &gang->aff_list_head, aff_list) {
 268                 if (list_empty(&ctx->aff_list))
 269                         list_add(&ctx->aff_list, &gang->aff_list_head);
 270         }
 271         gang->aff_flags |= AFF_MERGED;
 272 }
 273
 274 static void aff_set_offsets(struct spu_gang *gang)
 275 {
 276         struct spu_context *ctx;
 277         int offset;
 278
 279         offset = -1;
 280         list_for_each_entry_reverse(ctx, &gang->aff_ref_ctx->aff_list,
 281                                                                 aff_list) {
 282                 if (&ctx->aff_list == &gang->aff_list_head)
 283                         break;
 284                 ctx->aff_offset = offset--;
 285         }
 286
 287         offset = 0;
 288         list_for_each_entry(ctx, gang->aff_ref_ctx->aff_list.prev, aff_list) {
 289                 if (&ctx->aff_list == &gang->aff_list_head)
 290                         break;
 291                 ctx->aff_offset = offset++;
 292         }
 293
 294         gang->aff_flags |= AFF_OFFSETS_SET;
 295 }
 296
 297 static struct spu *aff_ref_location(struct spu_context *ctx, int mem_aff,
 298                  int group_size, int lowest_offset)
 299 {
 300         struct spu *spu;
 301         int node, n;
 302
 303         /*
 304          * TODO: A better algorithm could be used to find a good spu to be
 305          *       used as reference location for the ctxs chain.
 306          */
 307         node = cpu_to_node(raw_smp_processor_id());
 308         for (n = 0; n < MAX_NUMNODES; n++, node++) {
 309                 node = (node < MAX_NUMNODES) ? node : 0;
 310                 if (!node_allowed(ctx, node))
 311                         continue;
 312                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 313                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list) {
 314                         if ((!mem_aff || spu->has_mem_affinity) &&
 315                                                         sched_spu(spu)) {
 316                                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 317                                 return spu;
 318                         }
 319                 }
 320                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 321         }
 322         return NULL;
 323 }
 324
 325 static void aff_set_ref_point_location(struct spu_gang *gang)
 326 {
 327         int mem_aff, gs, lowest_offset;
 328         struct spu_context *ctx;
 329         struct spu *tmp;
 330
 331         mem_aff = gang->aff_ref_ctx->flags & SPU_CREATE_AFFINITY_MEM;
 332         lowest_offset = 0;
 333         gs = 0;
 334
 335         list_for_each_entry(tmp, &gang->aff_list_head, aff_list)
 336                 gs++;
 337
 338         list_for_each_entry_reverse(ctx, &gang->aff_ref_ctx->aff_list,
 339                                                                 aff_list) {
 340                 if (&ctx->aff_list == &gang->aff_list_head)
 341                         break;
 342                 lowest_offset = ctx->aff_offset;
 343         }
 344
 345         gang->aff_ref_spu = aff_ref_location(gang->aff_ref_ctx, mem_aff, gs,
 346                                                         lowest_offset);
 347 }
 348
 349 static struct spu *ctx_location(struct spu *ref, int offset, int node)
 350 {
 351         struct spu *spu;
 352
 353         spu = NULL;
 354         if (offset >= 0) {
 355                 list_for_each_entry(spu, ref->aff_list.prev, aff_list) {
 356                         BUG_ON(spu->node != node);
 357                         if (offset == 0)
 358                                 break;
 359                         if (sched_spu(spu))
 360                                 offset--;
 361                 }
 362         } else {
 363                 list_for_each_entry_reverse(spu, ref->aff_list.next, aff_list) {
 364                         BUG_ON(spu->node != node);
 365                         if (offset == 0)
 366                                 break;
 367                         if (sched_spu(spu))
 368                                 offset++;
 369                 }
 370         }
 371
 372         return spu;
 373 }
 374
 375 /*
 376  * affinity_check is called each time a context is going to be scheduled.
 377  * It returns the spu ptr on which the context must run.
