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         /* Save the current cpu id for spu interrupt routing. */
 145         ctx->last_ran = raw_smp_processor_id();
 146 }
 147
 148 void spu_update_sched_info(struct spu_context *ctx)
 149 {
 150         int node;
 151
 152         if (ctx->state == SPU_STATE_RUNNABLE) {
 153                 node = ctx->spu->node;
 154
 155                 /*
 156                  * Take list_mutex to sync with find_victim().
 157                  */
 158                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 159                 __spu_update_sched_info(ctx);
 160                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 161         } else {
 162                 __spu_update_sched_info(ctx);
 163         }
 164 }
 165
 166 static int __node_allowed(struct spu_context *ctx, int node)
 167 {
 168         if (nr_cpus_node(node)) {
 169                 cpumask_t mask = node_to_cpumask(node);
 170
 171                 if (cpus_intersects(mask, ctx->cpus_allowed))
 172                         return 1;
 173         }
 174
 175         return 0;
 176 }
 177
 178 static int node_allowed(struct spu_context *ctx, int node)
 179 {
 180         int rval;
 181
 182         spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
 183         rval = __node_allowed(ctx, node);
 184         spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
 185
 186         return rval;
 187 }
 188
 189 void do_notify_spus_active(void)
 190 {
 191         int node;
 192
 193         /*
 194          * Wake up the active spu_contexts.
 195          *
 196          * When the awakened processes see their "notify_active" flag is set,
 197          * they will call spu_switch_notify().
 198          */
 199         for_each_online_node(node) {
 200                 struct spu *spu;
 201
 202                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 203                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list) {
 204                         if (spu->alloc_state != SPU_FREE) {
 205                                 struct spu_context *ctx = spu->ctx;
 206                                 set_bit(SPU_SCHED_NOTIFY_ACTIVE,
 207                                         &ctx->sched_flags);
 208                                 mb();
 209                                 wake_up_all(&ctx->stop_wq);
 210                         }
 211                 }
 212                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 213         }
 214 }
 215
 216 /**
 217  * spu_bind_context - bind spu context to physical spu
 218  * @spu:        physical spu to bind to
 219  * @ctx:        context to bind
 220  */
 221 static void spu_bind_context(struct spu *spu, struct spu_context *ctx)
 222 {
 223         spu_context_trace(spu_bind_context__enter, ctx, spu);
 224
 225         spuctx_switch_state(ctx, SPU_UTIL_SYSTEM);
 226
 227         if (ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED)
 228                 atomic_inc(&cbe_spu_info[spu->node].reserved_spus);
 229
 230         ctx->stats.slb_flt_base = spu->stats.slb_flt;
 231         ctx->stats.class2_intr_base = spu->stats.class2_intr;
 232
 233         spu->ctx = ctx;
 234         spu->flags = 0;
 235         ctx->spu = spu;
 236         ctx->ops = &spu_hw_ops;
 237         spu->pid = current->pid;
 238         spu->tgid = current->tgid;
 239         spu_associate_mm(spu, ctx->owner);
 240         spu->ibox_callback = spufs_ibox_callback;
 241         spu->wbox_callback = spufs_wbox_callback;
 242         spu->stop_callback = spufs_stop_callback;
 243         spu->mfc_callback = spufs_mfc_callback;
 244         mb();
 245         spu_unmap_mappings(ctx);
 246         spu_switch_log_notify(spu, ctx, SWITCH_LOG_START, 0);
 247         spu_restore(&ctx->csa, spu);
 248         spu->timestamp = jiffies;
 249         spu_switch_notify(spu, ctx);
 250         ctx->state = SPU_STATE_RUNNABLE;
 251
 252         spuctx_switch_state(ctx, SPU_UTIL_USER);
 253 }
 254
 255 /*
 256  * Must be used with the list_mutex held.