 378  */
 379 static int has_affinity(struct spu_context *ctx)
 380 {
 381         struct spu_gang *gang = ctx->gang;
 382
 383         if (list_empty(&ctx->aff_list))
 384                 return 0;
 385
 386         if (!gang->aff_ref_spu) {
 387                 if (!(gang->aff_flags & AFF_MERGED))
 388                         aff_merge_remaining_ctxs(gang);
 389                 if (!(gang->aff_flags & AFF_OFFSETS_SET))
 390                         aff_set_offsets(gang);
 391                 aff_set_ref_point_location(gang);
 392         }
 393
 394         return gang->aff_ref_spu != NULL;
 395 }
 396
 397 /**
 398  * spu_unbind_context - unbind spu context from physical spu
 399  * @spu:        physical spu to unbind from
 400  * @ctx:        context to unbind
 401  */
 402 static void spu_unbind_context(struct spu *spu, struct spu_context *ctx)
 403 {
 404         spu_context_trace(spu_unbind_context__enter, ctx, spu);
 405
 406         spuctx_switch_state(ctx, SPU_UTIL_SYSTEM);
 407
 408         if (spu->ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED)
 409                 atomic_dec(&cbe_spu_info[spu->node].reserved_spus);
 410
 411         if (ctx->gang){
 412                 mutex_lock(&ctx->gang->aff_mutex);
 413                 if (has_affinity(ctx)) {
 414                         if (atomic_dec_and_test(&ctx->gang->aff_sched_count))
 415                                 ctx->gang->aff_ref_spu = NULL;
 416                 }
 417                 mutex_unlock(&ctx->gang->aff_mutex);
 418         }
 419
 420         spu_switch_notify(spu, NULL);
 421         spu_unmap_mappings(ctx);
 422         spu_save(&ctx->csa, spu);
 423         spu_switch_log_notify(spu, ctx, SWITCH_LOG_STOP, 0);
 424         spu->timestamp = jiffies;
 425         ctx->state = SPU_STATE_SAVED;
 426         spu->ibox_callback = NULL;
 427         spu->wbox_callback = NULL;
 428         spu->stop_callback = NULL;
 429         spu->mfc_callback = NULL;
 430         spu_associate_mm(spu, NULL);
 431         spu->pid = 0;
 432         spu->tgid = 0;
 433         ctx->ops = &spu_backing_ops;
 434         spu->flags = 0;
 435         spu->ctx = NULL;
 436
 437         ctx->stats.slb_flt +=
 438                 (spu->stats.slb_flt - ctx->stats.slb_flt_base);
 439         ctx->stats.class2_intr +=
 440                 (spu->stats.class2_intr - ctx->stats.class2_intr_base);
 441
 442         /* This maps the underlying spu state to idle */
 443         spuctx_switch_state(ctx, SPU_UTIL_IDLE_LOADED);
 444         ctx->spu = NULL;
 445 }
 446
 447 /**
 448  * spu_add_to_rq - add a context to the runqueue
 449  * @ctx:       context to add
 450  */
 451 static void __spu_add_to_rq(struct spu_context *ctx)
 452 {
 453         /*
 454          * Unfortunately this code path can be called from multiple threads
 455          * on behalf of a single context due to the way the problem state
 456          * mmap support works.
 457          *
 458          * Fortunately we need to wake up all these threads at the same time
 459          * and can simply skip the runqueue addition for every but the first
 460          * thread getting into this codepath.
 461          *
 462          * It's still quite hacky, and long-term we should proxy all other
 463          * threads through the owner thread so that spu_run is in control
 464          * of all the scheduling activity for a given context.
 465          */
 466         if (list_empty(&ctx->rq)) {
 467                 list_add_tail(&ctx->rq, &spu_prio->runq[ctx->prio]);
 468                 set_bit(ctx->prio, spu_prio->bitmap);
 469                 if (!spu_prio->nr_waiting++)
 470                         __mod_timer(&spusched_timer, jiffies + SPUSCHED_TICK);
 471         }
 472 }
 473
 474 static void spu_add_to_rq(struct spu_context *ctx)
 475 {
 476         spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
 477         __spu_add_to_rq(ctx);
 478         spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
 479 }
 480
 481 static void __spu_del_from_rq(struct spu_context *ctx)
 482 {
 483         int prio = ctx->prio;
 484
 485         if (!list_empty(&ctx->rq)) {
 486                 if (!--spu_prio->nr_waiting)
 487                         del_timer(&spusched_timer);
 488                 list_del_init(&ctx->rq);
 489
 490                 if (list_empty(&spu_prio->runq[prio]))
 491                         clear_bit(prio, spu_prio->bitmap);
 492         }
 493 }
 494
 495 void spu_del_from_rq(struct spu_context *ctx)
 496 {
 497         spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
 498         __spu_del_from_rq(ctx);
 499         spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
 500 }
 501
 502 static void spu_prio_wait(struct spu_context *ctx)
 503 {
 504         DEFINE_WAIT(wait);
 505
 506         /*
 507          * The caller must explicitly wait for a context to be loaded
 508          * if the nosched flag is set.  If NOSCHED is not set, the caller
 509          * queues the context and waits for an spu event or error.