 257  */
 258 static inline int sched_spu(struct spu *spu)
 259 {
 260         BUG_ON(!mutex_is_locked(&cbe_spu_info[spu->node].list_mutex));
 261
 262         return (!spu->ctx || !(spu->ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED));
 263 }
 264
 265 static void aff_merge_remaining_ctxs(struct spu_gang *gang)
 266 {
 267         struct spu_context *ctx;
 268
 269         list_for_each_entry(ctx, &gang->aff_list_head, aff_list) {
 270                 if (list_empty(&ctx->aff_list))
 271                         list_add(&ctx->aff_list, &gang->aff_list_head);
 272         }
 273         gang->aff_flags |= AFF_MERGED;
 274 }
 275
 276 static void aff_set_offsets(struct spu_gang *gang)
 277 {
 278         struct spu_context *ctx;
 279         int offset;
 280
 281         offset = -1;
 282         list_for_each_entry_reverse(ctx, &gang->aff_ref_ctx->aff_list,
 283                                                                 aff_list) {
 284                 if (&ctx->aff_list == &gang->aff_list_head)
 285                         break;
 286                 ctx->aff_offset = offset--;
 287         }
 288
 289         offset = 0;
 290         list_for_each_entry(ctx, gang->aff_ref_ctx->aff_list.prev, aff_list) {
 291                 if (&ctx->aff_list == &gang->aff_list_head)
 292                         break;
 293                 ctx->aff_offset = offset++;
 294         }
 295
 296         gang->aff_flags |= AFF_OFFSETS_SET;
 297 }
 298
 299 static struct spu *aff_ref_location(struct spu_context *ctx, int mem_aff,
 300                  int group_size, int lowest_offset)
 301 {
 302         struct spu *spu;
 303         int node, n;
 304
 305         /*
 306          * TODO: A better algorithm could be used to find a good spu to be
 307          *       used as reference location for the ctxs chain.
 308          */
 309         node = cpu_to_node(raw_smp_processor_id());
 310         for (n = 0; n < MAX_NUMNODES; n++, node++) {
 311                 node = (node < MAX_NUMNODES) ? node : 0;
 312                 if (!node_allowed(ctx, node))
 313                         continue;
 314                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 315                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list) {
 316                         if ((!mem_aff || spu->has_mem_affinity) &&
 317                                                         sched_spu(spu)) {
 318                                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 319                                 return spu;
 320                         }
 321                 }
 322                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 323         }
 324         return NULL;
 325 }
 326
 327 static void aff_set_ref_point_location(struct spu_gang *gang)
 328 {
 329         int mem_aff, gs, lowest_offset;
 330         struct spu_context *ctx;
 331         struct spu *tmp;
 332
 333         mem_aff = gang->aff_ref_ctx->flags & SPU_CREATE_AFFINITY_MEM;
 334         lowest_offset = 0;
 335         gs = 0;
 336
 337         list_for_each_entry(tmp, &gang->aff_list_head, aff_list)
 338                 gs++;
 339
 340         list_for_each_entry_reverse(ctx, &gang->aff_ref_ctx->aff_list,
 341                                                                 aff_list) {
 342                 if (&ctx->aff_list == &gang->aff_list_head)
 343                         break;
 344                 lowest_offset = ctx->aff_offset;
 345         }
 346
 347         gang->aff_ref_spu = aff_ref_location(gang->aff_ref_ctx, mem_aff, gs,
 348                                                         lowest_offset);
 349 }
 350
 351 static struct spu *ctx_location(struct spu *ref, int offset, int node)
 352 {
 353         struct spu *spu;
 354
 355         spu = NULL;
 356         if (offset >= 0) {
 357                 list_for_each_entry(spu, ref->aff_list.prev, aff_list) {
 358                         BUG_ON(spu->node != node);
 359                         if (offset == 0)
 360                                 break;
 361                         if (sched_spu(spu))
 362                                 offset--;
 363                 }
 364         } else {
 365                 list_for_each_entry_reverse(spu, ref->aff_list.next, aff_list) {
 366                         BUG_ON(spu->node != node);
 367                         if (offset == 0)
 368                                 break;
 369                         if (sched_spu(spu))
 370                                 offset++;
 371                 }
 372         }
 373
 374         return spu;
 375 }
 376
 377 /*
 378  * affinity_check is called each time a context is going to be scheduled.
 379  * It returns the spu ptr on which the context must run.