 510          */
 511         BUG_ON(!(ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED));
 512
 513         spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
 514         prepare_to_wait_exclusive(&ctx->stop_wq, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
 515         if (!signal_pending(current)) {
 516                 __spu_add_to_rq(ctx);
 517                 spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
 518                 mutex_unlock(&ctx->state_mutex);
 519                 schedule();
 520                 mutex_lock(&ctx->state_mutex);
 521                 spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
 522                 __spu_del_from_rq(ctx);
 523         }
 524         spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
 525         __set_current_state(TASK_RUNNING);
 526         remove_wait_queue(&ctx->stop_wq, &wait);
 527 }
 528
 529 static struct spu *spu_get_idle(struct spu_context *ctx)
 530 {
 531         struct spu *spu, *aff_ref_spu;
 532         int node, n;
 533
 534         spu_context_nospu_trace(spu_get_idle__enter, ctx);
 535
 536         if (ctx->gang) {
 537                 mutex_lock(&ctx->gang->aff_mutex);
 538                 if (has_affinity(ctx)) {
 539                         aff_ref_spu = ctx->gang->aff_ref_spu;
 540                         atomic_inc(&ctx->gang->aff_sched_count);
 541                         mutex_unlock(&ctx->gang->aff_mutex);
 542                         node = aff_ref_spu->node;
 543
 544                         mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 545                         spu = ctx_location(aff_ref_spu, ctx->aff_offset, node);
 546                         if (spu && spu->alloc_state == SPU_FREE)
 547                                 goto found;
 548                         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 549
 550                         mutex_lock(&ctx->gang->aff_mutex);
 551                         if (atomic_dec_and_test(&ctx->gang->aff_sched_count))
 552                                 ctx->gang->aff_ref_spu = NULL;
 553                         mutex_unlock(&ctx->gang->aff_mutex);
 554                         goto not_found;
 555                 }
 556                 mutex_unlock(&ctx->gang->aff_mutex);
 557         }
 558         node = cpu_to_node(raw_smp_processor_id());
 559         for (n = 0; n < MAX_NUMNODES; n++, node++) {
 560                 node = (node < MAX_NUMNODES) ? node : 0;
 561                 if (!node_allowed(ctx, node))
 562                         continue;
 563
 564                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 565                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list) {
 566                         if (spu->alloc_state == SPU_FREE)
 567                                 goto found;
 568                 }
 569                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 570         }
 571
 572  not_found:
 573         spu_context_nospu_trace(spu_get_idle__not_found, ctx);
 574         return NULL;
 575
 576  found:
 577         spu->alloc_state = SPU_USED;
 578         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 579         spu_context_trace(spu_get_idle__found, ctx, spu);
 580         spu_init_channels(spu);
 581         return spu;
 582 }
 583
 584 /**
 585  * find_victim - find a lower priority context to preempt
 586  * @ctx:        canidate context for running
 587  *
 588  * Returns the freed physical spu to run the new context on.
 589  */
 590 static struct spu *find_victim(struct spu_context *ctx)
 591 {
 592         struct spu_context *victim = NULL;
 593         struct spu *spu;
 594         int node, n;
 595
 596         spu_context_nospu_trace(spu_find_vitim__enter, ctx);
 597
 598         /*
 599          * Look for a possible preemption candidate on the local node first.
 600          * If there is no candidate look at the other nodes.  This isn't
 601          * exactly fair, but so far the whole spu scheduler tries to keep
 602          * a strong node affinity.  We might want to fine-tune this in
 603          * the future.
 604          */
 605  restart:
 606         node = cpu_to_node(raw_smp_processor_id());
 607         for (n = 0; n < MAX_NUMNODES; n++, node++) {
 608                 node = (node < MAX_NUMNODES) ? node : 0;
 609                 if (!node_allowed(ctx, node))
 610                         continue;
 611
 612                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 613                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list) {
 614                         struct spu_context *tmp = spu->ctx;
 615
 616                         if (tmp && tmp->prio > ctx->prio &&
 617                             !(tmp->flags & SPU_CREATE_NOSCHED) &&
 618                             (!victim || tmp->prio > victim->prio))
 619                                 victim = spu->ctx;
 620                 }
 621                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 622
 623                 if (victim) {
 624                         /*
 625                          * This nests ctx->state_mutex, but we always lock
 626                          * higher priority contexts before lower priority
 627                          * ones, so this is safe until we introduce
 628                          * priority inheritance schemes.
 629                          *
 630                          * XXX if the highest priority context is locked,
 631                          * this can loop a long time.  Might be better to
 632                          * look at another context or give up after X retries.
 633                          */
 634                         if (!mutex_trylock(&victim->state_mutex)) {
 635                                 victim = NULL;
 636                                 goto restart;
 637                         }
 638
 639                         spu = victim->spu;
 640                         if (!spu || victim->prio <= ctx->prio) {
 641                                 /*
 642                                  * This race can happen because we've dropped
 643                                  * the active list mutex.  Not a problem, just
 644                                  * restart the search.
 645                                  */
 646                                 mutex_unlock(&victim->state_mutex);
 647                                 victim = NULL;
 648                                 goto restart;
 649                         }
 650
 651                         spu_context_trace(__spu_deactivate__unload, ctx, spu);
 652
 653                         mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 654                         cbe_spu_info[node].nr_active--;
 655                         spu_unbind_context(spu, victim);
 656                         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 657
 658                         victim->stats.invol_ctx_switch++;
 659                         spu->stats.invol_ctx_switch++;
 660                         spu_add_to_rq(victim);
 661
 662                         mutex_unlock(&victim->state_mutex);
 663
 664                         return spu;
 665                 }
 666         }
 667
 668         return NULL;
 669 }
 670
 671 static void __spu_schedule(struct spu *spu, struct spu_context *ctx)
 672 {
 673         int node = spu->node;
 674         int success = 0;
 675
 676         spu_set_timeslice(ctx);
 677
 678         mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 679         if (spu->ctx == NULL) {
 680                 spu_bind_context(spu, ctx);
 681                 cbe_spu_info[node].nr_active++;
 682                 spu->alloc_state = SPU_USED;
 683                 success = 1;
 684         }
 685         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 686
 687         if (success)
 688                 wake_up_all(&ctx->run_wq);
 689         else
 690                 spu_add_to_rq(ctx);
 691 }
 692
 693 static void spu_schedule(struct spu *spu, struct spu_context *ctx)
 694 {
 695         /* not a candidate for interruptible because it's called either
 696            from the scheduler thread or from spu_deactivate */
 697         mutex_lock(&ctx->state_mutex);
 698         __spu_schedule(spu, ctx);
 699         spu_release(ctx);
 700 }
 701
 702 static void spu_unschedule(struct spu *spu, struct spu_context *ctx)
 703 {
 704         int node = spu->node;
 705
 706         mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 707         cbe_spu_info[node].nr_active--;
 708         spu->alloc_state = SPU_FREE;
 709         spu_unbind_context(spu, ctx);
 710         ctx->stats.invol_ctx_switch++;
 711         spu->stats.invol_ctx_switch++;
 712         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 713 }
 714
 715 /**
 716  * spu_activate - find a free spu for a context and execute it
 717  * @ctx:        spu context to schedule
 718  * @flags:      flags (currently ignored)
 719  *
 720  * Tries to find a free spu to run @ctx.  If no free spu is available
 721  * add the context to the runqueue so it gets woken up once an spu
 722  * is available.
 723  */
 724 int spu_activate(struct spu_context *ctx, unsigned long flags)
 725 {
 726         struct spu *spu;
 727
 728         /*
 729          * If there are multiple threads waiting for a single context
 730          * only one actually binds the context while the others will
 731          * only be able to acquire the state_mutex once the context
 732          * already is in runnable state.
 733          */
 734         if (ctx->spu)
 735                 return 0;
 736
 737 spu_activate_top:
 738         if (signal_pending(current))
 739                 return -ERESTARTSYS;
 740
 741         spu = spu_get_idle(ctx);
 742         /*
 743          * If this is a realtime thread we try to get it running by
 744          * preempting a lower priority thread.