 380  */
 381 static int has_affinity(struct spu_context *ctx)
 382 {
 383         struct spu_gang *gang = ctx->gang;
 384
 385         if (list_empty(&ctx->aff_list))
 386                 return 0;
 387
 388         if (!gang->aff_ref_spu) {
 389                 if (!(gang->aff_flags & AFF_MERGED))
 390                         aff_merge_remaining_ctxs(gang);
 391                 if (!(gang->aff_flags & AFF_OFFSETS_SET))
 392                         aff_set_offsets(gang);
 393                 aff_set_ref_point_location(gang);
 394         }
 395
 396         return gang->aff_ref_spu != NULL;
 397 }
 398
 399 /**
 400  * spu_unbind_context - unbind spu context from physical spu
 401  * @spu:        physical spu to unbind from
 402  * @ctx:        context to unbind
 403  */
 404 static void spu_unbind_context(struct spu *spu, struct spu_context *ctx)
 405 {
 406         spu_context_trace(spu_unbind_context__enter, ctx, spu);
 407
 408         spuctx_switch_state(ctx, SPU_UTIL_SYSTEM);
 409
 410         if (spu->ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED)
 411                 atomic_dec(&cbe_spu_info[spu->node].reserved_spus);
 412
 413         if (ctx->gang){
 414                 mutex_lock(&ctx->gang->aff_mutex);
 415                 if (has_affinity(ctx)) {
 416                         if (atomic_dec_and_test(&ctx->gang->aff_sched_count))
 417                                 ctx->gang->aff_ref_spu = NULL;
 418                 }
 419                 mutex_unlock(&ctx->gang->aff_mutex);
 420         }
 421
 422         spu_switch_notify(spu, NULL);
 423         spu_unmap_mappings(ctx);
 424         spu_save(&ctx->csa, spu);
 425         spu_switch_log_notify(spu, ctx, SWITCH_LOG_STOP, 0);
 426         spu->timestamp = jiffies;
 427         ctx->state = SPU_STATE_SAVED;
 428         spu->ibox_callback = NULL;
 429         spu->wbox_callback = NULL;
 430         spu->stop_callback = NULL;
 431         spu->mfc_callback = NULL;
 432         spu_associate_mm(spu, NULL);
 433         spu->pid = 0;
 434         spu->tgid = 0;
 435         ctx->ops = &spu_backing_ops;
 436         spu->flags = 0;
 437         spu->ctx = NULL;
 438
 439         ctx->stats.slb_flt +=
 440                 (spu->stats.slb_flt - ctx->stats.slb_flt_base);
 441         ctx->stats.class2_intr +=
 442                 (spu->stats.class2_intr - ctx->stats.class2_intr_base);
 443
 444         /* This maps the underlying spu state to idle */
 445         spuctx_switch_state(ctx, SPU_UTIL_IDLE_LOADED);
 446         ctx->spu = NULL;
 447 }
 448
 449 /**
 450  * spu_add_to_rq - add a context to the runqueue
 451  * @ctx:       context to add
 452  */
 453 static void __spu_add_to_rq(struct spu_context *ctx)
 454 {
 455         /*
 456          * Unfortunately this code path can be called from multiple threads
 457          * on behalf of a single context due to the way the problem state
 458          * mmap support works.
 459          *
 460          * Fortunately we need to wake up all these threads at the same time
 461          * and can simply skip the runqueue addition for every but the first
 462          * thread getting into this codepath.
 463          *
 464          * It's still quite hacky, and long-term we should proxy all other
 465          * threads through the owner thread so that spu_run is in control
 466          * of all the scheduling activity for a given context.
 467          */
 468         if (list_empty(&ctx->rq)) {
 469                 list_add_tail(&ctx->rq, &spu_prio->runq[ctx->prio]);
 470                 set_bit(ctx->prio, spu_prio->bitmap);
 471                 if (!spu_prio->nr_waiting++)
 472                         __mod_timer(&spusched_timer, jiffies + SPUSCHED_TICK);
 473         }
 474 }
 475
 476 static void spu_add_to_rq(struct spu_context *ctx)
 477 {
 478         spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
 479         __spu_add_to_rq(ctx);
 480         spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
 481 }
 482
 483 static void __spu_del_from_rq(struct spu_context *ctx)
 484 {
 485         int prio = ctx->prio;
 486
 487         if (!list_empty(&ctx->rq)) {
 488                 if (!--spu_prio->nr_waiting)
 489                         del_timer(&spusched_timer);
 490                 list_del_init(&ctx->rq);
 491
 492                 if (list_empty(&spu_prio->runq[prio]))
 493                         clear_bit(prio, spu_prio->bitmap);
 494         }
 495 }
 496
 497 void spu_del_from_rq(struct spu_context *ctx)
 498 {
 499         spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
 500         __spu_del_from_rq(ctx);
 501         spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
 502 }
 503
 504 static void spu_prio_wait(struct spu_context *ctx)
 505 {
 506         DEFINE_WAIT(wait);
 507
 508         /*
 509          * The caller must explicitly wait for a context to be loaded
 510          * if the nosched flag is set.  If NOSCHED is not set, the caller
 511          * queues the context and waits for an spu event or error.