 745          */
 746         if (!spu && rt_prio(ctx->prio))
 747                 spu = find_victim(ctx);
 748         if (spu) {
 749                 unsigned long runcntl;
 750
 751                 runcntl = ctx->ops->runcntl_read(ctx);
 752                 __spu_schedule(spu, ctx);
 753                 if (runcntl & SPU_RUNCNTL_RUNNABLE)
 754                         spuctx_switch_state(ctx, SPU_UTIL_USER);
 755
 756                 return 0;
 757         }
 758
 759         if (ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED) {
 760                 spu_prio_wait(ctx);
 761                 goto spu_activate_top;
 762         }
 763
 764         spu_add_to_rq(ctx);
 765
 766         return 0;
 767 }
 768
 769 /**
 770  * grab_runnable_context - try to find a runnable context
 771  *
 772  * Remove the highest priority context on the runqueue and return it
 773  * to the caller.  Returns %NULL if no runnable context was found.
 774  */
 775 static struct spu_context *grab_runnable_context(int prio, int node)
 776 {
 777         struct spu_context *ctx;
 778         int best;
 779
 780         spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
 781         best = find_first_bit(spu_prio->bitmap, prio);
 782         while (best < prio) {
 783                 struct list_head *rq = &spu_prio->runq[best];
 784
 785                 list_for_each_entry(ctx, rq, rq) {
 786                         /* XXX(hch): check for affinity here aswell */
 787                         if (__node_allowed(ctx, node)) {
 788                                 __spu_del_from_rq(ctx);
 789                                 goto found;
 790                         }
 791                 }
 792                 best++;
 793         }
 794         ctx = NULL;
 795  found:
 796         spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
 797         return ctx;
 798 }
 799
 800 static int __spu_deactivate(struct spu_context *ctx, int force, int max_prio)
 801 {
 802         struct spu *spu = ctx->spu;
 803         struct spu_context *new = NULL;
 804
 805         if (spu) {
 806                 new = grab_runnable_context(max_prio, spu->node);
 807                 if (new || force) {
 808                         spu_unschedule(spu, ctx);
 809                         if (new) {
 810                                 if (new->flags & SPU_CREATE_NOSCHED)
 811                                         wake_up(&new->stop_wq);
 812                                 else {
 813                                         spu_release(ctx);
 814                                         spu_schedule(spu, new);
 815                                         /* this one can't easily be made
 816                                            interruptible */
 817                                         mutex_lock(&ctx->state_mutex);
 818                                 }
 819                         }
 820                 }
 821         }
 822
 823         return new != NULL;
 824 }
 825
 826 /**
 827  * spu_deactivate - unbind a context from it's physical spu
 828  * @ctx:        spu context to unbind
 829  *
 830  * Unbind @ctx from the physical spu it is running on and schedule
 831  * the highest priority context to run on the freed physical spu.
 832  */
 833 void spu_deactivate(struct spu_context *ctx)
 834 {
 835         spu_context_nospu_trace(spu_deactivate__enter, ctx);
 836         __spu_deactivate(ctx, 1, MAX_PRIO);
 837 }
 838
 839 /**
 840  * spu_yield -  yield a physical spu if others are waiting
 841  * @ctx:        spu context to yield
 842  *
 843  * Check if there is a higher priority context waiting and if yes
 844  * unbind @ctx from the physical spu and schedule the highest
 845  * priority context to run on the freed physical spu instead.