 512          */
 513         BUG_ON(!(ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED));
 514
 515         spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
 516         prepare_to_wait_exclusive(&ctx->stop_wq, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
 517         if (!signal_pending(current)) {
 518                 __spu_add_to_rq(ctx);
 519                 spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
 520                 mutex_unlock(&ctx->state_mutex);
 521                 schedule();
 522                 mutex_lock(&ctx->state_mutex);
 523                 spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
 524                 __spu_del_from_rq(ctx);
 525         }
 526         spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
 527         __set_current_state(TASK_RUNNING);
 528         remove_wait_queue(&ctx->stop_wq, &wait);
 529 }
 530
 531 static struct spu *spu_get_idle(struct spu_context *ctx)
 532 {
 533         struct spu *spu, *aff_ref_spu;
 534         int node, n;
 535
 536         spu_context_nospu_trace(spu_get_idle__enter, ctx);
 537
 538         if (ctx->gang) {
 539                 mutex_lock(&ctx->gang->aff_mutex);
 540                 if (has_affinity(ctx)) {
 541                         aff_ref_spu = ctx->gang->aff_ref_spu;
 542                         atomic_inc(&ctx->gang->aff_sched_count);
 543                         mutex_unlock(&ctx->gang->aff_mutex);
 544                         node = aff_ref_spu->node;
 545
 546                         mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 547                         spu = ctx_location(aff_ref_spu, ctx->aff_offset, node);
 548                         if (spu && spu->alloc_state == SPU_FREE)
 549                                 goto found;
 550                         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 551
 552                         mutex_lock(&ctx->gang->aff_mutex);
 553                         if (atomic_dec_and_test(&ctx->gang->aff_sched_count))
 554                                 ctx->gang->aff_ref_spu = NULL;
 555                         mutex_unlock(&ctx->gang->aff_mutex);
 556                         goto not_found;
 557                 }
 558                 mutex_unlock(&ctx->gang->aff_mutex);
 559         }
 560         node = cpu_to_node(raw_smp_processor_id());
 561         for (n = 0; n < MAX_NUMNODES; n++, node++) {
 562                 node = (node < MAX_NUMNODES) ? node : 0;
 563                 if (!node_allowed(ctx, node))
 564                         continue;
 565
 566                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 567                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list) {
 568                         if (spu->alloc_state == SPU_FREE)
 569                                 goto found;
 570                 }
 571                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 572         }
 573
 574  not_found:
 575         spu_context_nospu_trace(spu_get_idle__not_found, ctx);
 576         return NULL;
 577
 578  found:
 579         spu->alloc_state = SPU_USED;
 580         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 581         spu_context_trace(spu_get_idle__found, ctx, spu);
 582         spu_init_channels(spu);
 583         return spu;
 584 }
 585
 586 /**
 587  * find_victim - find a lower priority context to preempt
 588  * @ctx:        canidate context for running
 589  *
 590  * Returns the freed physical spu to run the new context on.
 591  */
 592 static struct spu *find_victim(struct spu_context *ctx)
 593 {
 594         struct spu_context *victim = NULL;
 595         struct spu *spu;
 596         int node, n;
 597
 598         spu_context_nospu_trace(spu_find_victim__enter, ctx);
 599
 600         /*
 601          * Look for a possible preemption candidate on the local node first.
 602          * If there is no candidate look at the other nodes.  This isn't
 603          * exactly fair, but so far the whole spu scheduler tries to keep
 604          * a strong node affinity.  We might want to fine-tune this in
 605          * the future.
 606          */
 607  restart:
 608         node = cpu_to_node(raw_smp_processor_id());
 609         for (n = 0; n < MAX_NUMNODES; n++, node++) {
 610                 node = (node < MAX_NUMNODES) ? node : 0;
 611                 if (!node_allowed(ctx, node))
 612                         continue;
 613
 614                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 615                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list) {
 616                         struct spu_context *tmp = spu->ctx;
 617
 618                         if (tmp && tmp->prio > ctx->prio &&
 619                             !(tmp->flags & SPU_CREATE_NOSCHED) &&
 620                             (!victim || tmp->prio > victim->prio))
 621                                 victim = spu->ctx;
 622                 }
 623                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 624
 625                 if (victim) {
 626                         /*
 627                          * This nests ctx->state_mutex, but we always lock
 628                          * higher priority contexts before lower priority
 629                          * ones, so this is safe until we introduce
 630                          * priority inheritance schemes.
 631                          *
 632                          * XXX if the highest priority context is locked,
 633                          * this can loop a long time.  Might be better to
 634                          * look at another context or give up after X retries.
 635                          */
 636                         if (!mutex_trylock(&victim->state_mutex)) {
 637                                 victim = NULL;
 638                                 goto restart;
 639                         }
 640
 641                         spu = victim->spu;
 642                         if (!spu || victim->prio <= ctx->prio) {
 643                                 /*
 644                                  * This race can happen because we've dropped
 645                                  * the active list mutex.  Not a problem, just
 646                                  * restart the search.
 647                                  */
 648                                 mutex_unlock(&victim->state_mutex);
 649                                 victim = NULL;
 650                                 goto restart;
 651                         }
 652
 653                         spu_context_trace(__spu_deactivate__unload, ctx, spu);
 654
 655                         mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 656                         cbe_spu_info[node].nr_active--;
 657                         spu_unbind_context(spu, victim);
 658                         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 659
 660                         victim->stats.invol_ctx_switch++;
 661                         spu->stats.invol_ctx_switch++;
 662                         spu_add_to_rq(victim);
 663
 664                         mutex_unlock(&victim->state_mutex);
 665
 666                         return spu;
 667                 }
 668         }
 669
 670         return NULL;
 671 }
 672
 673 static void __spu_schedule(struct spu *spu, struct spu_context *ctx)
 674 {
 675         int node = spu->node;
 676         int success = 0;
 677
 678         spu_set_timeslice(ctx);
 679
 680         mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 681         if (spu->ctx == NULL) {
 682                 spu_bind_context(spu, ctx);
 683                 cbe_spu_info[node].nr_active++;
 684                 spu->alloc_state = SPU_USED;
 685                 success = 1;
 686         }
 687         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 688
 689         if (success)
 690                 wake_up_all(&ctx->run_wq);
 691         else
 692                 spu_add_to_rq(ctx);
 693 }
 694
 695 static void spu_schedule(struct spu *spu, struct spu_context *ctx)
 696 {
 697         /* not a candidate for interruptible because it's called either
 698            from the scheduler thread or from spu_deactivate */
 699         mutex_lock(&ctx->state_mutex);
 700         __spu_schedule(spu, ctx);
 701         spu_release(ctx);
 702 }
 703
 704 static void spu_unschedule(struct spu *spu, struct spu_context *ctx)
 705 {
 706         int node = spu->node;
 707
 708         mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 709         cbe_spu_info[node].nr_active--;
 710         spu->alloc_state = SPU_FREE;
 711         spu_unbind_context(spu, ctx);
 712         ctx->stats.invol_ctx_switch++;
 713         spu->stats.invol_ctx_switch++;
 714         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 715 }
 716
 717 /**
 718  * spu_activate - find a free spu for a context and execute it
 719  * @ctx:        spu context to schedule
 720  * @flags:      flags (currently ignored)
 721  *
 722  * Tries to find a free spu to run @ctx.  If no free spu is available
 723  * add the context to the runqueue so it gets woken up once an spu
 724  * is available.
 725  */
 726 int spu_activate(struct spu_context *ctx, unsigned long flags)
 727 {
 728         struct spu *spu;
 729
 730         /*
 731          * If there are multiple threads waiting for a single context
 732          * only one actually binds the context while the others will
 733          * only be able to acquire the state_mutex once the context
 734          * already is in runnable state.
 735          */
 736         if (ctx->spu)
 737                 return 0;
 738
 739 spu_activate_top:
 740         if (signal_pending(current))
 741                 return -ERESTARTSYS;
 742
 743         spu = spu_get_idle(ctx);
 744         /*
 745          * If this is a realtime thread we try to get it running by
 746          * preempting a lower priority thread.