 846  */
 847 void spu_yield(struct spu_context *ctx)
 848 {
 849         spu_context_nospu_trace(spu_yield__enter, ctx);
 850         if (!(ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED)) {
 851                 mutex_lock(&ctx->state_mutex);
 852                 __spu_deactivate(ctx, 0, MAX_PRIO);
 853                 mutex_unlock(&ctx->state_mutex);
 854         }
 855 }
 856
 857 static noinline void spusched_tick(struct spu_context *ctx)
 858 {
 859         struct spu_context *new = NULL;
 860         struct spu *spu = NULL;
 861
 862         if (spu_acquire(ctx))
 863                 BUG();  /* a kernel thread never has signals pending */
 864
 865         if (ctx->state != SPU_STATE_RUNNABLE)
 866                 goto out;
 867         if (ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED)
 868                 goto out;
 869         if (ctx->policy == SCHED_FIFO)
 870                 goto out;
 871
 872         if (--ctx->time_slice && test_bit(SPU_SCHED_SPU_RUN, &ctx->sched_flags))
 873                 goto out;
 874
 875         spu = ctx->spu;
 876
 877         spu_context_trace(spusched_tick__preempt, ctx, spu);
 878
 879         new = grab_runnable_context(ctx->prio + 1, spu->node);
 880         if (new) {
 881                 spu_unschedule(spu, ctx);
 882                 if (test_bit(SPU_SCHED_SPU_RUN, &ctx->sched_flags))
 883                         spu_add_to_rq(ctx);
 884         } else {
 885                 spu_context_nospu_trace(spusched_tick__newslice, ctx);
 886                 ctx->time_slice++;
 887         }
 888 out:
 889         spu_release(ctx);
 890
 891         if (new)
 892                 spu_schedule(spu, new);
 893 }
 894
 895 /**
 896  * count_active_contexts - count nr of active tasks
 897  *
 898  * Return the number of tasks currently running or waiting to run.
 899  *
 900  * Note that we don't take runq_lock / list_mutex here.  Reading
 901  * a single 32bit value is atomic on powerpc, and we don't care
 902  * about memory ordering issues here.
 903  */
 904 static unsigned long count_active_contexts(void)
 905 {
 906         int nr_active = 0, node;
 907
 908         for (node = 0; node < MAX_NUMNODES; node++)
 909                 nr_active += cbe_spu_info[node].nr_active;
 910         nr_active += spu_prio->nr_waiting;
 911
 912         return nr_active;
 913 }
 914
 915 /**
 916  * spu_calc_load - update the avenrun load estimates.
 917  *
 918  * No locking against reading these values from userspace, as for
 919  * the CPU loadavg code.
 920  */
 921 static void spu_calc_load(void)
 922 {
 923         unsigned long active_tasks; /* fixed-point */
 924
 925         active_tasks = count_active_contexts() * FIXED_1;
 926         CALC_LOAD(spu_avenrun[0], EXP_1, active_tasks);
 927         CALC_LOAD(spu_avenrun[1], EXP_5, active_tasks);
 928         CALC_LOAD(spu_avenrun[2], EXP_15, active_tasks);
 929 }
 930
 931 static void spusched_wake(unsigned long data)
 932 {
 933         mod_timer(&spusched_timer, jiffies + SPUSCHED_TICK);
 934         wake_up_process(spusched_task);
 935 }
 936
 937 static void spuloadavg_wake(unsigned long data)
 938 {
 939         mod_timer(&spuloadavg_timer, jiffies + LOAD_FREQ);
 940         spu_calc_load();
 941 }
 942
 943 static int spusched_thread(void *unused)
 944 {
 945         struct spu *spu;
 946         int node;
 947
 948         while (!kthread_should_stop()) {
 949                 set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
 950                 schedule();
 951                 for (node = 0; node < MAX_NUMNODES; node++) {
 952                         struct mutex *mtx = &cbe_spu_info[node].list_mutex;
 953
 954                         mutex_lock(mtx);
 955                         list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus,
 956                                         cbe_list) {
 957                                 struct spu_context *ctx = spu->ctx;
 958
 959                                 if (ctx) {
 960                                         mutex_unlock(mtx);
 961                                         spusched_tick(ctx);
 962                                         mutex_lock(mtx);
 963                                 }
 964                         }
 965                         mutex_unlock(mtx);
 966                 }
 967         }
 968
 969         return 0;
 970 }
 971
 972 void spuctx_switch_state(struct spu_context *ctx,
 973                 enum spu_utilization_state new_state)
 974 {
 975         unsigned long long curtime;
 976         signed long long delta;
 977         struct timespec ts;
 978         struct spu *spu;
 979         enum spu_utilization_state old_state;
 980
 981         ktime_get_ts(&ts);
 982         curtime = timespec_to_ns(&ts);
 983         delta = curtime - ctx->stats.tstamp;
 984
 985         WARN_ON(!mutex_is_locked(&ctx->state_mutex));
 986         WARN_ON(delta < 0);
 987
 988         spu = ctx->spu;
 989         old_state = ctx->stats.util_state;
 990         ctx->stats.util_state = new_state;
 991         ctx->stats.tstamp = curtime;
 992
 993         /*
 994          * Update the physical SPU utilization statistics.