 747          */
 748         if (!spu && rt_prio(ctx->prio))
 749                 spu = find_victim(ctx);
 750         if (spu) {
 751                 unsigned long runcntl;
 752
 753                 runcntl = ctx->ops->runcntl_read(ctx);
 754                 __spu_schedule(spu, ctx);
 755                 if (runcntl & SPU_RUNCNTL_RUNNABLE)
 756                         spuctx_switch_state(ctx, SPU_UTIL_USER);
 757
 758                 return 0;
 759         }
 760
 761         if (ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED) {
 762                 spu_prio_wait(ctx);
 763                 goto spu_activate_top;
 764         }
 765
 766         spu_add_to_rq(ctx);
 767
 768         return 0;
 769 }
 770
 771 /**
 772  * grab_runnable_context - try to find a runnable context
 773  *
 774  * Remove the highest priority context on the runqueue and return it
 775  * to the caller.  Returns %NULL if no runnable context was found.
 776  */
 777 static struct spu_context *grab_runnable_context(int prio, int node)
 778 {
 779         struct spu_context *ctx;
 780         int best;
 781
 782         spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
 783         best = find_first_bit(spu_prio->bitmap, prio);
 784         while (best < prio) {
 785                 struct list_head *rq = &spu_prio->runq[best];
 786
 787                 list_for_each_entry(ctx, rq, rq) {
 788                         /* XXX(hch): check for affinity here aswell */
 789                         if (__node_allowed(ctx, node)) {
 790                                 __spu_del_from_rq(ctx);
 791                                 goto found;
 792                         }
 793                 }
 794                 best++;
 795         }
 796         ctx = NULL;
 797  found:
 798         spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
 799         return ctx;
 800 }
 801
 802 static int __spu_deactivate(struct spu_context *ctx, int force, int max_prio)
 803 {
 804         struct spu *spu = ctx->spu;
 805         struct spu_context *new = NULL;
 806
 807         if (spu) {
 808                 new = grab_runnable_context(max_prio, spu->node);
 809                 if (new || force) {
 810                         spu_unschedule(spu, ctx);
 811                         if (new) {
 812                                 if (new->flags & SPU_CREATE_NOSCHED)
 813                                         wake_up(&new->stop_wq);
 814                                 else {
 815                                         spu_release(ctx);
 816                                         spu_schedule(spu, new);
 817                                         /* this one can't easily be made
 818                                            interruptible */
 819                                         mutex_lock(&ctx->state_mutex);
 820                                 }
 821                         }
 822                 }
 823         }
 824
 825         return new != NULL;
 826 }
 827
 828 /**
 829  * spu_deactivate - unbind a context from it's physical spu
 830  * @ctx:        spu context to unbind
 831  *
 832  * Unbind @ctx from the physical spu it is running on and schedule
 833  * the highest priority context to run on the freed physical spu.
 834  */
 835 void spu_deactivate(struct spu_context *ctx)
 836 {
 837         spu_context_nospu_trace(spu_deactivate__enter, ctx);
 838         __spu_deactivate(ctx, 1, MAX_PRIO);
 839 }
 840
 841 /**
 842  * spu_yield -  yield a physical spu if others are waiting
 843  * @ctx:        spu context to yield
 844  *
 845  * Check if there is a higher priority context waiting and if yes
 846  * unbind @ctx from the physical spu and schedule the highest
 847  * priority context to run on the freed physical spu instead.
 848  */
 849 void spu_yield(struct spu_context *ctx)
 850 {
 851         spu_context_nospu_trace(spu_yield__enter, ctx);
 852         if (!(ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED)) {
 853                 mutex_lock(&ctx->state_mutex);
 854                 __spu_deactivate(ctx, 0, MAX_PRIO);
 855                 mutex_unlock(&ctx->state_mutex);
 856         }
 857 }
 858
 859 static noinline void spusched_tick(struct spu_context *ctx)
 860 {
 861         struct spu_context *new = NULL;
 862         struct spu *spu = NULL;
 863
 864         if (spu_acquire(ctx))
 865                 BUG();  /* a kernel thread never has signals pending */
 866
 867         if (ctx->state != SPU_STATE_RUNNABLE)
 868                 goto out;
 869         if (ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED)
 870                 goto out;
 871         if (ctx->policy == SCHED_FIFO)
 872                 goto out;
 873
 874         if (--ctx->time_slice && test_bit(SPU_SCHED_SPU_RUN, &ctx->sched_flags))
 875                 goto out;
 876
 877         spu = ctx->spu;
 878
 879         spu_context_trace(spusched_tick__preempt, ctx, spu);
 880
 881         new = grab_runnable_context(ctx->prio + 1, spu->node);
 882         if (new) {
 883                 spu_unschedule(spu, ctx);
 884                 if (test_bit(SPU_SCHED_SPU_RUN, &ctx->sched_flags))
 885                         spu_add_to_rq(ctx);
 886         } else {
 887                 spu_context_nospu_trace(spusched_tick__newslice, ctx);
 888                 ctx->time_slice++;
 889         }
 890 out:
 891         spu_release(ctx);
 892
 893         if (new)
 894                 spu_schedule(spu, new);
 895 }
 896
 897 /**
 898  * count_active_contexts - count nr of active tasks
 899  *
 900  * Return the number of tasks currently running or waiting to run.
 901  *
 902  * Note that we don't take runq_lock / list_mutex here.  Reading
 903  * a single 32bit value is atomic on powerpc, and we don't care
 904  * about memory ordering issues here.
 905  */
 906 static unsigned long count_active_contexts(void)
 907 {
 908         int nr_active = 0, node;
 909
 910         for (node = 0; node < MAX_NUMNODES; node++)
 911                 nr_active += cbe_spu_info[node].nr_active;
 912         nr_active += spu_prio->nr_waiting;
 913
 914         return nr_active;
 915 }
 916
 917 /**
 918  * spu_calc_load - update the avenrun load estimates.
 919  *
 920  * No locking against reading these values from userspace, as for
 921  * the CPU loadavg code.
 922  */
 923 static void spu_calc_load(void)
 924 {
 925         unsigned long active_tasks; /* fixed-point */
 926
 927         active_tasks = count_active_contexts() * FIXED_1;
 928         CALC_LOAD(spu_avenrun[0], EXP_1, active_tasks);
 929         CALC_LOAD(spu_avenrun[1], EXP_5, active_tasks);
 930         CALC_LOAD(spu_avenrun[2], EXP_15, active_tasks);
 931 }
 932
 933 static void spusched_wake(unsigned long data)
 934 {
 935         mod_timer(&spusched_timer, jiffies + SPUSCHED_TICK);
 936         wake_up_process(spusched_task);
 937 }
 938
 939 static void spuloadavg_wake(unsigned long data)
 940 {
 941         mod_timer(&spuloadavg_timer, jiffies + LOAD_FREQ);
 942         spu_calc_load();
 943 }
 944
 945 static int spusched_thread(void *unused)
 946 {
 947         struct spu *spu;
 948         int node;
 949
 950         while (!kthread_should_stop()) {
 951                 set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
 952                 schedule();
 953                 for (node = 0; node < MAX_NUMNODES; node++) {
 954                         struct mutex *mtx = &cbe_spu_info[node].list_mutex;
 955
 956                         mutex_lock(mtx);
 957                         list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus,
 958                                         cbe_list) {
 959                                 struct spu_context *ctx = spu->ctx;
 960
 961                                 if (ctx) {
 962                                         mutex_unlock(mtx);
 963                                         spusched_tick(ctx);
 964                                         mutex_lock(mtx);
 965                                 }
 966                         }
 967                         mutex_unlock(mtx);
 968                 }
 969         }
 970
 971         return 0;
 972 }
 973
 974 void spuctx_switch_state(struct spu_context *ctx,
 975                 enum spu_utilization_state new_state)
 976 {
 977         unsigned long long curtime;
 978         signed long long delta;
 979         struct timespec ts;
 980         struct spu *spu;
 981         enum spu_utilization_state old_state;
 982
 983         ktime_get_ts(&ts);
 984         curtime = timespec_to_ns(&ts);
 985         delta = curtime - ctx->stats.tstamp;
 986
 987         WARN_ON(!mutex_is_locked(&ctx->state_mutex));
 988         WARN_ON(delta < 0);
 989
 990         spu = ctx->spu;
 991         old_state = ctx->stats.util_state;
 992         ctx->stats.util_state = new_state;
 993         ctx->stats.tstamp = curtime;
 994
 995         /*
 996          * Update the physical SPU utilization statistics.