 995          */
 996         if (spu) {
 997                 ctx->stats.times[old_state] += delta;
 998                 spu->stats.times[old_state] += delta;
 999                 spu->stats.util_state = new_state;
1000                 spu->stats.tstamp = curtime;
1001         }
1002 }
1003
1004 #define LOAD_INT(x) ((x) >> FSHIFT)
1005 #define LOAD_FRAC(x) LOAD_INT(((x) & (FIXED_1-1)) * 100)
1006
1007 static int show_spu_loadavg(struct seq_file *s, void *private)
1008 {
1009         int a, b, c;
1010
1011         a = spu_avenrun[0] + (FIXED_1/200);
1012         b = spu_avenrun[1] + (FIXED_1/200);
1013         c = spu_avenrun[2] + (FIXED_1/200);
1014
1015         /*
1016          * Note that last_pid doesn't really make much sense for the
1017          * SPU loadavg (it even seems very odd on the CPU side...),
1018          * but we include it here to have a 100% compatible interface.
1019          */
1020         seq_printf(s, "%d.%02d %d.%02d %d.%02d %ld/%d %d\n",
1021                 LOAD_INT(a), LOAD_FRAC(a),
1022                 LOAD_INT(b), LOAD_FRAC(b),
1023                 LOAD_INT(c), LOAD_FRAC(c),
1024                 count_active_contexts(),
1025                 atomic_read(&nr_spu_contexts),
1026                 current->nsproxy->pid_ns->last_pid);
1027         return 0;
1028 }
1029
1030 static int spu_loadavg_open(struct inode *inode, struct file *file)
1031 {
1032         return single_open(file, show_spu_loadavg, NULL);
1033 }
1034
1035 static const struct file_operations spu_loadavg_fops = {
1036         .open           = spu_loadavg_open,
1037         .read           = seq_read,
1038         .llseek         = seq_lseek,
1039         .release        = single_release,
1040 };
1041
1042 int __init spu_sched_init(void)
1043 {
1044         struct proc_dir_entry *entry;
1045         int err = -ENOMEM, i;
1046
1047         spu_prio = kzalloc(sizeof(struct spu_prio_array), GFP_KERNEL);
1048         if (!spu_prio)
1049                 goto out;
1050
1051         for (i = 0; i < MAX_PRIO; i++) {
1052                 INIT_LIST_HEAD(&spu_prio->runq[i]);
1053                 __clear_bit(i, spu_prio->bitmap);
1054         }
1055         spin_lock_init(&spu_prio->runq_lock);
1056
1057         setup_timer(&spusched_timer, spusched_wake, 0);
1058         setup_timer(&spuloadavg_timer, spuloadavg_wake, 0);
1059
1060         spusched_task = kthread_run(spusched_thread, NULL, "spusched");
1061         if (IS_ERR(spusched_task)) {
1062                 err = PTR_ERR(spusched_task);
1063                 goto out_free_spu_prio;
1064         }
1065
1066         mod_timer(&spuloadavg_timer, 0);
1067
1068         entry = create_proc_entry("spu_loadavg", 0, NULL);
1069         if (!entry)
1070                 goto out_stop_kthread;
1071         entry->proc_fops = &spu_loadavg_fops;
1072
1073         pr_debug("spusched: tick: %d, min ticks: %d, default ticks: %d\n",
1074                         SPUSCHED_TICK, MIN_SPU_TIMESLICE, DEF_SPU_TIMESLICE);
1075         return 0;
1076
1077  out_stop_kthread:
1078         kthread_stop(spusched_task);
1079  out_free_spu_prio:
1080         kfree(spu_prio);
1081  out:
1082         return err;
1083 }
1084
1085 void spu_sched_exit(void)
1086 {
1087         struct spu *spu;
1088         int node;
1089
1090         remove_proc_entry("spu_loadavg", NULL);
1091
1092         del_timer_sync(&spusched_timer);
1093         del_timer_sync(&spuloadavg_timer);
1094         kthread_stop(spusched_task);
1095
1096         for (node = 0; node < MAX_NUMNODES; node++) {
1097                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
1098                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list)
1099                         if (spu->alloc_state != SPU_FREE)
1100                                 spu->alloc_state = SPU_FREE;
1101                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
1102         }
1103         kfree(spu_prio);
1104 }