 997          */
 998         if (spu) {
 999                 ctx->stats.times[old_state] += delta;
1000                 spu->stats.times[old_state] += delta;
1001                 spu->stats.util_state = new_state;
1002                 spu->stats.tstamp = curtime;
1003         }
1004 }
1005
1006 #define LOAD_INT(x) ((x) >> FSHIFT)
1007 #define LOAD_FRAC(x) LOAD_INT(((x) & (FIXED_1-1)) * 100)
1008
1009 static int show_spu_loadavg(struct seq_file *s, void *private)
1010 {
1011         int a, b, c;
1012
1013         a = spu_avenrun[0] + (FIXED_1/200);
1014         b = spu_avenrun[1] + (FIXED_1/200);
1015         c = spu_avenrun[2] + (FIXED_1/200);
1016
1017         /*
1018          * Note that last_pid doesn't really make much sense for the
1019          * SPU loadavg (it even seems very odd on the CPU side...),
1020          * but we include it here to have a 100% compatible interface.
1021          */
1022         seq_printf(s, "%d.%02d %d.%02d %d.%02d %ld/%d %d\n",
1023                 LOAD_INT(a), LOAD_FRAC(a),
1024                 LOAD_INT(b), LOAD_FRAC(b),
1025                 LOAD_INT(c), LOAD_FRAC(c),
1026                 count_active_contexts(),
1027                 atomic_read(&nr_spu_contexts),
1028                 current->nsproxy->pid_ns->last_pid);
1029         return 0;
1030 }
1031
1032 static int spu_loadavg_open(struct inode *inode, struct file *file)
1033 {
1034         return single_open(file, show_spu_loadavg, NULL);
1035 }
1036
1037 static const struct file_operations spu_loadavg_fops = {
1038         .open           = spu_loadavg_open,
1039         .read           = seq_read,
1040         .llseek         = seq_lseek,
1041         .release        = single_release,
1042 };
1043
1044 int __init spu_sched_init(void)
1045 {
1046         struct proc_dir_entry *entry;
1047         int err = -ENOMEM, i;
1048
1049         spu_prio = kzalloc(sizeof(struct spu_prio_array), GFP_KERNEL);
1050         if (!spu_prio)
1051                 goto out;
1052
1053         for (i = 0; i < MAX_PRIO; i++) {
1054                 INIT_LIST_HEAD(&spu_prio->runq[i]);
1055                 __clear_bit(i, spu_prio->bitmap);
1056         }
1057         spin_lock_init(&spu_prio->runq_lock);
1058
1059         setup_timer(&spusched_timer, spusched_wake, 0);
1060         setup_timer(&spuloadavg_timer, spuloadavg_wake, 0);
1061
1062         spusched_task = kthread_run(spusched_thread, NULL, "spusched");
1063         if (IS_ERR(spusched_task)) {
1064                 err = PTR_ERR(spusched_task);
1065                 goto out_free_spu_prio;
1066         }
1067
1068         mod_timer(&spuloadavg_timer, 0);
1069
1070         entry = create_proc_entry("spu_loadavg", 0, NULL);
1071         if (!entry)
1072                 goto out_stop_kthread;
1073         entry->proc_fops = &spu_loadavg_fops;
1074
1075         pr_debug("spusched: tick: %d, min ticks: %d, default ticks: %d\n",
1076                         SPUSCHED_TICK, MIN_SPU_TIMESLICE, DEF_SPU_TIMESLICE);
1077         return 0;
1078
1079  out_stop_kthread:
1080         kthread_stop(spusched_task);
1081  out_free_spu_prio:
1082         kfree(spu_prio);
1083  out:
1084         return err;
1085 }
1086
1087 void spu_sched_exit(void)
1088 {
1089         struct spu *spu;
1090         int node;
1091
1092         remove_proc_entry("spu_loadavg", NULL);
1093
1094         del_timer_sync(&spusched_timer);
1095         del_timer_sync(&spuloadavg_timer);
1096         kthread_stop(spusched_task);
1097
1098         for (node = 0; node < MAX_NUMNODES; node++) {
1099                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
1100                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list)
1101                         if (spu->alloc_state != SPU_FREE)
1102                                 spu->alloc_state = SPU_FREE;
1103                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
1104         }
1105         kfree(spu_prio);
1106 }